DE1011493B

DE1011493B - Traenkmittel fuer das aus geschichteten Stoffen aufgebaute Dielektrikum elektrischer Kabel

Info

Publication number: DE1011493B
Application number: DES28871A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Harry Heering
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-06-10
Filing date: 1952-06-10
Publication date: 1957-07-04

Description

Tränkmittel für das aus geschichteten Stoffen aufgebaute Dielektrikum elektrischer Kabel Das Dielektrikum elektrischer Kabel, und zwar insbesondere Starkstromkabel, wird in der Regel aus geschichteten Stoffen, wie insbesondere Papier, aufgebaut, die mit mehr oder weniger flüssigen Stoffen getränkt werden. Mit Rücksicht. auf eine möglichst vollkommene Tränkung ist eine möglichst niedrige Viskosität des Tränkmittels erwünscht, während andererseits das Tränkmittel eine gewisse Zähigkeit haben muß, um aus der Isolierung nicht wieder auszufließen bzw. bei Verlegung des Kabels in geneigtem Gelände nach den tiefer gelegeneren Kabelstrecken abzuwandern, wodurch in den höheren Strecken Hohlräume entstehen könnten. Diese Forderungen werden bei einem Kabel gemäß der Erfindung gleichzeitig erfüllt.
Gemäß der Erfindung wird als Tränkmittel für das aus geschichteten Stoffen aufgebaute Dielektrikum elektrischer Kabel, insbesondere Starkstromkabel, ein Öl mit einem Zusatz monomerer polymerisationsfähiger öllöslicher Substanzen verwendet. Vorteilhaft wird ein Mineralöl hierfür verwendet. Beispielsweise kann für die Zwecke der Erfindung ein Transformatorenöl Verwendung finden, das gewisse Anteile an Naphthenöl enthält und das mit einem Zusatz von etwa 511/o monomerem Styrol versetzt wird. Mit diesem Gemisch wird das Kabel getränkt. Vorzugsweise wird die Tränkung in an sich bekannter Weise so durchgeführt, daß das Tränkmittel in das evakuierte und vorgetrocknete ummantelte Kabel eingesaugt wird. Das Durchführen des Tränkverfahrens in üblichen großen Tränkgefäßen empfiehlt sich nicht, da Styrol einen im Verhältnis zum Transformatorenöl niedrigen Siedepunkt hat und sich daher leicht verflüchtigen könnte.
Nach dem Tränken des Kabels, das bei Temperaturen unter 100° C erfolgt und dadurch erleichtert wird, daß durch den Styrolzusatz die Viskosität des Transformatorenöls herabgesetzt wird, wird durch Anwendung höherer Temperatuen von z. B. 100° C die Polymerisation des Styrols bewirkt. Im Zuge dieser Polymerisation tritt eine Entmischung der Tränkmasse ein, derart, daß sich ein festes Gerüst in Form einer wabenförmigen Gelstruktur aus Polystyrol bildet, in das das dünnflüssige Öl eingebettet ist.
Es ist zwar bereits bekannt, für die Tränkung des aus geschichteten Stoffen aufgebauten Dielektrikums elektrischer Apparate, und insbesondere auch elektrischer Kabel, ein Tränkmittel zu verwenden, das ähnlich wie das Tränkmittel gemäß der Erfindung ein wabenförmiges, gelartiges Skelett aus einem polymerisierten Stoff mit eingebettetem dünnflüssigem Öl ergibt. Die bekannten Tränkmittel bestehen aber aus einem ölartigen Grundstoff mit Zusatz hochpolymerer, bereits auspolymerisierter Stoffe. Ein solches Tränkmittel setzt für die Tränkung verhältnismäßig hohe Temperaturen voraus, um das Mittel in den zur Tränkung nötigen dünnflüssigen Zustand zu versetzen. Demgegenüber gestattet die Erfindung die Durchführung der Tränkung bei wesentlich niedrigeren Temperaturen, die nicht wesentlich über Raumtemperatur zu liegen brauchen, was verfahrenstechnisch und wirtschaftlich einen wesentlichen Vorteil bedeutet. Es ist weiterhin bereits bekannt, für die Tränkung des Dielektrikums elektrischer Apparate eine Lösung eines polymerisierbaren Stoffes in einem ül)iichen Lösungsmittel zu verwenden. Hierbei handelt es sich aber nur darum, polymerisierbare Stoffe für die Tränkung einsatzfähig zu machen, nicht aber um den Gedanken, das Ausfließen eines üblichen 'Tränköls nach der Tränkung zu verhüten.
An Stelle von Styrol können auch andere polymerisierbare Stoffe oder Polyadukte verwendet werden, deren Monomere jedoch zur Erzielung des erstrebten Effekts in dem Öl löslich sein müssen. Die Löslichkeit kann -dadurch unterstützt werden, daß man in Verbindung mit geradkettigen Substanzen paraffinische Öle und in Verbindung mit ringförmigen Substanzen Öle mit vorwiegend cyclischen Kohlen@wasserstoffen vorsieht. Weiter eignen sich für die Zwecke der Erfindung auch monomere Stoffe mit zwei Doppelbindungen im Molekül, die befähigt sind, zweimolekulare Verbindungen auszubilden, wie beispielsweise Butadien u.,dgl. Außerdem können in kleinen Mengen brückenbildende Substanzen zugegeben werden, durch die eine Art Vulkanisiereffekt erzielt werden kann. Als Beispiel hierfür sei die Zugabe von Divinylbetizol zu Styrol erwähnt.
Durch die Erfindung wird ein elektrisches Kabel mit einem ölhaltigen Dielektrikum geschaffen,, das dem Wärmespiel unter den verschiedenen Belästungen des Kabels elastisch folgen kann. Dabei hat das Gel die günstige Eigenschaft, einen wesentlich besseren Zusammenhalt zu haben als Öl und auch als die üblichen Kabeltränkmassen, die bisher für Massekabel verwendet werden. Diese innere Festigkeit bietet einen Schutz gegen das Auslaufen des Öls und die gefürchtete Hohlraumbildung im Dielektrikum.
Da jedoch mit einer Kontraktion der Kabelseele gerechnet werden muß, kann dem System zweckmäßig ein größerer, aber ungefährlicher Hohlraum angeboten- werden,, indem beispielsweise bei Einleiterkabeln der Mantel mit einem -gewissen Spielraum aufgepreßt wird; so daß der Innendurchmesser des Mantels beispielsweise 1 mm weiter ist als der Außendurchmesser der Kabelseele. Man kann aber auch im Innern des Mantels in bekannter Weise Rillen vorsehen. Andererseits kann auch der Kabelleiter einen inneren Hohlraum erhalten, während bei mehradrigen Kabeln zweckmäßig die Zwickelräume als Reserveräume für die Wärmeausdehnung verwendet werden. Dabei ist natürlich dafür zu sorgen, daß diese Hohlräume bzw. Längskanäle elektrisch abgeschirmt werden, so daß in ihnen keine Sprühentladungen auftreten können. Wenn der Hohlrauen z. B. -zwischen Kabelseele und Mantel liegt, wird die Kabelseele in bekannter Weise mit metallisiertem Papier abgedeckt. In gleicher. Weise werden bei Mehrleiterkabeln die Zwickelräume abgeschirmt.
Man kann eine Tränkmasse gemäß der Erfindung aber nicht nur für eine völlige Tränkung des Kabels verwenden, wie das bisher beispielsweise bei Öl oder Massekabeln der Fall war; man kann in entsprechender Weise auch die Tränkung von Gasdruckkabeln ausführen.
Es empfiehlt sich, auch die Kabelgarnituren, wie Muffen und Endverschlüsse, in gleicher Weise wie die Tränkung des Kabeldielektrikums auszuführen. Hierfür kann es jedoch zweckmäßig sein, ein etwas dickeres 01 zu verwenden, das am einfachsten dadurch erzielt wird, daß von vornherein in dem 01 neben dem Monomeren auch etwas Polymeres gelöst wird.
Der Mantel eines Kabels gemäß der Erfindung kann in bekannter Weise aus Metall, beispielsweise Blei oder Aluminium, hergestellt werden. Besonders zweckmäßig ist -es, die elastisch verformbare Kabelseele mit- einem Mantel zu versehen., der ebenfalls Verformungen elastisch aufnehmen kann. Hierfür kommen Kunststoffe, wie z. B. eine Mischung von Polyisobutylen und Ruß, eventuell mit Zusätzen von Polyäthylen, in Betracht, wobei die Kabelseele durch eine dünne Metallschicht, beispielsweise in Form einer Aluminiumhülle von 0,2 mm Dicke umgeben. sein kann. Eine derartige dünne Metallzwischenschicht kann den im Betrieb des Kabels auftretenden geringen Verformungen- achgeben, ohne die elastischen Formänderungen der Seele und des Mantels aus makromolekularen organischen Stoffen zu stören.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Tränkmittel für das aus geschichteten Stoffen aufgebaute Dielektrikum elektrischer Kabel, insbesondere Starkstromkabel, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Öl mit einem Zusatz mono-. merer polymerisationsfähiger öllöslicher Substanzen besteht.
2. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Tränkmasse aus einem Trans formatorenöl mit einem Zusatz von Styrol.
3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Styrol einen kleinen Anteil an Divinylbenzol enthält.
4. Kabel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Tränkmittel aus einem Transformatorenöl mit einem Zusatz von Butadien.
5. Kabel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Tränkmittel aus Polyisobutylen mit einem Mölekulargewicht von 2000, in Bern ein Anteil von Isobutylen gelöst ist.
6. Verfahren zur Herstellung eines Kabels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel in üblicher Weise bei Temperaturen unter 100° C mit dem Tränkmittel getränkt und anschließend durch Wärmeanwendung der polymerisierbare Anteil der Tränkmasse zum Auspolymerisieren gebracht wird.
7. Kabel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ringförmigen Hohlraum zwischen Kabelseele und Mantel. B.
Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Muffen eine gleiche Tränkmasse wie für das Kabel verwendet ist.
9. Kabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl für die Muffen etwas dickflüssiger ist als das Tränköl des Kabels.
10. Kabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Tränköl für die Muffen neben dem monomeren Zusatz auch noch einen gewissen Anteil eines Polymeren enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 749 229; österreichische Patentschrift Nr. 138 935; britische Patentschrift Nr. 475 951; französische Patentschriften Nr. 887 442, 860 $94.