SE450610B - Metod for skarvning av tverbunden polymer anvend for isolation av elektrisk kabel - Google Patents

Description

450 610 Det nödvändiga trycket erhålls genom att omsluta skarven med en sluten kammare, som fylls med gas eller vätska under tryck. Alter- nativt kan trycket erhållas genom att entnyckstnumpaanordnas runt skarven. Enligt ett tidigare känt sätt har även skarvstället täckts med ett gummiband, som lindas i många varv runt skarven för att ge ett förutbestämt tryck. Även om dessa band försetts med speciellt mönster för att kunna styra trycket när de lindas runt skarven, _ _visade det sig vara praktiskt taget omöjligt att uppnå ett lik- formigt bestämt tryck över hela skarven. Det har även gjorts för- sök med tryckfördelande element under ett elastiskt tryckbandage.

Den höga temperatur som krävs åstadkoms vanligen genom att elektriska värmeelement eller värmekablar placeras i den anordning som ger trycket.

I alla de ovannämnda tidigare kända sätten för_skarvning och tvär- bindning av polyetylenisoleradé kraftkablan har emellertid svårig- heter uppstâtt att erhålla det önskade trycket. Den apparatur som används vid de tidigare kända sätten är också relativt komplicerad ntamàma Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt, som är enkelt att använda och som ej kräver komplicerad apparatur.

Detta uppnås genom det sätt som anges i efterföljande patentkrav.

Genom användandet av detta sätt erhålls en skarvningsmetod, som är enklare än tidigare kända metoder och som ger lika goda eller bättre resultat.

Sättet kan utnyttjas såväl i fabrik som på fältet med utmärkta resultat.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade figur. 45.0 » 61-13 i I figuren visas en skarv mellan två ändar av en kraftkabel l isolerad med tvärbunden polyetylen. Kablen omfattar en ledare 2 försedd med ett skikt halvledande material 3, ett isolationsskikt av polyetylen samt ett halvledande material och ett yttre ej visat skyddshölje.

Yttre höljen och skikt avlägsnas och förbereds för skarvning på kon- ventionellt sätt varefter ledarna l skarvas genom svetsning eller jödning. Det inre halvledande skiktet 2 aterskapas sedan över skarven på känt sätt såsom antyds med 5 i figuren, medan gapet mellan de tvâ isolationsändarna fylls med ett isoleringsmaterial 6 som är jämför- bart med ledarisoleringen. Detta sker exempelvis genom att polyetylen- band, som låter sig tvärbindas, lindas hårt runt skarven, så att en isolationsuppbyggnad som visas i figuren erhålls.

Det är ofta ett önskemål att åstadkomma en isolering, som sedan skarvningen och tvärbindningsprocessen är färdig, kommer att ligga i plan med kabelns isolering. Försök har emellertid visat att detta icke är möjligt vid tidigare kända processer. Risken för att isola- tionsmaterialet vid skarven får en något mindre diameter än kabel- isolationen för övrigt kan ej tolereras, och i praktiken innebär detta att kabeln vid skarven får en större diameter än kabeln i övrigt. Innan man tillför det yttre halvledande skiktet och den yttre manteln ovanpå skarvstället,kan man istället ta bort över- flödigt isolationsmaterial genom mekaniska processer såsom putsning eller polering.

För att åstadkomma en tvärbindning av isolationsmaterialet 6 vid skarvstället och eventuellt också i det inre halvledande skiktet 5, anordnas-ett uppvärmningsaggregat 7, exempelvis i form av en omlindad värmekabel eller ett elektriskt motståndselement, runt isolations- materialet 6, varefter skarven inneslutes i en skarvhylsa 8. Skarv- hylsan har en yttre avgränsning 9, som består av en tryckfast strumpa, såsom antyds i figuren. Eventuellt kan även en ledad metallbox användas.

Avgräsningen 9 är försedd med en kombinerad inlopps- och säkerhetsventil l0. Naturligtvis kan skilda ventiler användas för dessa två funktioner, 450 610 men då processen att införa en liten mängd vätska, exempelvis vatten, in i skarvhylsan utföres innan uppvärmning och tryckökning sker, kan en kombinerad ventil användas för dessa tvâ funktioner. För att ha vätskeângtrycket under kontroll under processen,är ventilen även för- sedd med en manometer ll.

Medan den yttre avgränsningen 5 utgörs av strumpan, kan den inre av- _ _gränsningen utgöras av själva skarvstället, men företrädesvis bör .a skarvstället täckas av en tryckä och ångtät strumpa l2 omedelbart närmast skarven. Eftersom vatten och ånga används som tryckmedium, är det helt avgörande att vattnet, ångan eller fuktigheten hindras från att komma i kontakt med isolationsmaterialet. En ogenomtränglig gumnistrumpa kan användas, men även en omlindning av ett metallband eller ett plast/metallaminat eller en kombination av dessa metoder kan användas. För att säkerställa att skarvhylsan 8 är trycktätt an- sluten i båda ändar, är den försedd med två klämringar l3. Såsom framgår av figuren är också tvâ kragar l4 anordnade, som är försedda med öppningar eller smala kanaler, (ej visade i figuren) så att gas som uppkommer i skarven under tvärbindningsprocessen fritt kan passera genom dess öppningar till atmosfären, utan att bli avspärrad av trycket som förorsakas av den ångtäta inkapslingen. Det kan också vara nödvändigt att anordna en omlindning eller en strumpa under den tryck- och ângtäta strumpan l2 för att tillåta att gas som upp- konmer kan strömma ut från skarven.

Det lämpligaste tryckmediet l6 är mättad ånga, men det skall under- strykas att varje vätska l7 kan användas så länge den har ett till- räckligt högt ångtryck vid tvärbindningstemperaturen. En vätska med lägre koktemperatur än vatten kan användas för att få ett högre tryck under avkylningen. Detta kan vara lämpligt vid tvärbindning av skarvar med tjockare isolation, exempelvis skarvar på kraftkablar för högre spänningar än l45 KV. _ HI <4 50- 610" Det är önskvärt att ångan hålls i sitt mättade tillstånd under hela tvärbindningsprocessen för att upprätthålla det önskade trycket, även om någon ånga skulle strömma ut, och detta betyder att man exempelvis skall ha kvar en viss mängd icke förångad vätska l7 inne i skarvhylsan under hela processen.

Processen startas genom att uppvärmningsarrangemanget 7 startas, _ ”varefter värme- och tryckprocessen styrs av en temperaturavkännings- anordning, (icke visad i figuren), anordnad näraisolationsmaterialets 6 yta. Såsom framgår av figuren kommer värmen att koncentreras runt området som innehåller isolationsmaterialet som skall tvärbindas, så att man undgår överhettning av isolationen på kabeländarna. Beroende på den temperatur som råder där skarven skall utföras, kan det vara fördelaktigt att täcka skarvstället och hylsan helt eller delvis med isolationsmattor, (icke visade på figuren), exempelvis av mineralull.

På detta sätt kan värmeenergi sparas.

Vid avslutningen av uppvärmningen och nedkylningsprocessen avlägsnas klämringarna l3. Såsom tidigare nämnts avlägsnas det överflödiga iso- lationsmaterialet, ytan poleras och det yttre halvledande skiktet färdigställas över skarven. Slutligen påförs den yttre manteln eller .n mantlarna.

Exempel l En skarv på en 24 KV kraftkabel med isolation av tvärbunden polyetylen förbereddes för tvärbindning av skarvstället såsom beskrivits ovan. 2 area. l50 Kabeln bestod av en flertrådig aluminiumledare med 95 mm gram vatten infördes i skarvhylsan. I ett första processteg ökades temperaturen med en hastighet av 240°C/h till en slutlig tvärbindnings- t temperatur av 20006. Denna temperatur upprätthölls under processens andra steg under en timme, medan skarven avkyldes under det tredje steget med en hastighet av omkring l20°C/h. Efter en processtid av omkring 2"tinmar och 45 minuter fick skarven svalna på naturligt sätt, sedan skarvhylsan och uppvärmningsanordningen avlägsnats. Trycket som uppnåddes under det första steget ökade till omkring 7,5 bar vid 200°C 450 610 /l och detta tryck upprätthölls praktiskt taget under hela det andra steget. Slutligen reddcerades trycket gradvis under det tredje steget i processen. gv Sedan tvärbindningsprocessen avslutats, färdigställdes skarven genom att all använd utrustning togs bort, varefter det överflödiga isola- tionsmaterialet runt skarven avlägsnades på mekanisk väg. Den yttre halvledaren färdigställdes medelst band eller lack och därefter på- fördes den yttre skyddsmanteln.

Kraven på att en delvis urladdning vid l8 KV får vara e;5 picocoulomb uppfylldes, eftersom resultatet som uppnåddes var bättre än 0,4 picocoulomb.

Tändningspotentialen uppmättes till att vara mindre än 26 KV växel- spänning med en släckningspotential på 26 KV växelspänning. Skarven testades vid 5l KV växelspänning i fyra timmar utan överslag. Medan kräven för stötspänningar för 24 KV kablar är l0 positiva och l0 negativa l25 KV spänningspulser på l,2/45/mikrosekunder, testades denna skarv vid positiva och negativa spänningstoppar, l0 i vart steg, upp tilll70 KV utan överslag. Uverslag vid ändterminalen in- šräffaae 'vid iso kv.

Exempel 2 En liknande 24 KV PEX kabelskarv uppvisade en partiell urladdning mindre än 0,3 picocoulomb vid l8 KV, en tändningspotential på 27 KV och en släckningspotential ej mindre 26,5 KV.

Exempel 3 Ett liknande prov på en 24 KV PEX kabelskarv uppvisade en partiell urladdning mindre än 0,2 picocoulomb vid l8 KV, en tändningspotential på 30 KV och en släckningspotential ej mindre än 29 KV. fr» Flera skarvar har också framställts och testats vid högre drifts= ' spänningar med utmärkta resultat.

Claims (7)

45,0 616 ' PATENTKRAV

1. Metod för skarvning av tvärbunden polymer, speciellt tvärbunden polyetylen använd för isolation av elektrisk kraftkabel, vilken metod innefattar stegen att avlägsna yttre mantel eller mantlar och halvledande och isolerande skikt från ledarändarna, skarvning av ledarändarna genom svetsning eller andra metoder, förnyelse av det inre halv- ledande skiktet över ledarskarven samt fyllning av isole~ ringsgapet med ett isolationsmaterial som är jämförbart med kabelns isolatíonsmaterial och som kan tvärbindas, varefter- skarven utsätts för en förutbestämd värme-_ och tryckprocess för att ge en fullständig tvärbindning av isolatinsmaterialet och eventuellt av det pàförda inre halvledande materialet, k ä n n e t e c k n a d därav, att det tryck som erfordras för att utföra den önskade tvärbidningen av det polymera isolationsmaterialet (6) erhålls genom att en förutbestämd mängd vätska (17) införs i en skarvhylsa (8), som på känt sätt är anbragt runt skarven samt att vätskan uppvärms till en förutbestämd temperatur som minst motsvarar isoleringsmaterialets tvär- bindningstemperatur och som företrädesvis minst motsvarar vätskans kokpunkt, så att en mättad ånga (16), som fyller skarvhylsan (8) ovanför den införda vätskans nivå, utsätter skarven 'för ett förutbestämt tryck och en förutbestämd temperatur.

2. Metod enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d därav, att vätskan utgörs av vatten, medan den mättade ángan är vattenånga.

3. Metod enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d därav, att det förutbestämda trycket styrs genom att överflödig ånga strömmar ut genom en säkerhetsventil (10) anordnad i skarvhylsan (8). '

4. Metod enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d därav, att vätskan (l7) och den mättade ångan (16) hindras från att komma i kontakt med det polymera isolationsmaterialet (6) genom att en áng- och diffusionstät strumpa (12) an- bringas omedelbart över skarven så att den utgör inre avgränsning av skarvhylsan (8). 450 610 8

5. Metod enligt kravet 4, k ä n n e t e c k n a d därav, att medan skarvhylsan (8) är sluten i båda ändar, kan den eventuella gas som utvecklas i det polymera skarvmate- rialet (6) under tvärbindningsprocessen, tillåtas att strömma ut till atmosfären genom smala passager eller kanaler mellan den inre avgränsade strumpan (12) och skar- vens yta.

6.. Metod enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att den yttre avgränsningen av skarvhylsan (8) ástadkoms av en tryckfast strumpa (9), vars inre diameter är betydligt större än skarvens yttre diameter. '

7. Metod enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d därav, att den förutbestämda föràngningstemperaturen àstadkoms med hjälp av värmeelement (7) som är anordnat runt skarven, vilket värmeelement även åstadkommer den värme som krävs för att genomföra den önskade tvärbindningsprocessen. 4