DE2729067A1 - MEDIUM OR HIGH VOLTAGE ELECTRIC CABLE - Google Patents
MEDIUM OR HIGH VOLTAGE ELECTRIC CABLEInfo
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Description
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Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AktiengesellschaftCable and metal works Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft
27. Juni 1977June 27, 1977
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Mitteloder Hochspannungskabel mit einer über der Isolierung aus einem Thermoplasten, etwa einem Olefinpolymerisat oder einem 5 Olefinmischpolymerisat, angeordneten und als äußere Abschirmung wirkenden leitfähigen Schicht aus einem extrudierbaren Material.The present invention relates to a medium or high voltage electrical cable having an over the insulation a thermoplastic, such as an olefin polymer or an olefin copolymer, arranged and used as an outer shield acting conductive layer made of an extrudable material.
Bei elektrischen Kabeln, die für mittlere und höhere Spannungen eingesetzt werden, also für Spannungswerte oberhalb 10 KV, und die eine massive Isolierung aus einem thermoplastischen Kunststoff oder auch aus Gummi aufweisen, ist es üblich und auch notwendig, zur Feldbegrenzung im Kabelaufbau elektrisch leitfähige Schichten vorzusehen. Die sog. innere Leitschicht, auch mit Leiterglättung bezeichnet, befindet sich z. B. auf dem aus einer Vielzahl von Einzeldrähten bestehenden Leiter und verhindert, daß es infolge Unregelmäßigkeiten an der Leiteroberfläche zu Bereichen erhöhter Feldstärke kommt. Die zweite Leitschicht, die sog. äußere Leitschicht oder auch AbschirmungFor electrical cables that are used for medium and higher voltages, i.e. for voltage values above 10 KV, and which have a solid insulation made of a thermoplastic or rubber, it is common and also It is necessary to provide electrically conductive layers to limit the field in the cable structure. The so-called inner conductive layer, too labeled with ladder smoothing, is z. B. on the off a multitude of individual wires and prevents that there are irregularities on the surface of the conductor comes to areas of increased field strength. The second conductive layer, the so-called outer conductive layer or shield
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überdeckt die Isolierung. Insbesondere von der äußeren Leitschicht wird neben einer bestimmten Leitfähigkeit für die Zwecke der Abschirmung erwartet, daß diese Schicht bei der Herstellung von Endenabschlüssen, Abzweig- oder Verbindungsmuffen und dergl. ohne großen Aufwand von der Isolierung ent fernt werden kann. Andererseits muß diese äußere Leitschicht so fest auf der Isolierung haften, daß sie voll den elektrischen Schutz des darunter befindlichen Isoliermaterials übernimmt.covers the insulation. In particular, the outer conductive layer has a certain conductivity for the For the purposes of shielding, it is expected that this layer will be removed from the insulation during the production of end terminations, branch or connecting sleeves and the like without great expense can be removed. On the other hand, this outer conductive layer must adhere so firmly to the insulation that it fully provides the electrical protection of the insulating material underneath takes over.
Diese an sich widersprüchlichen Forderungen der "elektrischen Verschweißung" von äußerer Leitschicht und Isolierung auf der einen und der leichten Abmantelbarkeit auf der anderen Seite führen zu erheblichen Schwierigkeiten bei der Auswahl der möglichen Werkstoffe sowie der einsetzbaren Fertigungsverfahren.These contradicting demands of the "electrical welding" of the outer conductive layer and insulation on the on the one hand and the easy stripping on the other hand lead to considerable difficulties in the selection of the possible materials and the manufacturing processes that can be used. Versuche, z. B. auf die Polyäthylen-Isolierung eines Hochspannung skabels eine leitfähige Polyäthylenschicht aufzuextrudieren, schlugen deshalb fehl, weil zwar die elektrische Schutzwirkung durch die äußere Leitschicht erreicht werden konnte, diese Schicht sich bei der Montage jedoch nur schwer,Attempts e.g. B. to extrude a conductive polyethylene layer on the polyethylene insulation of a high voltage cable, therefore failed because the electrical Protective effect could be achieved by the outer conductive layer, but this layer is difficult to remove during assembly, d· h. lediglich durch Abschälen von der Isolierung entfernen läßt.i.e. simply peel off the insulation leaves.
Eine andere bekannte Möglichkeit zur Lösung des geschilderten Problems ist die (US-PS 3 876 462), die Oberfläche der Isolierung chemisch vorzubereiten, bevor die äußere Leitschicht aufgebracht wird. Wegen eines solchen fertigungstechnisch sehr aufwendigen Verfahrens konnte sich dieser Vorschlag in der Praxis bisher jedoch nicht durchsetzen.Another known way of solving the problem described is (US Pat. No. 3,876,462) to prepare the surface of the insulation chemically before the outer conductive layer is applied. Because of such a manufacturing technology However, this proposal has so far not been able to establish itself in practice due to a complex procedure.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Kabel mit einer Isolierung aus einem vernetzten oder unvernetzten thermoplastischen Material zu schaffen, die von einer äußeren Leitschicht so überdeckt ist, daß der elektrische Schutz gewährleistet, andererseits aber eine einfache Demontage der Leitschicht von der Isolierung möglich ist.The invention is therefore based on the object of providing an electrical cable with insulation from a networked or to create uncrosslinked thermoplastic material made by an outer conductive layer is covered so that the electrical protection is guaranteed, but on the other hand, a simple dismantling of the conductive layer from the insulation is possible.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die leitfähige Schicht aus einem durch bekannte Zusätze, wie Ruß oder Graphit leitfähigen polaren Olefin auf der Basis Polybuten, Polypropylen, Polystyrol und dergl. besteht. Hierdurch ist erreicht, daß die äußere Leitschicht zwar wie gewünscht satt aufliegend, d. h. "elektrisch verschweißt" auf die Isolierung aufgebracht werden kann, Isolierung und Leitschicht aber im Falle der Montage leicht wieder voneinander getrennt werden können, da zwischen der Isolierung und der äußeren Feldbegrenzung keine innige Materialverschweißung erfolgt. Störende Hohlraumbildungen zwischen den beiden aneinandergrenzenden Schichten sind vermieden, die leitende Schicht kann ihre*Abschirmung voll erfüllen.This object is achieved according to the invention in that the conductive layer consists of a by known additives, such as Carbon black or graphite conductive polar olefin based on polybutene, polypropylene, polystyrene and the like. Through this it is achieved that the outer conductive layer lies snugly as desired, i. H. "electrically welded" on the insulation can be applied, but the insulation and conductive layer are easily separated from each other in the case of assembly can be separated, since there is no intimate material welding between the insulation and the outer field boundary he follows. Disturbing cavities between the two adjoining layers are avoided, the conductive one Layer can fully fulfill its * shielding.
Vorteilhaft kann es mitunter auch sein, als Basispolymere leitfähige Copolymere des Butens, Propylene etc. einzusetzen. Hierdurch läßt sich die Haftfähigkeit der leitenden Schicht gegebenenfalls weiter verbessern, ohne daß die Abmantelbarkeit behindert wird.It can sometimes also be advantageous to use conductive copolymers of butene, propylene, etc. as base polymers. In this way, the adhesiveness of the conductive layer can optionally be further improved without the ability to be stripped off is hindered.
Die an die leitfähige Schicht angrenzende Isolierung aus 01efinpolymerisäten oder Olefinmischpolymerisaten kann z. B. aus vernetztem oder unvernetztem Polyäthylen bestehen. Dabei kann die Vernetzung nach Zugabe entsprechender Vernetzungsmittel unter Zufuhr von Wärme erfolgen oder auch dadurch, daß durch Aufpfropfen von Silanen oder Silanverbindungen auf die Polymermoleküle die Einwirkung von Feuchtigkeit zur Vernetzung führt.The insulation adjoining the conductive layer made of 01efin polymers or olefin copolymers can, for. B. consist of crosslinked or uncrosslinked polyethylene. The crosslinking can be carried out after the addition of appropriate crosslinking agents take place with the supply of heat or by the fact that by grafting on silanes or silane compounds the polymer molecules the action of moisture to crosslink leads.
Die leitfähige Schicht kann durch Extrusion in einem nachgeschalteten Arbeitsschritt auf die Isolierung des Kabels aufgebracht werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn in Durchführung der Erfindung die leitfähige Schicht unmittelbar auf die noch heiße Isolierung aufextrudiert wird. Die Massetemperaturen der Isolierung und der äußerenThe conductive layer can be applied to the insulation of the cable by extrusion in a subsequent work step. However, it is particularly advantageous if, in carrying out the invention, the conductive layer is extruded directly onto the insulation, which is still hot. The mass temperatures of the insulation and the external
Leitschicht betragen dabei mit besonderem Vorteil etwa 200° C. * Aufgabe derConductive layer are particularly advantageously around 200 ° C. * Task of the
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Eine sichere "elektrische Verschweißung" läßt sich auf diese Weise erreichen.A safe "electrical welding" can be achieved in this way.
Die Erfindung sei anhand des in der Fig. als Ausführungsbeispiel dargestellten polyäthylenisolierten Hochspannungskabels näher erläutert.The invention is based on the polyethylene-insulated high-voltage cable shown as an embodiment in the figure explained in more detail.
Der aus z. B. einer Vielzahl von Einzeldrähten bestehende Leiter 1 ist mit der inneren Leitschicht 2, der sog. Leiterglättung überdeckt. Die Leiterglättung kann aus einem leitfähigen, vorzugsweise vernetzten Polyäthylen bestehen, sie kann aber auch aus einem Material z. B. auf der Basis von Butylkautschuk hergestellt sein. Sie hat die Aufgabe, ggf. vorhandene Ungleichmäßigkeiten auf der Leiteroberfläche zu neutralisieren, so daß Stellen erhöhter Feldstärke, die wiederum Anlaß zu Glimmerscheinungen sein können, vermieden sind. An diese innere Leitschicht grenzt an die Isolierung 3 etwa aus einem feuchtigkeitsvernetzbaren, gepfropften Polyäthylen, das auf der einen Seite spannungsfest genug ist, um den elektrischen Beanspruchungen zu genügen und auf der anderen Seite aufgrund der Vernetzung auch mechanisch erhöhte Temperaturen, z. B. im Falle von Kurzschlüssen und sonstigen Überlastungen auszuhalten vermag. Diese Isolierung wird überdeckt von der äußeren Leitschicht 4 als elektrische Abschirmung, die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Material auf der Basis leitfähig gemachten Polybutene besteht und vorteilhaft eine Wandstärke zwischen 0,2 und 0,6 mm aufweist. Diese äußere Leitschicht sitzt fest auf der Isolierung auf, sie ist, elektrisch gesehen, mit der Isolierung verschweißt, dabei jedoch soweit montagefreundlich, als bei der Herstellung eines Endenabschlusses oder einer Muffenverbindung beide Schichten ohne Schwierigkeiten voneinander getrennt werden können. Eine z. B. aus Metalldrähten bestehende Bewehrung 5 ist überdeckt von dem Außenmantel 6, etwa aus Polyvinylchlorid, als mechanischer äußerer Schutz.The z. B. a plurality of individual wires existing conductor 1 is with the inner conductive layer 2, the so-called. Conductor smoothing covered. The ladder smoothing can consist of a conductive, preferably crosslinked polyethylene, they but can also be made of a material such. B. be made on the basis of butyl rubber. Its task is, if necessary, to neutralize existing irregularities on the conductor surface, so that places of increased field strength, the can in turn give rise to glowing phenomena are avoided. This inner conductive layer is adjacent to the insulation 3 from a moisture-crosslinkable, grafted polyethylene, that is voltage-resistant enough on the one hand to meet the electrical stresses and on the on the other hand, due to the crosslinking, mechanically elevated temperatures, e.g. B. in the case of short circuits and others Able to withstand overloads. This insulation is covered by the outer conductive layer 4 as an electrical shield, which in the illustrated embodiment consists of a material based on polybutenes made conductive and advantageously has a wall thickness between 0.2 and 0.6 mm. This outer conductive layer sits firmly on the insulation on, it is, from an electrical point of view, welded to the insulation, but as easy to assemble as with the Manufacture of an end termination or a socket connection both layers can be separated from one another without difficulty. A z. B. consisting of metal wires Reinforcement 5 is covered by the outer jacket 6, for example made of polyvinyl chloride, as mechanical external protection.
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Die im Ausführungsbeispiel verwendete, extrudierbare leitfähige Mischung auf der Basis Polybuten hat vorteilhaft die folgende ZusammensetzungThe extrudable conductive mixture based on polybutene used in the exemplary embodiment advantageously has the following composition
100 Gew.-Teile Polybuten
5-50 Gew.-Teile Ruß100 parts by weight of polybutene
5-50 parts by weight of carbon black
bis 30 Gew.-Teile Weichmacher, z. B. ataktisches Polybutenup to 30 parts by weight of plasticizers, e.g. B. atactic Polybutene
0,1 - 0,5 Gew.-Teile Stabilisatoren, Gleitmittel0.1-0.5 parts by weight of stabilizers, lubricants
Eine ebenfalls leitfähige Mischung auf der Basis Polypropylen, die in Durchführung der Erfindung einsetzbar ist, hat die nachstehende Zusammensetzung:Another conductive mixture based on polypropylene, which can be used in carrying out the invention, has the the following composition:
100 Gew.-Teile Polypropylen 5-50 Gew.-Teile Ruß100 parts by weight of polypropylene 5-50 parts by weight of carbon black
bis 50 Gew.-Teile ataktisches Polypropylen 0,1-0,5 Gew.-Teile Stabilisatoren und Gleitmittelup to 50 parts by weight of atactic polypropylene 0.1-0.5 parts by weight stabilizers and lubricants
Eine weitere Möglichkeit der Anwendung des Erfindungsgedankens ist die, als Basismaterial ein Polystyrol zu verwenden, das mit entsprechenden Ruß- oder Graphitzusätzen leitend gemacht ist.Another possibility of applying the inventive concept is to use a polystyrene as the base material, that with the appropriate carbon black or graphite additives is made conductive.
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