NO882503L - Isolerende vaesker og elektriske kabler. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår isolerende væsker til bruk som impregneringsmidler i kabler med et dielektrikum som omfatter papir, og den gjelder også de kabler der disse væsker benyttes.

I de fleste tilfeller vil det mest fremtredende spørsmål ved konstruksjon av elektriske kabler for overføring av store energimengder over lange avstander at aggregattapene i energi fra Joule oppvarming i lederene og dielektrikum oppvarming i isolasjonen må holdes lave, og dette fører til bruk av høye spenninger og (bortsett fra i ekstreme tilfeller da papir/ plastlaminat foretrekkes fremfor papir alene) av hydro-karbonimpregneringsmidler. Det finnes imidlertid områder der den iboende brannrisiko for slike impregneringsmidler ikke kan aksepteres og et forhold av denne art finnes der en kabel er installert i en tunell som også benyttes for transport-formål (f.eks. ved krysning av en elv eller en sjø).

I slike tilfeller anvendes silikonoljer (polydialkyl siloxamerer) med et flammepunkt i området 150 - 300°C, men konstruksjon av kabler med silikonimpregneringsmidler begrenses av silikonoljenes tilbøylighet til å utvikle gassbobler når de blir utsatt for høye elektriske påkjenninger. Det foreligger derfor et behov for å komme fram til et tilsetningsmiddel som er gassabsorberende når det står under elektriske påkjenninger og som vil motvirke gassdan-nelsen i silikonoljen uten urimelig senkning av oljens flammepunkt.

Britisk patent nr. 2.120.273B beskriver bruk av monoalkyl bifenyl, særlig isopropylbifenyler for dette formål. Oppfinnerene har funnet en annen gruppe hensiktsmessige til setningsmidler.

I henhold til oppfinnelsen omfatter en flammedempende, ikke-gassende, isolerende olje en silikonbasert olje og omtrent 2-8% av en arylalkan med minst to bensenringer som står i en avstand fra hverandre på ikke mindre enn ett og ikke mer enn to alifatiske karbonatomer, der det totale antall alifatiske karbonatomer i molekylet ikke er mer enn seks, og der flammepunktet for silikonoljen er tilstrekkelig høyt til at flammepunktet for den samlede isolasjonsolje vil ligge over 150°C.

Et innhold på mindre enn 2$ er ikke tilstrekkelig til å eliminere risikoen for gassdannelse, mens et innhold på over 8$ senker flammepunktet unødig. Et innhold på omtrent 5$ er betraktet som optimalt.

Bruken av de samme arylalkaner i blanding med silikonoljer er blitt foreslått for å få kontroll med svellefenomener i papir/plastlaminerte kabler (for meget høye spenninger), men den mengde som kreves for dette formål, er minst 10% og vanligvis meget høyere (se europeiske patent 1494 og britisk patent 1.515.847 som det europeiske patent refererer til), og dette resulterer i en alvorlig senkning av flammepunktet.

Foretrukne tilsetninger er difenylmetan, 1,2-dimentylfenyl og mer spesielt 1-fenyl-1-(3,4 dimetylfenyl) etan (også kjent som 1-fenyl-l-xylyl-etan, eller forkortet PXE). PXE kan fåes fra Mitsui og Co. under betegnelsen "Nisseki Condenser Oils

S" .

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til eksempel og til tegningen som skjematisk viser et snitt gjennom en kabel i henhold til oppfinnelsen.

En silikonolje med viskositet 20 cSt og flammepunkt på 224°C (Rhone Poulenc 47V/20) ble blandet med 5% PXE for å gi en ikke-gassende isolerende olje med de egenskaper som er vist i tabell 1 (i denne og de påfølgende tabeller betegner "DDB" dodecylbenzen, som er en vanlig syntetisk Isolerende hydro-karbonolje, og som her er tatt med for sammenligningens skyld). Isolasjonsoljen ble benyttet som impregneringsmiddel 1 prøvekabler av vanlig utførelse (IEEE spesifikasjon 402-1974 og ASTM 257-66 beskriver konstruksjonen av meget like prøvekabler som man antar ville gi de samme målinger) med sentral messingkjerne 25 mm i diameter. På kjernen ble det lagt på to metalliserte karbonpapir skjermbånd (noe som økte diameteren til 26,0 mm), fulgt av en radiell tykkelse på 2,8 mm av isolerende papirbånd hvert 22 mm bredt med 30/70 med en ensartet belastning på IN. Den dielektriske skjerm ble dannet av et lag av to pregede metalliserte karbonpapirbånd festet med et bånd av polyesterfolio og anbragt for å danne et overvåkningsgap på 2,5 mm fra påkjenningskjeglene for de jordkoblede skjermer av papir ved hver ende av prøven. Basert på gjennomsnittet av tre prøver på prøvekabelen i hvert tilfelle ble de elektriske påkjenninger ved puls-gjennomslag med kjernen negativ 123 kV/mm, sammenlignet med 127 kV/mm for det DDB impregnerte prøvekabler.

De dielektriske tapsvinkler ble målt for disse prøver innenfor et temperaturområde ved 5 kV med de resultater som vises i tabell 2, der man ser dobbelte målinger ved hver temperatur.

Den isolerende olje ble også benyttet til fremstilling av en prototyp, enkjernet kabel som vist på tegningen til bruk i et trefaseanlegg med en systemspenning på 132 kV (AC) (tje-nestespenningen for kabelen i et slikt system er 76 kV).

På tegningen omfatter kabelen en hul kobberleder 1 med en utvendig diameter på 19,7 mm og metalltverrsnitt på 185 mm<2>, der det dannes et sentralt løp 2 som er fylt med isolerende olje. Direkte på lederen ligger det en ledende skjerm 3 av karbonpapir med nominell radiell tykkelse på 0,2 mm. Denne er på sin side omgitt av et dielektrikum 4 av papir med en radiell tykkelse på 8,85 mm (minimum) som bringer den nominelle diameter opp til 36,4 mm. Den dielektriske skjerm 5 er av aluminium/papirlaminat (0,4 tykt) og armeringen 6 av blylegering 1,8 mm tykk bringer den nominelle diameter opp til 42,8 mm. Et underlag 7 av bitumenisert tekstilbånd, et forsterkende bånd 8 av rustfritt stål og et ekstrudert PVC ytterlag 9 kompleterer en kabel som er 50.1 mm i diameter.

Kabelen gjennomgikk en varm pulstest ved 95°C med 640 kV som toppspenning.

Dielektriske tapsvinkler ble målt ved 21°C og 95°C ved de fire spenninger som er spesifisert for driftsspenninger av Electricity Council Engineering Eecommendation C28/4, "Type

Åpproval Test for Impregnated Paper Insulated Gas Pressure and Oil-Filled Power Cable Systems from 33 kV til 132 kV inclusive", med de resultater som er vist i tabell 3, der tallene i parantes ved 21°C ble målt etter 16 timer under spenning på 114 kV.

Claims (5)

1. Flammedempende ikke-gassende i solasjonsolje omfattende en sillkonbasert olje og 2- 8% av et hydrokarbon tilsetningsmiddel med minst to benzenringer, der flammepunktet for silikonoljen er tilstrekkelig høyt til at flammepunktet for den samlede i solasjonsolje ligger over 150°C,karakterisert vedat tilsetningsmiddelet er en aryl alkan der de to benzenringer ligger i en avstand fra hverandre på ikke mindre enn ett eller ikke mer enn to alifatiske karbonatomer, der det totale antall alifatiske karbonatomer i molekylet ikke er mer enn seks.

2. Olje som angitt i krav 1,karakterisert vedat den omfatter omtrent 5$ av den nevnte aryl alkan.

3. Olje som angitt i krav 1 eller 2,karakterisertved at aryl alkanet er l-fenyl-l-(3,4 dimetylfenyl) etan.

4 . Olje som angitt i krav 1 eller 2,karakterisertved at aryl alkanet er difenylmetan eller 1,2 difenyletan.

5 . Anvendelse av den olje som er angitt i ett eller flere av de foregående krav som impregneringsmiddei i en papirisolert kabel med et dielektrikum som omfatter papir.