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Dokumentenidentifikation DE60117580T2 25.01.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001314168
Titel HOCHSPANNUNGSELEKTROKABEL ZUR GLEICHSTROMÜBERTRAGUNG UND ZUSAMMENSETZUNG DER ISOLIERUNG
Anmelder Prysmian Cavi e Sistemi Energia S.r.l., Mailand/Milano, IT
Erfinder PEREGO, Gabriele, I-20144 Milano, IT;
ALBIZZATI, Enrico, I-28040 Lesa, IT
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 60117580
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 12.07.2001
EP-Aktenzeichen 019693787
WO-Anmeldetag 12.07.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/EP01/08084
WO-Veröffentlichungsnummer 2002011154
WO-Veröffentlichungsdatum 07.02.2002
EP-Offenlegungsdatum 28.05.2003
EP date of grant 01.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.01.2007
IPC-Hauptklasse H01B 3/44(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegenden Erfindung betrifft ein Kabel zum Führen von Hochspannungs-Gleichstrom, sowie die darin verwendete Isolierungszusammensetzung.

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Kabel zum Führen von Hochspannungs-Gleichstrom, das geeignet ist sowohl für terrestrische als auch Untersee-Installationen, das einen Leiter und eine extrudierte Isolierungsschicht (Isolationsschicht), die aus einer Kunststoffzusammensetzung besteht, die ein Polyethylen und mindestens eine ungesättigte Fettsäure umfasst, umfasst.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Isolierungszusammensetzung, die ein Polyethylen und mindestens eine ungesättigte Fettsäure umfasst.

In der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen ist mit der Bezeichnung "Hochspannung" eine Spannung über 35 kV gemeint.

Zum Führen eines Hochspannungs-Gleichstroms, entweder durch terrestrische Leitungen oder insbesondere durch Unterseeleitungen, werden üblicherweise Kabel benutzt, die im Fachgebiet landläufig als Massenkabel (mass-impregnated cables) bekannt sind, bei denen der Leiter, der mit einer ersten halbleitenden Schicht abgedeckt ist, elektrisch isoliert ist durch Umwicklung mit einem Isoliermaterial, im allgemeinen Papier oder mehrschichtigen Papier-Polypropylen-Papier-Laminaten, welches dann gründlich mit einer Mischung mit hohem elektrischen Widerstand und hoher Viskosität, im allgemeinen mit einem Kohlenwasserstofföl, dem ein Viskosität-erhöhendes Mittel zugesetzt wurde, imprägniert wird. Das Kabel umfasst zusätzlich eine weitere halbleitende Schicht und eine Metallabschirmung, die im allgemeinen aus Blei hergestellt ist, die wiederum von mindestens einer Metallarmierungsstruktur und einem oder mehreren Schutzmänteln, die aus Kunststoffmaterial hergestellt sind, umgeben ist.

Obwohl sie durch eine hohe Verlässlichkeit beim Betrieb auch bei sehr hohen Spannungen (über 150 kV) gekennzeichnet sind, haben Massenkabel einige Nachteile, die hauptsächlich im Zusammenhang stehen mit der Migration der Isolierungsflüssigkeit innerhalb des Kabels. Insbesondere ist das Kabel während der Verwendung infolge von Schwankungen der Intensität des geführten Stroms thermischen Zyklen ausgesetzt, welche Migrationen der Flüssigkeit in radialer Richtung verursachen. Dies ist deswegen so, weil sich die Viskosität der Isolierungsflüssigkeit, wenn sich der geführte Strom erhöht und sich das Kabel aufheizt, verringert und die Flüssigkeit einer größeren thermischen Ausdehnung unterliegt als alle anderen Elemente des Kabels. Dies verursacht eine Migration der Flüssigkeit aus der Isolierungsschicht nach außen und folglich eine Erhöhung des auf die Metallabschirmung ausgeübten Drucks, welche in Radialrichtung deformiert wird. Wenn sich der geführte Strom verringert und das Kabel abkühlt, zieht sich die Imprägnierungsflüssigkeit zusammen, während die Metallabschirmung, die aus einem plastischen Material (üblicherweise Blei) besteht, andauernd deformiert bleibt. Somit wird eine Verringerung des Drucks innerhalb des Kabels verursacht und dies führt zur Bildung von Mikrohohlräumen in der Isolierungsschicht mit dem folgenden Risiko elektrischer Ladungen und folglich der Durchlöcherung der Isolierung. Das Risiko der Durchlöcherung erhöht sich mit einer Vergrößerung der Dicke der Isolierungsschicht und folglich mit einer Zunahme der Maximalspannung, für welche das Kabel ausgelegt wurde.

Eine weitere Lösung für das Führen von Hochspannungs-Gleichstrom besteht in der Verwendung von Fluidölkabeln, bei denen die Isolierung geliefert wird durch ein unter Druck gesetztes Öl mit niedriger Viskosität und hohem spezifischem elektrischem Widerstand, das (unter statischem Druck) steht.

Obwohl diese Lösung in hohem Maße wirksam ist zur Vermeidung der Bildung von Mikrohohlräumen in der Kabelisolierung, hat es verschiedene Nachteile, die hauptsächlich im Zusammenhang stehen mit der Komplexität der Konstruktion und insbesondere erzwingt es eine Begrenzung der maximal zulässigen Länge des Kabels. Diese Begrenzung der Maximallänge ist der Hauptnachteil, insbesondere im Falle der Verwendung in Unterseeinstallationen, wo die erforderlichen Längen gewöhnlich sehr groß sind.

Seit vielen Jahren wurde Forschung auf die Möglichkeit der Verwendung vernetzter Polyolefine und insbesondere vernetzten Polyethylens (XLPE) gerichtet, um Isoliermaterialien für Kabel für das Führen von Gleichstrom herzustellen. Isoliermaterialien dieses Typs werden bereits verbreitet verwendet bei Kabeln für das Führen von Wechselstrom. Die Verwendung dieser Isoliermaterialien auch im Fall von Kabeln für das Führen von Gleichstrom würde es erlauben, dass diese Kabel bei höheren Temperaturen, beispielsweise bei 90°C anstelle von 50°C, als diejenigen verwendet werden, bei denen die zuvor beschriebenen Massenkabel verwendet werden können (höhere Betriebstemperaturen erlauben die Erhöhung der transportierten Strommenge) und würden ebenso die Einschränkungen der maximal erlaubten Länge des Kabels beseitigen, im Gegensatz zu dem Fall der oben beschriebenen Fluidölkabel.

Es war jedoch noch nicht möglich, diese Isoliermaterialien, insbesondere für das Führen von Gleichstrom, adäquat und vollständig zu verwenden. Die allgemeine Ansicht ist, dass einer der Hauptgründe für diese Einschränkung die Entwicklung und Akkumulation von sogenannten Raumladungen im dielektrischen Isolierungsmaterial sind, wenn dieses Material Gleichstrom ausgesetzt ist. Es wird angenommen, dass die Raumladungen die Verteilung des elektrischen Feldes ändern und infolge des hohen spezifischen Widerstandes der verwendeten Polymere für lange Zeiträume bestehen bleiben. Die Akkumulation der Raumladungen führt zu einer lokalen Verstärkung des elektrischen Feldes, das in der Folge stärker ist als es auf Basis der geometrischen Abmessungen und dielektrischen Eigenschaften des Isoliermaterials zu erwarten wäre.

Die Akkumulation der Raumladungen ist ein langsamer Prozess: jedoch wird das Problem betont, wenn der durch das Kabel geführte Gleichstrom umgekehrt wird (in anderen Worten, wenn es eine Umkehr der Polarität gibt). Im Ergebnis dieser Umkehrung überlagert ein Kapazitivfeld das allgemeine elektrische Feld und der Wert des maximalen Gradienten kann innerhalb des Isoliermaterials lokalisiert sein.

Es ist bekannt, dass eine ausgedehnte Entgasungsbehandlung, die beispielsweise durchgeführt werden kann, indem das Isoliermaterial auf Basis eines vernetzten Polymers für einen langen Zeitraum hohen Temperaturen und/oder einem hohen Vakuum ausgesetzt wird, verwendet werden kann, um ein Isoliermaterial zu erhalten, das die Akkumulation der Raumladungen begrenzen kann, wenn das Kabel der Polaritätsumkehr unterzogen wird. Es wird allgemein angenommen, dass diese Entgasungsbehandlung die Bildung der Raumladungen reduziert im Ergebnis der Entfernung der Zersetzungsprodukte des Vernetzungsmittels (beispielsweise Dicumylperoxid, das sich unter Bildung von Acetophenon und Cumylalkohol zersetzt) aus dem Isoliermaterial. Eine ausgedehnte Entgasungsbehandlung führt jedoch augenscheinlich zu einer Erhöhung der Produktionszeiten und -kosten.

Es gibt einen bekannten Weg, die Reduktion der Akkumulation von Raumladungen zu versuchen, indem das vernetzte Polyethylen (XLPE) durch Einarbeiten geringer Mengen polarer Gruppen modifiziert wird.

Beispielsweise beschreibt die japanische Patentanmeldung JP-A-210610 ein vernetztes Polyethylen, das modifiziert ist durch Pfropfen von Maleinsäureanhydrid in einer Menge zwischen 0,02 Gew.-% und 0,5 Gew.-%, das verwendbar sei als ein Isolierungsmaterial für Kabel für das Führen von Gleichstrom, da es in der Lage sei, die Raumladungen einzufangen und somit ihre Akkumulation zu verhindern.

Die japanische Patentanmeldung JP 10/283851 beschreibt ein Kabel für das Führen von Direktstrom mit verbesserter dielektrischer Durchschlagsfestigkeit in Gegenwart von Polaritätsumkehr oder folgend auf die Anwendung elektrischer Impulse, in dem die Isolierungsschicht aus einer Kunststoffzusammensetzung besteht, die ein vernetztes Polyolefin umfasst, das (i) ein Dicarbonsäureanhydrid und (ii) mindestens ein Monomer, enthaltend eine polare Gruppe (ausgewählt aus mindestens einer Carbonyl-, Nitril- oder Nitrogruppe) enthält. Dies erfordert jedoch die Gegenwart eines bestimmten Peroxids, genau genommen 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan und eines besonderen Antioxidationsmittels, genau genommen eines Esters einer Thiocarbonsäure.

Die Patentanmeldung EP 0 463 402 beschreibt ein Ethylen(co)polymer, das polare Gruppen, ausgewählt aus Keton-, Nitril- und Nitrogruppen in Mengen, die von 20 ppm bis 8.000 ppm reichen, enthält, wobei diese polaren Gruppen ein Dipolmoment von mehr als 0,8 Debye haben. Das (Co)polymer sei verwendbar als ein Isoliermaterial für Hochspannungskabel mit verbesserter dielektrischer Durchschlagsfestigkeit.

Patentanmeldung WO 99/405589 betrifft ein Kabel für das Führen von Gleichstrom, in dem die Isolierungsschicht aus vernetztem Polyethylen besteht, das polare Gruppen enthält, die erhalten sind durch Vorbehandlung des Polyethylens mit molekularem Sauerstoff vor der Extrusion.

Patentanmeldung WO 99/44207 betrifft ein Kabel für das Führen von Gleichstrom, in dem die Isolierungsschicht aus einer Kunststoffzusammensetzung auf Basis von mit polaren Gruppen modifiziertem vernetztem Polyethylen besteht. Die polaren Gruppen mit der allgemeinen Formel: CH2=CR-CO-X-(CH2)n-N(CH3)2 oder CH2=CR-CO-O-(CH2-CH2O)n-H,worin n 2 oder 3 ist, m eine Zahl ist, die von 1 bis 20 reicht, R H oder CH3 ist und X O oder NH ist, werden durch Copolymerisation oder Pfropfung in das vernetzte Polyethylen einbeführt. Beispiele der polaren Gruppen sind Dialkyl-aminopropyl-(meth)acrylamid oder (Oligo)-ethylenglycol-methacrylat.

Die japanische Patentanmeldung JP 06/215645 beschreibt ein Kabel für das Führen von Hochspannungs-Gleichstrom mit verringerter Akkumulation von Raumladungen. Die Isolierungsschicht ist hergestellt durch Heißvernetzen einer Mischung aus Polyethylen, einem organischen Peroxid mit einer Halbwertszeit von mehr als 5 Stunden bei 130°C und einer Säure, die ausgewählt ist aus Itaconsäure und Crotonsäure in einer Menge von weniger als 5 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Polyethylen.

Die Patentanmeldung WO 00/08655 betrifft ein Kabel für das Führen von Gleichstrom, in dem die Isolierungsschicht aus einer Kunststoffzusammensetzung auf Basis von Polyethylen, zu dem ein verestertes (Poly)glycerol mit mindestens zwei freien OH-Gruppen hinzugefügt ist, besteht.

Die Anmelderin hat nunmehr gefunden, dass es möglich ist, die lokale Akkumulation von Raumladungen in der Isolierungsschicht eines Kabels für das Führen von Hochspannungs-Gleichstrom zu verringern, indem als Isolierungsschicht eine Kunststoffzusammensetzung verwendet wird, die ein Polyethylen und mindestens eine ungesättigte Fettsäure umfasst. Zusätzlich dazu, dass sie auf die Polyethylenkette gepfropft werden kann, ist die ungesättigte Fettsäure hoch kompatibel mit Polyethylen und leicht darin dispergierbar: folglich kann das auf diese Weise isolierte Kabel bessere elektrische Eigenschaften bieten, wenn es für das Führen von Hochspannungs-Gleichstrom, insbesondere in Gegenwart von Polaritätsumkehrungen, verwendet wird.

In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung somit ein Kabel für das Führen eines Hochspannungs-Gleichstroms, das mindestens einen Leiter und mindestens eine extrudierte Isolierungsschicht (Isolationsschicht) umfasst, die aus einer Kunststoffzusammensetzung besteht, die ein Polyethylen und mindestens eine ungesättigte Fettsäure umfasst.

In einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Isolierungszusammensetzung, die ein Polyethylen und mindestens eine ungesättigte Fettsäure umfasst.

In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verringerung der Akkumulation von Raumladungen in einem elektrischen Kabel für das Führen von Hochspannungs-Gleichstrom, das mindestens einen Leiter und mindestens eine extrudierte Isolierungsschicht umfasst, die aus einer Polymerzusammensetzung besteht, die ein Polyethylen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine ungesättigte Fettsäure zu der Kunststoffzusammensetzung hinzugefügt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Polyethylen (PE) ein Homopolymer von Ethylen oder ein Copolymer von Ethylen mit mindestens einem &agr;-Olefin mit einer Dichte im Bereich von 0,860 g/cm3 bis 0,970 g/cm3 und vorzugsweise von 0,865 g/cm3 bis 0,940 g/cm3.

In der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen bezeichnet der Ausdruck "&agr;-Olefin" ein Olefin mit der allgemeinen Formel CH2=CH-R, in der R eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet. Das &agr;-Olefin kann beispielsweise ausgewählt sein aus: Propylen, 1-Buten, 1-Penten, 4-Methyl-1-penten, 1-Hexen, 1-Octen, 1-Dodecen und dergleichen. Von diesen sind 1-Buten, 1-Hexen und 1-Octen bevorzugt.

Vorzugsweise ist das Polyethylen ausgewählt aus den folgenden: Polyethylen hoher Dichte (HDPE) mit einer Dichte von mindestens 0,940 g/cm3, vorzugsweise einer Dichte im Bereich von 0,940 g/cm3 bis 0,960 g/cm3; Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE) mit einer Dichte im Bereich von 0,926 g/cm3 bis 0,940 g/cm3; Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) und lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) mit einer Dichte im Bereich von 0,910 g/cm3 bis 0,926 g/cm3.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat die ungesättigte Fettsäure 10 bis 26, vorzugsweise 14 bis 22 Kohlenstoffatome.

Beispiele der ungesättigten Fettsäuren, die erfindungsgemäß verwendet werden können, sind: Myristoleinsäure, Palmitoleinsäure, Oleinsäure, Gadoleinsäure, Erucasäure, Rhizinusölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Arachidonsäure und dergleichen oder Mischungen davon. Oleinsäure ist besonders bevorzugt.

Die erfindungsgemäß verwendbaren ungesättigten Fettsäuren können in Mischungen mit gesättigten Fettsäuren verwendet werden. Beispiele gesättigter Fettsäuren, die in der Mischung vorliegen können, sind Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Behensäure und dergleichen oder Mischungen davon.

Die Isolierungszusammensetzung, die erfindungsgemäß verwendet werden kann, ist nicht vernetzt oder vorzugsweise vernetzt.

Wenn die Vernetzung durchgeführt wird, findet diese Vernetzung statt über Radikale mittels thermischer Zersetzung eines Radikalstarters, üblicherweise eines organischen Peroxids, wie Dicumylperoxid, t-Butylcumylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan oder Di-t-butylperoxid, den man vor der Extrusion an das Polyethylen absorbieren läßt oder direkt in den Extruder einspritzt. Die verwendete Menge Radikalstarter ist allgemein im Bereich von 0,1 bis 5 Teile pro 100 Gew.-Teilen der Zusammensetzung.

In diesem Fall wird die Temperatur der Extrusion des Materials, das die Isolierungsschicht bildet, unterhalb der Zersetzungstemperatur des verwendeten Peroxids gehalten. Wenn Dicumylperoxid verwendet wird, wird beispielsweise die Temperatur des Extruders bei etwa 130°C gehalten, um die Vorvernetzung des Isolierungsmaterials zu verhindern, und das Vernetzungsverfahren wird bei einer Temperatur im Bereich von 180°C bis 280°C durchgeführt.

Wenn die Vernetzung durchgeführt wird, wird mindestens ein Teil der ungesättigten Fettsäure auf das Polyethylen gepfropft. Es ist anzumerken, dass die Gegenwart von nicht auf das Polyethylen gepfropfter ungesättigter Fettsäure, im Gegensatz zu anderen pfropfbaren Polymeren, deren ungepfropfter Überschuss gewöhnlich durch Entgasen eliminiert wird, die letztendlichen Eigenschaften des Kabels nicht nachteilig beeinflusst.

Der Zusatz der ungesättigten Fettsäure kann durchgeführt werden entweder durch ihre Absorption auf Polyethylengranulat oder -pulver vor der Extrusion oder vorzugsweise durch ihr Einspritzen und Vermischen mit dem geschmolzenen Polyethylen während der Extrusion.

Die in der Isolierungszusammensetzung vorliegende Menge Fettsäure ist allgemein im Bereich von 0,01% bis 0,5%, vorzugsweise von 0,05% bis 0,3%, wobei die Menge ausgedrückt ist als der Gewichtsanteil von -COOH-Gruppen in Bezug auf das Gesamtgewicht der Kunststoffzusammensetzung.

Die oben beschriebene Isolierungszusammensetzung kann gegebenenfalls eine wirksame Menge eines oder mehrerer herkömmlicher Additive, wie Antioxidationsmittel, Prozesshilfsstoffe, Schmiermittel, Pigmente, Mittel zur Hemmung der Wasserbäumchenbildung, Spannungsstabilisatoren, Mittel gegen die Anvulkanisation und dergleichen enthalten.

Für diesen Zweck allgemein verwendbare Antioxidationsmittel sind: 4,4'-Thio-bis(6-t-butyl-m-cresol) (im Handel bekannt unter dem Handelsnamen Santonox® TBMC, hergestellt von Flexsys), Tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionyloxymethyl]methan (im Handel bekannt unter dem Handelsnamen Irganox® 1010, hergestellt von CIBA), 2,2'-Thio-bis(4-methyl-6-t-butylphenol) (im Handel bekannt unter dem Handelsnamen Irganox® 1081, hergestellt von CIBA), 2,2'-Thiodiethylen-bis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat] (im Handel bekannt unter dem Handelsnamen Irganox® 1035, hergestellt von CIBA) und Thiocarbonsäureester oder Mischungen davon.

Die beigefügte 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabels und zeigt insbesondere in Perspektivansicht einen Schnitt eines Kabels mit teilweise entfernten Teilen, um seinen Aufbau zu zeigen.

Gemäß 1 umfasst das erfindungsgemäße Kabel 1 in der Reihenfolge vom Zentrum nach außen: einen Leiter 2, eine innere halbleitende Schicht 3, eine Isolierungsschicht 4, eine äußere halbleitende Schicht 5, eine Metallabschirmung 6 und einen äußeren Mantel 7.

Der Leiter 2 besteht üblicherweise aus Metalldrähten, die vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium hergestellt sind, die mit herkömmlichen Verfahren zu einem Strang verbunden sind. Die inneren und äußeren halbleitenden Schichten 3 und 5, die üblicherweise aus einer Kunststoffzusammensetzung auf Polyolefinbasis, die einen leitfähigen Füllstoff (beispielsweise Ruß) enthält, bestehen, werden über den Leiter 2 separat oder gleichzeitig mit der erfindungsgemäßen Isolierungsschicht 4 extrudiert. Eine Abschirmung 6, die üblicherweise besteht aus spiralförmig gewickelten, elektrisch leitfähigen Drähten oder Bändern, wird gewöhnlich um die äußere halbleitende Schicht 5 herum angebracht. Diese Abschirmung wird dann mit einem Mantel 7 abgedeckt, der aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise nicht-vernetztem Polyethylen (PE) oder vorzugsweise einem Homopolymer oder Copolymer von Propylen besteht.

Das Kabel kann ebenso mit einem äußeren Schutzaufbau (in 1 nicht gezeigt) versehen sein, dessen Grundfunktion es ist, das Kabel gegen Stoß und/oder Zusammendrücken mechanisch zu schützen. Dieser Schutzaufbau kann beispielsweise eine Metallarmierung oder eine Schicht von expandiertem Kunststoffmaterial, wie es in der Patentanmeldung WO 98/52197 beschrieben ist, sein.

1 zeigt nur eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kabels: offensichtlich können im Fachgebiet bekannte Modifikationen an dieser Ausführungsform durchgeführt werden, ohne vom Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Das erfindungsgemäße Kabel kann nach bekannten Techniken für die Abscheidung von Schichten von thermoplastischem Material, beispielsweise mit Hilfe von Extrusion, hergestellt werden. Vorteilhaft wird die Extrusion in einem Einzeldurchgang, beispielsweise mittels einer "Tandem"-Technik durchgeführt, bei der in Reihe angeordnete Einzelextruder verwendet werden, oder durch Coextrusion mit Hilfe eines Mehrfach-Extrusionskopfs.

Die vorliegende Erfindung wird nunmehr in dem folgenden Beispiel weiter erläutert, das nur zum Zweck der Illustration dient und nicht so zu verstehen ist, dass es die Erfindung in irgendeiner Weise beschränkt.

BEISPIEL 1

99,5 g Polyethylen niedriger Dichte (LDPE LE 4210 S, hergestellt von Borealis), enthaltend 2,1 Gew.-% Dicumylperoxid (99% Reinheit) und 0,7 g Oleinsäure (Aldrich) wurden in einen 200 ml Kolben gegeben und das Ganze kontinuierlich gerührt.

Die Temperatur wurde dann auf 50°C erhöht und die Mischung bei dieser Temperatur unter Rühren für drei Stunden gehalten, bis die Oleinsäure vollständig absorbiert war.

Folien wurden durch Pressformen bei 130°C und anschließende Vernetzung bei 180°C aus der so erhaltenen Mischung hergestellt.

Die Formgebungsbedingungen waren wie folgt:

Die wie oben beschrieben hergestellten Folien hatten Abmessungen von 20 × 20 cm und eine Dicke von etwa 120 &mgr;m.

Testprobenstücke mit Abmessungen von 7 × 7 cm wurden aus den zuvor erwähnten Folien ausgeschnitten und einem elektrischen Alterungstest in Gegenwart von Polaritätsumkehr unterzogen die Resultate sind in Tabelle 1 gezeigt.

Zum Vergleich wurden Testprobenstücke mit demselben Polyethylen ohne Zusatz von Oleinsäure hergestellt, wie oben angegeben.

Der Test wurde wie folgt durchgeführt.

Die zuvor erwähnten Testprobenstücke wurden zwischen zwei Stahlelektroden mit Rogowski-Profil gelegt.

Die Elektroden wurden in ein Siliconöl eingetaucht, um äußere Entladungen während des Tests zu verhindern, und ein elektrisches Gleichstromfeld von 20 kV mit positiver Polarität wurde angelegt. Nach 1 Stunde wurde die Polarität umgekehrt und der Test auf diese Weise für 6 Stunden fortgesetzt.

Der Test wurde wiederholt, wobei das elektrische Feld auf 25 kV erhöht wurde und mit Umkehr der Polarität jede Stunde für 6 Stunden, wie oben beschrieben.

Die Lebenszeiten äquivalent zu einem Spannungsgradienten von 216 kV/mm wurden aus den Daten berechnet, die erhalten wurden aus den an 8 Testprobenstücken durchgeführten Tests, indem eine Weibull-Berechnung mit diesen Daten durchgeführt wurde, wobei eine Lebensdauer (life) n gleich 12 angenommen wurde: Tabelle 1 zeigt die Resultate.

  • * OA: Oleinsäure


Anspruch[de]
Hochspannungs-Gleichstromkabel, das mindestens einen Leiter und mindestens eine extrudierte Isolationsschicht umfaßt, die aus einer Kunststoffzusammensetzung besteht, die ein Polyethylen und mindestens eine ungesättigte Fettsäure umfaßt. Hochspannungs-Gleichstromkabel gemäß Anspruch 1, in dem das Polyethylen ein Homopolymer von Ethylen oder ein Copolymer von Ethylen mit mindestens einem &agr;-Olefin mit einer Dichte im Bereich von 0,860 bis 0,970 g/cm3 ist. Hochspannungs-Gleichstromkabel gemäß Anspruch 2, in dem das &agr;-Olefin ein Olefin mit der allgemeinen Formel CH2=CH-R ist, in der R eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet. Hochspannungs-Gleichstromkabel gemäß Anspruch 2 oder 3, in dem das &agr;-Olefin ausgewählt ist aus: Propylen, 1-Buten, 1-Penten, 4-Methyl-1-penten, 1-Hexen, 1-Octen und 1-Dodecen. Hochspannungs-Gleichstromkabel gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das Polyethylen ausgewählt ist aus den folgenden: Polyethylen hoher Dichte mit einer Dichte von mindestens 0,940 g/cm3; Polyethylen mittlerer Dichte mit einer Dichte im Bereich von 0,926 bis 0,940 g/cm3; Polyethylen niedriger Dichte und lineares Polyethylen niedriger Dichte mit einer Dichte im Bereich von 0,910 bis 0,926 g/cm3. Hochspannungs-Gleichstromkabel gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die Kunststoffzusammensetzung nicht vernetzt ist. Hochspannungs-Gleichstromkabel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, in dem die Kunststoffzusammensetzung vernetzt ist. Hochspannungs-Gleichstromkabel gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die ungesättigte Fettsäure eine Fettsäure mit 10 bis 26 Kohlenstoffatomen ist. Hochspannungs-Gleichstromkabel gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die ungesättigte Fettsäure ausgewählt ist aus den folgenden: Myristoleinsäure, Palmitoleinsäure, Oleinsäure, Gadoleinsäure, Erucasäure, Rizinusölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Arachidonsäure oder Mischungen davon. Hochspannungs-Gleichstromkabel gemäß Anspruch 9, in dem die ungesättigte Fettsäure Oleinsäure ist. Hochspannungs-Gleichstromkabel gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die ungesättigte Fettsäure in Mischung mit mindestens einer gesättigten Fettsäure ist. Hochspannungs-Gleichstromkabel gemäß Anspruch 11, in dem die gesättigte Fettsäure ausgewählt ist aus den folgenden: Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Behensäure oder Mischungen von diesen. Verfahren zur Verringerung der Akkumulation von Raumladungen in einem Hochspannungs-Gleichstromkabel, das mindestens einen Leiter und mindestens eine extrudierte Isolationsschicht umfaßt, die aus einer Kunststoffzusammensetzung besteht, die ein Polyethylen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine ungesättigte Fettsäure zu der Kunststoffzusammensetzung zugegeben wird. Verfahren gemäß Anspruch 13, in dem das Polyethylen in den Ansprüchen 2 bis 5 spezifiziert ist. Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, in dem die ungesättigte Fettsäure in den Ansprüchen 8 bis 12 spezifiziert ist.






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