DD272865A5

DD272865A5 - Isolieroel fuer elektrische kabel

Info

Publication number: DD272865A5
Application number: DD88319060A
Authority: DD
Inventors: Navaratnam Ch Mohan; Michael J Poole
Original assignee: ��@��@��@��k��
Priority date: 1987-06-18
Filing date: 1988-08-18
Publication date: 1989-10-25
Also published as: EP0295924B1; GR3001600T3; ATE61691T1; ES2021433B3; EP0295924A1; NO882503D0; NO882503L; JPS6438906A; US4967039A; GB8714291D0; CN1041057A; DE3861986D1; BR8802900A

Abstract

Eine Isolierfluessigkeit auf Siliconbasis, insbesondere zur Verwendung als Impraegniermittel in einem elektrischen Leistungskabel unter feuergefaehrlichen Bedingungen wird durch den Zusatz von ungefaehr 2 bis 8% eines Arylalkens nichtgasend gemacht, welches wenigstens zwei Benzolringe enthaelt, welche durch nicht weniger als einen und nicht mehr als zwei aliphatische Kohlenstoffatome voneinander getrennt sind. Die Gesamtzahl der aliphatischen Kohlenstoffatome in dem Molekuel ist auf sechs begrenzt und das Siliconoel sollte mit einem ausreichend hohen Flammpunkt gewaehlt werden, dass das gesamte Isolieroel einen Flammpunkt oberhalb von 150C aufweist. Der bevorzugte Zusatz ist 1-Phenyl 1-(3,4-dimethylphenyl)Ethan, auch bekannt als PXE. Figur

Description

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Ieolierflüssigkeit Anwendungsgebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Isolierflüssigkeit für die Verwendung als Imprägnierungsmittel in Kabeln, welche ein Papier besitzen, das ein Dielektrikum enthält.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In den meisten Fällen besteht die vorherrschende Betrachtungsweise bei der Konstruktion elektrischer Kabel für die Übertragung großer Leistungen über große Entfernungen darin, daß die damit zusammenhängenden Verluste durch die Joulsche Erwärmung in den Leitern und die dielektrische Erwärmung in der Isolation auf einen minimalen Wert beschränkt werden sollten und das zeigt sich in der Verwendung hoher Spannungen und (mit Ausnahme von besonderen Fällen, bei denen ein Papier-Plaste-Laminat dem Papier allein vorgezogen wird) von Kohlenwasserstoff-Imprägniermitteln. Da gibt es jedoch Umstade, bei denen die innewohnende Feuergefährlichkeit derartiger Imprägnierungsmittel nicht akzeptiert werden kann, wobei ein derartiger Umstand dann vorhanden ist, wenn daa Kabel in" einem Tunnel installiert ist, welcher darüber hinaus zu Transportzwecken Verwendung findet (zum Beispiel zum Kreuzen eines Flußes oder Sees).

In derartigen Fällen können Silicon-Öle (Polydialkylsiloxamere) mit einem Flammpunkt im Bereich von 150 bis 300 ⁰C Verwendung finden, aber die Konstruktion von Kabeln mit Silicon-Imprägnierungsmitteln wird durch die Tendenz der Siliconöle Gasblasen zu entwickeln, wenn sie hohen elektrischen Spannungen ausgesetzt

werden, begrenzt. Aus diesem Grunde besteht die Notwendigkeit ein Additiv zu schaffen, welches unter den Bedingungen von elektrischen Spannungen gasabsorbierend wirkt und welches die Gaeung3tendenz der Siliconöle überwindet, ohne über die Maßen ihren Pianunpunkt herabzusetzen.

Die britische Patentbeschreibung 21 20 2738 beschreibt die Verwendung von monoalkylen Biphenylen, insbesondere von isopropylbiphenylen für diesen Zweck, V/ir haben eine andere Gruppe verwendungsfähiger Additive gefunden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Mängel der bekannten Lösungen zu überwinden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, Zusätze zu schaffen, welche eine Gasbildung auf ein Minimum verringern ohne den Flammpunkt unzu-' lässig herabzusetzen.

Erfindungsgemäß enthält ein flammenhemmendeB nichtgasendes Isolieröl ein Öl auf Siliconbasis und ungefähr 2 bis 8 % eines Arylalkans, welches wenigstens zwei Benzolringe aufweist, welche durch nicht weniger als ein oder mehrere aliphatische Kohlenstoffatome voneinander getrennt sind, wobei die Gesamtzahl der aliphatischen Kohlenstoffatomo im Molekül nicht mehr als sechs betragen soll und der Flammpunkt des Siliconöls ausreichend hoch ist für den Flammpunkt des gesamten Isolieröls und oberhalb von 150 ⁰C liegt.

Ein Gehalt von weniger als 2 % ist ungeeignet daa Risiko der Gasung zu eliminieren, während ein Gehalt von mehr als 8 % notwen-

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digerweise den Flammpunkt herabsetzt. Ein Gehalt von ungefähr 5 % wird als ein Optimum betrachtet.

Die Verwendung der gleichen Arylalkane als Beimischung zu den Siliconölen wurde für die Kontrolle der Schwellungserscheinungen in Kabeln mit Papier/Paste-Laminaten (für sehr hohe Spannungen) vorgeschlagen, jedoch die Menge, die für diesen Verwendungszweck erforderlich ist, beträgt wenigstens 10 % und ist normaler-

weise viel größer (siehe Europäische.- Patent 1494 und britisches Patent 15 15 847, auf v/elches sich das Europäische Patent bezieht) und hat eine ernsthafte Verringerung des Flammpunktes zur Folge.

Bevorzugte Additive sind Diphenylmetbane, (1,2 dimethylphenyl und mehr, insbesondere 1-Phenyl 1-(3,4 dimethylphenyl)-Ethan (auch bekannt als 1-phenyl 1 xylylethan oder kurz PXE).

Gut geeignet sind auch Diphenylmethan oder 1,2 Diphenylethan. Auaführunpsbe i spiele

Die Erfindung soll nachfolgend in Form eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden, unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung, welche eine schematische Querschnittsdarstellung eines Kabels in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt.

Ein Siliconöl mit einer Viskosität von 20 cSt und einem Flammpunkt von 224 ⁰C wurde mit 5 % PXE vermischt, um ein nichtgasendes Isolieröl mit den Eigenschaften zu ergeben, welche in der Tabelle 1 gezeigt werden (in dieser und den nachfolgenden Tabellan wird mit "DDB" Dodecylbenzol bezeichnet, ein konventionelles synthetisches Kohlenwasserstoff-Isolieröl)

Tabelle 1

Eigenschaft

Prüfve rfahren Öl der Erfindung

DDB Silikonöl mit

Isopropyl-Diphenyl

Dichte bei 15 ⁰C (g/cm³)

Kinematische Viskosität (mm /s) bei 20 ⁰C 40 ⁰C

60 ⁰C

Flußpunkt (⁰C) ITeutralisationswert (mg KOH/g)

Spezifische Wärme J/g ⁰C

ASTM D. 1293 ASTM D.

ASTM D.

ASTLl D.

Selbstentzündungstemperatur (⁰C) ASTM G

aus den veröffentlichten Figuren entnehmen

20	,1	0007
14	,1	300
10	,3	09
<-40
0,
>
0,

0,87

11,0 6,0 3,5

<-55 <-50

0,01 >300

0,11

Ausdehnungskoeffizient (pro ⁰C) ASTM D 1903

Flammpunkt (offenes Gefäß) Ent zündungspunkt

IP IP 0,00093

0,00075

140 145

180

248

Fortsetzung Tab^clie I

Eigenschaft

Prüfverfahren

Öl der DDB Erfindung

Silikonöl mit Isopropyl-Diphenyl

Thermische Leitfähigkeit (77/mK) aus den veröffentlichten Figuren entnehmen 0,14

0,13

Relative elektrische Dielektrizitätskonstante

BS 5737 2,46

2,15

Durchschlagsspannung (kY)

Verflüchtigungsfaktor bei 90 ⁰C und 50 Hz

Volucuanwide r s t and bei 90 ⁰C (T Ohm . m)

BS 5874 (XEC 156) 53 unter Verwendung von gefiltertem Öl

BS 5737 (IEC 247) 0,0001

BS 5737 (IEC 247) 3200

85

0,0001

1500

Gasabsorbtion unter elektrischer BS 5737 (IEC 628) Spannung (nmrV'iin) Methode A

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Das Isolieröl wurde als Imprägniermittel in Modellkabeln mit herkömmlichen Aufbau (IEEE-Spezifikation 402-1974 und ASTIvI 257-66 beschrieben die Konstruktion der sehr ähnlichen KoüoHle, welche gefordert werden, um im wesentlichen die gleichen Messungen zu ergeben) angewendet, welche einen zentralen Messingkern mit einem Durchmesser von 25 mm aufweisen· Auf dem Kern waren zwei Abschirmbänder aus metallisiertem Kohlepapier angeordnet (welche den Durchmesser auf 26,0 ran vergrößerten), gefolgt von Isolierpapier mit einer radialen Dicke von 2,8 mir«, ,jedes 22 mm breit. Eine dielektrische Abschirmung wurde durch eine Schicht von zwei geprägten Bändern aus metallisiertem Kohlepapier vorgesehen, welche durch ein Band aus Polyesterfolie befestigt sinri und derart angeordnet sind, daß sie einen Sicherheitsspalt von 2,5 mm von den geerdeten Abschirmungen aun Papier-Druckkonen an jedem Ende des Modells bilden. Auf der Grundlage der Durchschnittswerte von 3 Versuchen mit Modellkabeln in jedem Falle betrug die elektrische Spannung bei den Durchschlag mit dem negativen Kern 123 kV/mm, verglichen mit 127 kV für Kabel, welche mit DDB imprägniert waren.

Die dielektrischen Verlustwinkel wurden für diese Kabel bei 5 kV in einem Temperaturbereich gemessen, deren Ergebnisse in der Tabelle 2 dargestellt sind, welche Doppelmessungen bei jeder Temperatur angibt.

Tabelle 2	Öl der Erfindung	0,00238	DDB	0,00207
Temperatur ⁰C	0,00223,	0,00225	0,00218,	0,00196
20	0,00209,	0,00216	0,00197,	0,00193
40	0,00206,	0,00210	0,00192,	0,00194
57	0,00207,	0,00250	0,00198,	0,00243
80	0,00248,	0,00290	0,00244,	0,00296
100	0,00286,		0,00297,
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Daa Isolieröl wurde auch dazu angewendet, um einen Prototyp für ein Einleiterkabel anzufertigen, in Übereinstimmung mit der zugehörigen schematisehen Zeichnung, zur Verwendung in einer 3-Phaaen-Anlage für ein System mit einer Wechselspannung von 132 kV (dabei beträgt die Leiterspannung des Kabels in einem derartigen System 76 kV).

Es wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Das Kabel enthält einen hohlen Kupferleiter 1 mit einem äußeren Durchmesser von 19,7 mm und einer metallischen Querschnittsfläche von 185 mm , welcher einen zentralen Kanal 2 definiert, der mit dem Isolieröl gefüllt ist. Direkt auf dem Leiter ist eine Leite rabschirmung 3 aus Kohlepapier angeordnet, welche eine radiale Dicke von 0,2 mm aufweist. Diese wiederum ist von einom Papier-Dielektrikum 4 umhüllt, welches eine radiale Dicke von 8,85 nun (Minimum) aufweist und den Nenndurchmesser auf 36,4 mm bringt. Die dielektrische Abschirmung 5 besteht aU3 einem Aluminium/Papier-Laminat (0,4 mm dick) und der Schicht 6 aus einer Bleilegierung, 1,8 mm dick, welche den Nenndurchmesser auf 42,8 mm bringt. Eine Umhüllung 7 aus bitumengetränkten Gewebeband, eine rostfreie Stahlband-Bewehrung 8 und ein extrudierter PVC-Auftrag (oder Beschichtung) S vervollkommnet das Kabel mit einem Durchmesser von 50,1 mm.

Das Kabel durchlief eine heiße Impulsprüfung bei 95 ⁰C und 640 kV (Spitzenspannung).

Die dielektrischen Verlustwinkel wurden bei 21 ⁰C und. 95 ⁰C bei den vier Spannungen gemessen, welche für die Versorgungsspannungen durch die Electricity Council Engeneering, Recommendation C 28/4, "Type Approval Test for Impregnated Paper Insulstet Gas Pressure and Oil-Filled Power Cable Systems from 33 kV to 132 kV inclusive"

(Typen-Zulas8ungaprüfur.g für imprägnierte paptoisolierte gasdruck- und ölgefüllte Leictungskabel-Systeme von 33 kV bis 132 kV einschließlich festgelegt sind, mit den Resultaten, welche in der Tabelle 3 zusammengestellt sind, wobei die Werte in den Klammern bei 21 ⁰C nach einer 16-stündigen Energetisierung mit 114 kV gemessen wurden.

Tabelle 3

Spannung 21 ⁰C

(IcV;

38 0,0024 (0,0025)

76 0,0025 (0,0026)

114 0,0028 (0,0026)

*52 0,0033 (0,0029)

95	⁰G
0,	0024
0,	0025
0,	0029
0,	0033

Claims

Ansprüche

1. Isolierflüssigkeit, enthaltend ein Öl auf Siliconbasis und

2 bis 8 % eines Kohlenwasserstoff-Zusatzes, welcher wenigstens zwei Benzolringe aufweist, v/obei der Flammpunkt des Siliconöls ausreichend hoch ist, damit der Flammpunkt des gesamten Isolieröls übor 150 ⁰G liegt, gekennzeichnet dadurch, daß der Zusatz ein Arylalkan ist, bei welchem die zwei Benzolringe voneinander durch nicht weniger als einen und nicht mehr als zwei aliphatische Kohlenstoffatome getrennt sind, wobei die Gesamtzahl der aliphatischen Kohlenstoffatome in dem Molekül nicht mehr als sechs beträgt.
2. Isolierflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ungefähr 5 % des genannten Arylalkan. ₍ enthält.
3. Isolierflüssigkeit nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Arylalkan 1-Phe.nyl 1-(3»4-dimethylphenyl)Ethan ist.
4. Isolierflüasigkeit nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Arylalkan Diphenylmethan oder 1,2 Diphenylethan ist.
5. Isolierflüssigkeit nach jedem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Imprägniermittel für papierisolierte Kabel mit einem Dielektrikum, welches Papier verwendet wird.

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