DE3125507A1

DE3125507A1 - Leiter fuer freileitungen

Info

Publication number: DE3125507A1
Application number: DE19813125507
Authority: DE
Inventors: Attilio Gorgonzola Milano Lanfranconi
Original assignee: Pirelli Cavi SpA; Cavi Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1980-06-30
Filing date: 1981-06-29
Publication date: 1982-05-13
Also published as: US4383133A; AU541332B2; JPS5715307A; IT1154815B; AU7142981A; IT8083632A0; FR2485793B1; ES503968A0; BR8104093A; AR227430A1; SE8103936L; GB2079520A; DK281081A; CA1164062A; NZ197413A; GB2079520B; FR2485793A1; ES8204557A1

Description

WIEGAND NIEMANN KOHLER GERNHARDT GLAESER

PATE NIANWXLTE European Patent Attorneyi

MÖNCHEN TELEFON: 081-5554 76/7 OR. E. WIEGANDt -Λ- TELEGRAMME: KARPATENT

(1932-1980) ^ TELEX ■ 529068 KARP D DR. M. KÖHLER

DIPl.-ING. C. GERNHARDT .

HAMBURG DIPL.-ING. ], GLAESER

■ D-8000 MÖNCHEN 2

DlPMNG. W. NIEMANN HERZOG-WILHELM-STR. 16

OF COUNSEL

W. 43 929/81 12/RS 29- Juni- 1981

Societd Cavi Pirelli S.p.A. Mailand (Italien)

Leiter für Freileitungen

.. .. .. _M O I L U Ü U /

Die Erfindung betrifft Überkopfleitungen bzw. Freileitungen (nachstehend der Einfachheit halber als Freileitungen bezeichnet) zum Übertragen von hochgespannter Wechselstromenergie. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Leiter, der einen öder mehrere zusammengebrachte Metalldrähte und"um diese herum einen dünnen Kunststoffüberzug aufweist, wobei der Leiter die Eigenschaft hat, bei Regen oder beträchtlicher atmosphärischer Feuchtigkeit kein Geräusch oder wenigstens nur vernachlässigbares Geräusch auszusenden.

Es ist bekannt, daß Freileitungen blanke Leiter aufweisen, die zwischen einer zweckentsprechenden Poleinrichtung gespannt sind. Diese Leitungen werden allgemein dazu verwendet, elektrische Wechselstromenergie zu übertragen, die hohe Spannung hat (4oo bis 5oo kV). Jeder Leiter hat demgemäß einen Durchmesser von einigen wenigen Zentimetern und er kann einen einzigen rohrartigen Metallkörper oder auch - wie es öfters der Fall ist - mehrere zusammengebrachte Metalldrähte aufweisen.

Entlang des blanken Leiters ergibt sich immer der sogenannte Koronaeffekt, der darin besteht, daß die sich mit der unter Spannung stehenden Metallfläche in Berührung befindende Luft ionisiert wird, so daß eine Reihe kleiner elektrischer Entladungen erzeugt wird. Der Koronaeffekt ist proportional zu dem Gradienten des elektrischen Feldes, welches rund um den Leiter vorhanden ist, und demgemäß proportional zu der angelegten Spannung. In dem obengenannten Fall beträgt der Feldgradient etwa 2o kV/cm.

Eine der Auswirkungen des Koronaeffektes besteht darin, daß Geräusche erzeugt werden. Wenn der Leiter trocken ist, ist die Geräuscherzeugung sehr begrenzt, und der wirksame

χ - S

Störeffekt kann praktisch vernachlässigt werden.

Wenn jedoch der Leiter naß ist, ist das erzeugte Geräusch viel intensiver und es stellt eine Quelle merkbarer Störungen dar, welche für diejenigen Personen störend und unangenehm sind, die den Bereich der Leitungen durchqueren und die nahe_;der Leitung wohnen.

Bei höherer Feuchtigkeit nimmt die Leitfähigkeit der Luft zu, so daß sich eine intensivere und wirksamere Ionisierung ergibt.

Das Geräusch tritt auf als kontinuierliches Schnarren oder Summen im Hintergrund, welches durch oftmals auftretende »Spitzen" hoher Intensität begleitet ist. Die Spektralanalyse der Frequenzen dieses Geräusches hat es ermöglicht, die Hochfrequenzkomponenten (d.h. Frequenzkomponenten im Schallbereich und im Ultraschallbereich) und die Niederfrequenzkomponenten (entsprechend beispielsweise der Netzfrequenz von 5o Hz) und auch deren Harmonische festzustellen. Aus diesen Feststellungen ergibt sich, die Wahrscheinlichkeit von Schwebungen oder Überlagerungen oder Mischungen, d.h. die Wahrscheinlichkeit von positiven oder negativen Zusammensetzungen in den verschiedenen Schallwellen, und damit des Zunehmens oder der Verringerung des erzeugten Geräusches.

Ein Unterdrücken oder wenigstens eine drastische Verringerung dieses Geräusches wird immer .dringender gefordert, auch unter Berücksichtigung des Bestrebens, die Arbeitsspannuhg in den Freileitungen zunehmend zu erhöhen.

Eine näheliegende Lösung würde vielleicht darin bestehen, die Leiter zu isolieren, indem sie mit einer Lage

O I/ÜÜU/

aus isolierendem Kunststoffmaterial überzogen werden zu dem Zweck, elektrische Berührung zwischen den unter Spannung stehenden Metallteilen und der Luft zu verhindern, um auf diese Weise den Koronaeffekt zu unterdrücken.

Diese Lösung, durch welche jeder Leiter in eine Art elektrischen Kabels umgewandelt werden würde, hat verschiedene Nachteile.

Um den Gradienten des elektrischen Feldes rund um den Leiter wirksam auf Null zurückzuführen, müßte' ein solcher isolierender Kunststoffüberzug beträchtliche Dicke haben und mit einer halbleitenden Abschirmung bedeckt werden, die elektrisch geerdet ist. Dies führt einerseits zu einer beträchtlichen Erhöhung des Gewichtes des Freileiters, und andererseits zu einer offensichtlichen technischen Komplizierung.

Außerdem muß das Kunststoffmaterial auch gewisse chemisch-physikalische Eigenschaften haben derart, daß es auch während langer Zeit gegen den Angriff atmosphärischer Mittel beständig ist. Dies erfordert eine ausgeklügelte Zusammensetzung der Kunststoffmaterialmasse.

Weiterhin sind offensichtliche technische Schwierigkeiten vorhanden, um zu gewährleisten, daß der isolierende Überzug oder die halbleitende Abschirmung an den Verbindungsstellen zwischen den Leitern und den Isolierungen nicht beschädigt oder zerstört werden, die (die Isolierungen) mit der Po!vorrichtung der Freileitungen verbunden sind. Dies könnte zu gefährlichen Entladungen führen, durch welche der gesamte isolierende Überzug zerstört werden könnte.

Eine zweite Lösung umfaßt das sogenannte "Sandstrahlverfahren", welches darin "besteht, die Oberfläche der Leiter sandzustrahlen. Dieses Sandstrahlen führt zur Bildung mikroskopischer Rauhigkeit und vorragender Vorsprünge an der Oberfläche des Leiters, wobei diese Ergebnisse in gewissem Ausmaß den Ergebnissen ähnlich sind, die durch das natürliche Altern der Metalleiter erhalten werden, die der Einwirkung atmosphärischer Mittel ausgesetzt sind. An auf diese Weise behandelten Leitern ausgeführte Tests haben eine gewisse Verringerung der kontinuierlichen Komponenten des Hintergrundgeräusches gezeigt, jedoch im Gegensatz dazu eine beträchtliche Zunahme der "Spitzen". Demgemäß ist auch diese Lösung nicht ohne Nachteile. · .·

Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, die obengenannten Nachteile zu überwinden, d.h. bekannte Freileiter der hier in Rede stehenden Art zu verbessern. Ein anderer Zweck besteht darin, das Geräusch zu unterdrücken oder wenigstens stark zu verringern, welches entlang nasser oder feuchter Leiter der Freileitung erzeugt wird, beispielsweise während oder nach einem Regen, oder unter Bedingungen erhöhter atmosphärischer Feuchtigkeit, beispielsweise bei Nebel.

Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Leiter für Freileitungen, die zum Übertragen hochgespannten elektrischen Wechselstromes verwendet werden, wobei der Leiter einen oder mehrere zusammengebrachte Metalleiter und um diese einen Überzug aus Kunststoffmaterial aufweist. Gemäß der Erfindung ist ein solcher Leiter dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus einem Gemisch gebildet ist, welches wenigstens ein leitendes Mittel bzw. eine leitende Zusammensetzung oder eine leitende Verbindung und wenigstens ein wasserabstoßendes Mittel oder eine solche Zusammensetzung oder Verbindung umfaßt. ■

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert, die eine einzige Figur aufweist, in der ein Leiter gemäß der Erfindung in Teilansicht wiedergegeben ist.

In der Figur ist ein Leiter C dargestellt, der aus mehreren Metalldrähten Io gebildet ist, die zusammengebracht und mit einem dünnen Kunststoffmaterialüberzug 11 überzogen .sind.

Anstelle der mehreren zusammengebrachten Metalldrähte kann auch ein einziger rohrartiger Metallkörper vorgesehen sein.

Der Überzug 11 aus Kunststoffmaterial, der rund um die zusammengebrachten Drähte Io oder auf den rohrartigen extrudierten Metallkörper aufgebracht ist, hat sehr geringe Dicke. Die Dicke kann zwischen 1 und 3 mm liegen.

Es ist überraschend gefunden worden, daß die Geräusche, die bei feuchten oder nassen Leitern, welche hochgespannte Wechselströme übertragen, auftreten, unterdrückt oder zumindestens stark verringert werden können, wenn der Leiter C mit einem dünnen Kunststoffüberzug überzogen wird unter der Voraussetzung, daß das Gemisch, aus welchem der Kunststoffüberzug gebildet ist, durch Zugabe wenigstens einer leitenden Masse halbleitend und weiterhin wasserabstoßend gemacht ist, und zwar durch Zugabe wenigstens einer wasserabstoßenden Masse.

In der nachstehenden Tabelle sind Zusammensetzungen einiger bevorzugter Beispiele solcher Gemische angegeben. •Insbesondere ist festzustellen, daß alle die Gemische gebil-

det sind aus einem Kunststoffharz oder einer Harz-Kautschuk-Basis (PVC, Polyäthylen usw., Nitrilkäutschuk, Äthylenkautschuk, Vinylacetatkautschuk usw.),aus verschiedenen Additiven oder Zugabemitteln (Antioxydationsmittel, Plastifizierungsmittel, Schmiermittel usw.),aus wenigstens einem leitenden Mittel oder einer leitenden Zusammensetzung, und aus wenigstens einem wasserabstoßenden Mittel oder einer wasserabstoßenden. Zusammensetzung.

Das leitende Mittel bzw. die leitende Zusammensetzung, das bzw. die allgemein Ruß ist, ermöglicht es, daß das elektrische Feld rund um den Kunststoffüberzug 11 gleich oder nahezu gleich dem elektrischen Feld rund um den blanken Leiter ist.

Die Menge des leitenden Mittels oder der leitenden Zusammensetzung oder eines Gemisches aus leitenden Massen liegt in einem Bereich von 5 bis 4o Gew.-Teilen in loo Gew.-Teilen des Gesamtgemisches.

Die wasserabstoßenden Mittel, Zusammensetzungen oder Massen, die bei den in der Tabelle angegebenen Beispielen verwendet sind, sind wie folgt: Methyltriäthoxysilan, Methylpolysiloxanharz loo% in Pulverform, Dimethylpolysiloxanöl mit drei Viskositäten, nämlich 2o, 5oo.ooo bzw. l.ooo.ooo cSt, Polyäthylenwachs mit einem Tropf punkt im Bereich von loo bis 12o°C, und ein Paraffingemisch mit einem Tropfpunkt im Bereich von 6o bis 8o°C.

Die Menge der Gewichtsteile des wasserabstoßenden Mittels, der entsprechenden Zusammensetzung oder Masse, allein verwendet oder zusammengemischt, liegt im Bereich von 1 bis Io Gew.-Teilen in loo Gew.-Teilen des Gesamtgemisches.

Das wasserabstoßende Mittel bzw. die wasserabstoßende Masse ermöglicht es, daß Wasser, welches bei Regen oder bei Kondensation von Wasserdampf in der Atmosphäre auf den Leiter fällt bzw. gelangt, von dem Kunststoffüberzug 11 abgestoßen wird,· so daß der größere Teil des Leiters C trocken bleibt.

Es ist gefunden worden, daß bei Verwendung eines Leiters C.gemäß der Erfindung das Geräusch, welches bei bekannten Leitern im- feuchten oder nassen Zustand der Leiter auftritt, überhaupt nicht oder nur in sehr geringem Ausmaß auftrat. Die Tests wurden in einer sogenannten schalltoten Kammer durchgeführt, d.h. in einer schallisolierten Kammer, in welcher unter Spannung stehende Leiterlängen angeordnet wurden, wobei es möglich war, die äußeren atmosphärischen Bedingungen zu simulieren. Mit bekannten Verfahren ist es möglich, in der Kammer die Geräuschintensität zu messen und das zugehörige Frequenzspektrum zu überwachen.

Bei den Beispielen, die in der Tabelle angegeben sind, wurden die besten Ergebnisse erhalten mit den Gemischen gemäß den Beispielen 6 und 8.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile können hypothetisch dadurch erklärt werden, daß der wasserabstoßende Charakter des KunststoffÜberzugsmaterials das Wasser zwingt, sich in Form beträchtlich großer Tropfen zu sammeln, wodurch spontanes Herabfallen des Wassers in der Tropfenform von dem Leiter begünstigt wird, und zwar als Ergebnis des Eigengewichtes der Tropfen.

Andererseits ermöglicht es die halbleitende Eigenschaft des Kunststoffmaterials, daß der Überzug bei irgendwelchen

Λ4

beträchtlichen Gradienten des elektrischen Feldes unbeansprucht bleibt, so daß er einer schnellen Verschlechterung oder Zerstörung nicht unterworfen ist. Wie bereits festgestellt, ist selbst im Fall eines Isolierüberzuges immer ein gewisser Gradient zwischen dem Leiter und der Luft vorhanden, es sei denn, daß die Isolierung sehr große Dicke hat und außerdem mit einer halbleitenden Abschirmung umgeben oder überzogen ist.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich. .--..."

Unter den Ausdrücken "leitendes Mittel bzw.· leitende Masse" und "wasserabstoßendes Mittel bzw. wasserabstoßende Masse" sind zu verstehen ein leitendes bzw. wasserabstoßendes Mittel, eine entsprechende Zusammensetzung oder eine entsprechende Verbindung.

TABELLE

Zusammensetzungen in Gewichtsteilen	1	Nummer	des Gemisches	4	VJI	6
	38,5	2	3.	38,5	38,5	' 38,5
PVC	-	38,5	38,5	-	-
Polyäthylen	9	-	-	9	9	9
Nitrilkautschuk	-	9	9	-	—	-
Äthylenviny1a c etat~ kautschuk	29	-	-	29	29	29
Dioctylphthalat	3	29	29	3	3	3
dreibasisches Bleisulfat	1,3	3	3	' . 1»3	1,3	1,3
Calciumstearat	o,2	1,3	1,3	o,2	o,2	o,2
Bisphenol	-	o,2	o,2	,—	-	-
Antioxydierungsmittel	15	-	—	15	16	16
Ruß	16	17

T ABE LLE (Fortsetzung)

Zusammensetzungen in Gewichtsteilen	1	Nummer des Gemisches	•4	■ . ■ .' 5	6
	-	2 3	■ ■ -_	—
Methylpolysiloxanharz loo% (in Pulverform)	4	3	-	—	—
Methyltriäthoxysilan	-	. -. ~ .	-	—	-
Dimethylpolysiloxanöl (Viskosität 2o cSt)		' ■ - ' ■ . ■ ²	4	■— ■	-
Dimethylpolysiloxanöl (Viskosität 5oo.ooo cSt)	-	- -	-	3	- '
Dimethylpolysiloxanöl (Viskosität l.ooo.ooo cSt)	-	-		- .·	3
Polymethylenwachs (Tropf punkt loo - 12o°C)		-		■■;
Paraffingemisch (Tropfpunkt 60 - 80⁰C)

r-o cn cn

TABELLE (Fortsetzung)

Zusammensetzungen in Gewichtsteilen	7	Nummer	des Gemisches	Io	11	12
	38,5	8	' · 9	38,5 .
PVC	-	38,5	38,5	-	79 ·	78
Polyäthylen	9	-	-	-	-	-
Nitrilkautschuk	-	9	9	9	-	-
Äthylenvinylacetat- kautschuk	29	-	-	29	-	-
Di ο ctylphthalat	3	29	29	3	-	-
dreibasisches Bleisulfat	1,3	3	3	1,3	-	-
Calciumstearat	o,2	1,3	1,3	o,2	-	-
Bisphenol	-	o,2	o,2	-	1	1
'Antioxydierungsmittel	14	-	-	16	16	14
Ruß	12	12

TABELLE (Fortsetzung)

Zusammensetzungen in Gewichtsteilen	7	Nummer	. ■	2	des Gemisches	11	12	■
	-	8	5	9 Io	-	-
Methylpolysiloxanharz loo?6 (in Pulverform) Methyltriäthoxysilan	-	-* ■	-	-	2
Dimethylpolysiloxanöl (Viskosität 2o cSt)	—	VJl	2	4	5
Dimethylpolysiloxanöl (Viskosität 5oo.ooo cSt) Dimethylpolysiloxanöl (Viskosität l.ooo.ooo cSt)	-	— , ·»■	-	-
Polyäthylenwachs (Tropfpunkt loo - 12o°C)		5 · 3 .	-
Paraffingemisch (Tropfpunkt 60 - 80⁰G)	_ ■ _

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

XJ Leiter für Freileitungen zum Übertragen hochgespannten Wechselstromes, mit einem oder mehreren zusammengebrachten Metalldrähten (lo), um die herum ein Kunststoffmaterialüberzug (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der überzug (11) aus einem Gemisch besteht, welches wenigstens ein leitendes Mittel bzw. eine leitende Zusammensetzung bzw. eine leitende Verbindung und wenigstens ein wasserabstoßendes Mittel bzw. eine wasserabstoßende Zusammensetzung oder eine wasserabstoßende Verbindung enthält. '
2. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Mittel od.dgl. Ruß ist.
3". Leiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß loo Gew.-Teile des Gemisches des Überzuges (11) 5 bis 4o Gew.r-Teile des leitenden Mittels od.dgl. enthalten. ·
4. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserabstoßende Mittel od.dgl. Methyltriäthoxysilan ist. ■
5. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserabstoßende Mittel od.dgl. Methylpolysiloxanharz loo?6 in Pulverform ist.
6. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserabstoßende Mittel od.dgl. Dimethylpolysiloxanöl einer Viskosität von 2o cSt ist.

Z. O O U /
7. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserabstoßende Mittel od.dgl. Dimethylpolysiloxanöl einer Viskosität von 5oo.ooo cSt ist.
8. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserabstoßende Mittel od.dgl. •Dimethylpolysiloxanöl einer Viskosität von l.ooo.ooo cSt ist.
. 9. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserabstoßende Mittel od.dgl. Polyäthylenwachs mit einem Tropfpunkt von loo bis 12o°C ist.
10. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das wasserabstoßende Mittel od.dgl. ein Paraffingemisch mit einem Tropfpunkt von 6o> bis 8o°C ist.
11. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß loo Gew.-Teile des Gemisches des Überzuges (11) 1 bis Io Gew.-Teile des wasserabstoßenden Mittels od.dgl. enthalten.
12. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffmaterialüberzug (11) eine Dicke zwischen 1 und 3 mm hat.