DE3205870A1

DE3205870A1 - Elektrisches kabel

Info

Publication number: DE3205870A1
Application number: DE19823205870
Authority: DE
Inventors: Bernardino Milano Vecellio
Original assignee: Pirelli Cavi SpA; Cavi Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1981-02-18
Filing date: 1982-02-18
Publication date: 1982-09-09
Also published as: DK70182A; FI820282L; CA1188768A; BR8200818A; IT8119819A0; JPS57148812A; NO820494L; FR2500202B1; AU551466B2; NZ199724A; GB2094177A; GB2094177B; AR228303A1; ES510273A0; ZA82693B; NO851728L; AU8026382A; SE8200864L; US4481259A; IT1135514B

Description

WIEGAND NIEMANN KOHlER GERNHARDT GLAESER

PATENTANWÄLTE European Potent. Attorney! MÜNCHEN . If. TiIEFON: 089-55 M 76/7 OR. E. WIEGANDt . . ■ TELEGRAMME: KARPATENT

(1932-19B0) TElEXl 52906? KARP D

DR. M. KOHVEIi 0!PL-ING. C. CERNHARDT

HAMBURG ,DIPL-ING. 3. GLAESER

D-8000 M0NCHEN2

DlPl-ING. W. NIEMANN HERZOG-WIIHELM-STR. 16

OF COUNSEL

18. Februar 1982

W. 44,115/81 - 15/Xe

Societa Cavi Pirelli S.p.A, Mailand (Italien)

Elektrisches Kabel

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel, und insbesondere ein elektrisches Gleichstromkabel, welches insbesondere zur Verwendung als Unterwasserkabel geeignet ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Isoliermaterial für elektrische Kabel, speziell für Gleichs.tromkabel, die insbesondere als Unterwass erkab el geeignet sind.

Auf dem Gebiet von elektrischen Kabeln, und insbesondere bei Unterwasserkabeln, tritt das schwerwiegendste Problem in Erscheinung, wenn aus irgeneinem Grund irgendein Schlitz, ein Riß oder dergleichen, oder selbst ein Bruch in dem Kabelmantel auftritt, da die Anwesenheit eines derartigen Bruches das Eintreten von V/asser in das Kabel gestatten könnte, wodurch eine Perforierung in der Isolierung hervorgerufen würde und somit das Kabel unbrauchbar werden würde.

Es ist praktisch unmöglich, das Auftreten von irgendwelchen Schlitzen oder selbst kleinen Rissen im Verlauf der Zeit in den Kabelhüllen im allgemeinen zu verhindern und insbesondere in einem Unterwasserkabel zu verhindern und somit das Einsickern von Wasser durch den Mantel des Kabels selbst zu verhüten.

Bei den bekannten elektrischen Kabeln muß aufgrund des Auftretens von selbst kleinen Rissen in dem Kabelmantel, wel che das Eindringen von Wasser in das Kabel erlauben, unvermeidlich ein damit verbundenes Eindringen von Wasser in die Kabelisolierung und eine dadurch bedingte Unbrauchbarkoit des Kabels in Kauf genommen werden, welche die Durchführung von Wiederinstandsetzungsarbeiten erfordern, die im I-alle von Unterwasserkabeln sich als besonders schwierig erweisen.

32Q5870

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Verhinderung des Eindringens von jeglichem"Wasser in die Kabelisolierung, wodurch eine Unbrauchbare it des Kabels herbeigeführt werden würde, wie im Falle von Schlitzen oder Rissen, welche in ■ dem Schutzmantel des Kabels auftreten könnten.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines elektrischen Kabels, das einen Leiter und eine Isolierung umfaßt, welche durch Wicklungen von wenigstens einem Band eines biaxial orientierten Polymeren gebildet ist, wobei diese Isolierung dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigstens eine Oberfläche des Bandes mit einem PiIm aus xiasserabx^eisendem Fett bedeckt ist,

Ein weiterer Zv/eck der Erfindung ist die Schaffung eines IsoliermaterialB für elektrische Kabel, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es ein biaxial orientiertes Polymerband umfaßt, wovon eine Oberfläche mit einem Film aus wasser abv; eis end em Fett bedeckt ist,

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Abschnitt eines Kabels gemäß der Erfindung

mit abgenommenen Teilen zur besseren Veranschaulichung; des Aufbaus.

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Abschnitt eines Bandes, welches die Isolier

schicht von einem elektrischen Kabel gemäß der Erfindung bildet.

Ein elektrisches Kabel gemäß der Erfindung ist in Fig. 1

dargestellt. V/ie aus Fig. 1 - ersichtlich, umfaßt das elektrische Kabel einen elektrischen Leiter 1, der z.B. aus einer Vielzahl von Drähten (beispielsweise aus Kupfer), die zusammengebündelt sind, gebildet wird.

Über dem elektrischen Leiter 1 ist ein halbleitender Hantel 2 angeordnet. Um den halbleitenden Hantel 2 ist eine mehrschichtige Isolierung 3 (die nachstehend im einzelnen näher erläutert ist) angeordnet, über welcher in Überlagerung eine halbleitfähige Schicht ¹Y vorgesehen ist.

Die vorstehend beschriebene Anordnung ist schließlich innerhalb eines undurchlässigen Mantels 5> der üblicherweise aus Blei oder Aluminium gebildet ist, eingeschlossen.

Das wesentliche Element des elektrischen Kabels gemäß der Erfindung beruht auf der besonderen Art der verwendeten mehrschichtigen oder geschichteten Isolierung J.

Die geschichtete Isolierung 3 wird von einer Umwicklung (winding over) aus wenigstens einem Band 6 (vgl. Fig. 2) eines biaxial orientierten Polymeren, welches auf einer Oberfläche mit einem Film 7 aus wasserabweisendem Fett bedeckt ist, gebildet.

Unter dem hier verwendeten Ausdruck "biaxial orientiertes Polymeres" wird ein isotaktisches Homopolymeres entsprechend der allgemeinen Formel (-CH₂-CHR)₁₁ verstand en, worin der Rest R aus der Gruppe von folgenden Resten gewählt ist:

-H; -OH,; -CH₂-CH₇;

·■* ν ta

'Jf -

CH-

-CH-CH

CH,

-C(CH

CH-:

-O ·

Ο·

-O-C-CHx-G-O-CH,;

Il O Il P

O O

/^0H3

I. ;
CH,

CH-,
0

.CH,

r-\

CH,

Ο-^ϊ!

,CH(CH.)-/ Λ;

-01; -?; -OH;

*]; -CN; -CO-IiH₂;

Unter sämtlichen der vorstehend aufgeführten Polymerisate ist ein is ο taktisches Polypropylen "besonders gut geeignet, und insbesondere ein isotaktisches Polypropylen mit den nachstehend angegebenen chemisch-physikalischen Eigenschaften:

- Molekulargewicht im Bereich zwischen 200 000 und 900 000;

- prozentuale Kristallinität im Bereich zwischen 40 % und 90 %;

- Index der Polymolefcularität zwischen 2 und 10;

- Elastizitätsmodul zwischen 1740 und 4500 N/mm². 30

Als wasserabweisendes Fett, das zur Bildung des Pilms oder Überzugs auf wenigstens einer Oberfläche des biaxial orientierten Polymerbandes geeignet ist, ist ein solches wasserabweisendes "Fett, welches, mit dem das Band bildende Material

unverträglich ist. Ein Fett mit fliesen Eigenschaften gegenüber sämtlichen der vorstehend genannten Materialien für die Bildung des Bandes ist ein Fett auf Silikonbasis, und insbesondere ein Fett, welches 'Silikone mit einer Viskosität bei 25 ^c0 von nicht unterhalb 100 cSt. umfaßt.

Wie vorstehend ausgeführt, wird die- mehrschichtige Isolierung durch Aufwicklung eines Isoliesrmaterials gemäß der Erfindung, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, gebildet, welches aus einem Band 6 besteht, dias auf einer seiner Oberflächen mit einem Film 7 aus wasserabweisendem Fett versehen ist.

Gemäß einer besonderen,Ausführuhgsform, wie in Fig. 1 dargestellt, werden mehrere Wicklungen von Bändern 6 (insbesondere aus einem isotaktischen Polypropylen mit den vorstehend angegebenen chemisch-physikalischen Eigenschaften), welche wenigstens auf einer ihrer Oberflächen mit einem Film 7 aus einem Fett auf Silikonbasis mit einem Gehalt an Silikonen mit einer Viskosität bei 25 ⁰^ von nicht unterhalb 100 cSt. versehen sind, in gegenseitiger Überlappung in solcher Weise aufgebracht, daß sie zusammen eine rohrförmige Schicht mit einer geeigneten Dicke für die Bildung der Isolierung eines elektrischen Kabels bilden.

Insbesondere enthält das Fett auf Silikonbasis - d.h. das Fett mit einem Gehalt an Silikonen mit einer Viskosität bei 25 ⁰C von nicht unterhalb 100 cSt. - als Silikone das PolydimethylsiloDcan mit einer Viskosität bei 25 ^C2 von nicht unterhalb 100 cSt.

Jede Wicklung des Bandes ist derartig angeordnet, daß jede Windung einen Teil der vorhergehenden Wicklung überlappt,

-Sf-

wie dies eindeutig aus fig. 1 ersichtlich ist.

V/ie aus Fig. 1· ersichtlich, besitzt die Wicklung 8 ihren eigentlichen Rand 9 in Überlappung des Randes 10 der Wicklung 11, und der Rand 12 der Wicklung 11 ist in Überlappung des Randes 13 der Wicklung 14 vorgesehen.

Darüber hinaus ist'die Wicklung des jeweiligen Bandes 6, das mit dem PiIm 7 aus wasserabweisendem Fett versehen ist, auf dem Kabel in solcher Weise vorgesehen, daß das Band' gestreckt ist, und diese Spannung der Wicklung beträgt nicht weniger als 4 N/mrn. » jedoch nicht mehr als die Elastizitätsgrenze des Bandes selbst. '.

Ein weiteres charakteristisches Merkmal des Bandes 6 ist darin zu sehen, daß es eine Dicke zwischen 10 und 50 /um, ^! und vorzugsweise eine Dicke zwischen 10 und 25 /um aufweist. Die Dicke des Films 7 aus einem Fett auf Silikonbasis mit einer Viskosität bei 25 ⁰C von nicht unterhalb 100 cSt. liegt im Bereich zwischen 1 % und 50 % der Dicke des Bandes 6.

Ein elektrisches Kabel, und insbesondere ein elektrisches Gleichstromkabel mit einer Isolierung gemäß der Erfindung, ist in Übereinstimmung mit der Erzielung des angestrebten Zwecks, und darüber hinaus ist es möglich, dieses Kabel für Spannungen von 40GkV zu verwenden.

Tatsächlich wird aufgrund der Anwesenheit des Films aus wasserabweisendem Fett, welches auf der Basis von Silikonen aufgebaut ist, zwischen den verschiedenen Wicklungen des Bandes, die insgesamt die mehrschichtige Isolierung 3 des elektrischen Leiters 1 bilden, eine Isolierung erhalten, die gegenüber Wasser sowohl in der radialen Richtung der mehrschichtigen Isolierung selbst als auch in der

Längsrichtung dei· Isolierung vollständig undurchlässig ist.

Es Ceilt hieraus hervor, daß, selbst wenn auf dem Mantel 5 Risse gebildet würden, durch welche V/asser in das Mantelinnere eindringt, dieses Wasser aufgrund der Anwesenheit des Films 7 aus dem Fett auf Silikonbasis, der auf wenifstens einer Oberfläche des Bandes 6 gebildet ist, auc welchem die mehrschichtige Isolierung 5 gefacht oder geschichtet ist, nicht zwischen die Wicklungen oder Windungen eindringen oder infiltrieren kann, weder in radialer noch in Längsrichtung des Kabels.

Überdies kann irgendwelches Wasser, welches eventuell durch Risse in den Mantel 5 eindringt, weder in der radialen Richtung noch in der Längsrichtung des Kabels durch eine Bewegung im Inneren des Bandes 6 eindringen, da das letztere absolut undurchlässig und nicht porös ist, und zwar in solcher Weise, daß es selbst in geringstem Ausmaß gegenüber dem wasserabweisenden Fett selbst nicht porös und undurchlässig ist.

In Übereinstimmung mit dem Bereich oder mit der Zone, in welcher ein Überlappen der verschiedenen Wicklungen des Bandes stattfindet und wo während des Aufwickeins des Bandes kleine Zwischenräume gebildet werden können, wodurch winzige Mengen von Gas, insbesondere Luft, eingefangen werden können, führen diese kleinen Zwischenräume wahrscheinlich aufgrund der Tatsache₄ daß sie insgesamt mit dem Material, welches den Film aus wasserabweisendem Fett darstellt, ausgefüllt sind, dazu, daß jeglicher Weg für das Eindringen oder Fortschreiten des Wassers entlang der mehrschichtigen Isolierung 3 des Kabels praktisch blockiert ist.

'•Μ Al

Überdies lot r,u "beachten, daß inr.bonondcrc, wenn inner Polypropylen (ein Katorial, welches unter der Einwirkung von Hitze schrumpft) für das Band 6 verwendet wird, bei Aussetzung der mehrschichtigen Isolierung 5 an Hitze nach den Aufbringen auf den Leiter 1 ein beträchtlicher Druck zwischen den Zonen der Überlappung von benachbarten Wicklungen des Kabels auftritt. Dieser Druck verringert die Dimensionen der genannten Zwischenräume, wodurch gewährleistet wird, daß keine zugänglichen Wege oder Durchlässe für das "./asser gebildet werden können, durch welche dieses entlang der Isolierschicht 3 des Kabels dringen könnte. Überdies ist die Kapazität der Kabelisolierung für eine Anwendung des Kabels für Spannungen, welche oberhalb 400 kV liegen, auf die ausgezeichneten dielektrischen Eigenschaften der Isolierschicht 3 des Kabels zurückzuführen sowie auf das Isoliermaterial, welches diese Isolierschicht 3 bildet, d.h. das Material des Bandes 6, und auf den Ulm 7 aus dem Fett auf Silikonbasis, vrelchor auf wenigstens einer Oberfläche des Bandes 6 aufgeschichtet ist.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Abänderungen der vorstehend geschilderten Ausführungsform möglich.

Claims

Patentansprüche

10

f1J Elektrisches Kabel, das einen Leiter und eine Isolierung -umfaßt, die durch Umwickeln mit wenigstens einem Band . eines biaxial orientierten Polymeren gebildet wurde, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Oberfläche des Bandes mit einem Film aus wasserabweisendem Fett bedeckt ist.

. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1-, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserabweisende Fett ein Fett auf Silikonbasis ist.

3· Elektrisches Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fett auf Silikonbasis Silikone mit einer Viskosität bei 25 ⁰C von nicht unterhalb 100 cSt. umfaßt.

4-. Elektrisches Kabel nach Anpruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikon in dem Fett auf SililzonbasiG ein Polydimethylsiloxan mit einer Viskosität bei 25 ^c^ von nicht unterhalb 100 cSt. ist.

3?Q587G

7. Elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Band eine Dicke im Bereich zwischen 10 und $0 /um aufweist und daß die lücke des Films aus wasserabweisendem Fett im Bereich zwischen 1 und 50 % der Banddicke liegt.

6. Elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, da-

.durch gekennzeichnet, daß das Band eine Dicke vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 25 /um aufweist und daß die Dicke des Films aus wässerabweisendem Fett im Bereich von 1 bis 50 % der Banddicke liegt.

7. Elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da·» durch gekennzeichnet, daß. das biaxial orientierte Polymerband, welches auf wenigstens einer Oberfläche mit einem PiIm aus wasserabweisendem Fett bedeckt ist?, aus einem isotaktischen Polypropylenfilm mit einer prozentualen Kri^ stallinität im Bereich zwischen 50 bis 90 %, einem !Molekulargewicht im Bereich zwischen 200 000 und 900 000, einem Polymolekularindex im Bereich zwischen 2 und 10, einem Elastizitätsmodul im. Bereich zwischen 174-0 und 4-500 H/mm" und einer Wicklung?spannung von nicht weniger als 4- H/mm besteht.

8. Isoliermaterial für elektrische Kabel, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem biaxial orientierten Polymerband, das auf wenigstens einer Oberfläche mit einem Film aus wasserabweisendem Fett bedeckt ist, besteht.

9. Isoliermaterial für elektrische Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wass er abweis ende ?ott ein Fett auf Silikonbasis ist.

10. Isoliermaterial für elektrische Kabel nach Anspruch 9? dadurch gekennzeichnet, daß das Fett auf Silikonbasis Silikone mit einer Viskosität bei 25 '^ von nicht unterhalb 100 cSt. umfaßt.

11. Isoliermaterial für elektrische Kabel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikon des auf Silikonen basierenden Fettes ein Polydimethylsiloxan mit einer Viskosität bei 25 ⁰C von nicht unterhalb 100 cSt. ist.

12. Isoliermaterial für elektrische Kabel nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Band eine Dicke im Bereich zwischen 10 und 50 /um aufweist und die Dicke des Films aus wasserabweisendem Fett im Bereich zwischen 1 und 50 % der Banddicke liegt.

13· Isoliermaterial für elektrische Kabel nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Band eine Dicke vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 25 /um aufweist und daß die Dicke des Films aus wasserabweisendem. Fett im Bereich zwischen 1 und 50 % der Banddicke liegt.

14. Isoliermaterial für elektrische Kabel nach einem der An-Sprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Band aus einem biaxial orientierten Polymeren, welches wenigstens auf einer Oberfläche mit einem Film aus wasserabweisendem Fett bedeckt ist, aus einem isotaktischen Polypropylen mit einer prozentualen Kristallinität in Bereich zwischen 40 und 90 %, einem Molekülargewicht im Bereich zwischen 200 000 und 900 000, einem Polymolekularinae:·: im Bereich zwischen 2 und 10 und einem Elastizitätsmodul im Bereich zwischen 1740 und 4500 H/mm besteht.