NO851728L - Isolerende materiale for elektriske kabler - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder elektrisk kabel og spesielt likestrømskabel som er spesielt egnet for bruk som undervannskabel.

Oppfinnélsen gjelder videre et spesielt isolasjonsmateriale for elektriske kabler, spesielt likestrømskabler som er særlig egnet som undervannskabler.

På området elektriske kabler, og spesielt for undervannskabler, opptrer det alvorligste problem når det av en eller annen grunn dannes en spalte, en revne eller lignende, selv et brudd i dekk-arket til en kabel, fordi nærvær av nevnte brudd kan gjøre det mulig for vann å trenge inn i kabelen, hvilket vil forårsake perforering av isolasjonen og derfor sette kabelen ut av funksjon.

Det er praktisk talt umulig å hindre en spalte eller små sprekker fra å oppstå i løpet av en viss tid i kabelbe-legget generelt og spesielt i en undervannskabel, og derfor umulig å hindre infiltrasjon av vann gjennom selve kabelbe-legget.

I kjente kabler må det uunngåelig ved forekomst av selv små sprekker i omhyllingen som gjør at vann trenger inn

i kabelen, også forekomme en påfølgende infiltrasjon av vann på-innersiden av kabelisolasjonen og derav følgende stans av kabelens funksjon, hvilket vil nødvendiggjøre reparasjoner som i tilfelle av undervannskabler viser seg å være meget vanskelig.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å hindre gjennomtrengning av vann i kabelisolasjonen, som vil sette kabelen ut av funksjon, når det blir dannet spalter eller sprekker i dekksjiktet til kabelen.

Gjenstanden for oppfinnelsen er en elektrisk kabel som omfatter en leder og en isolasjon som dannes ved å tvinge et bånd av skrått orientert polymer rundt lederen,karakterisert vedat minst en av overflatene til båndet er dekket av en film av vann-avstøtende fett.

Ytterligere en gjenstand for oppfinnelsen er et isolasjonsmateriale for elektriske kabler,karakterisert vedat det omfatter et bånd av et skrått orientert polymer som på en overflate er dekket med en film av vann-avstøtende fett.

Foreliggende oppfinnelse vil forståes bedre fra den følgende detaljerte beskrivelse ved hjelp av et ikke-begrensen-de eksempel og med henvisning til den medfølgende tegning hvor: Fig. 1 viser i perspektiv en del av en kabel ifølge oppfinnelsen hvor deler er fjernet for bedre å vise strukturen. Fig. 2 viser i perspektiv en lengde av et bånd som danner isolasjonssjiktet til en elektrisk kabel ifølge oppfinnelsen.

En elektrisk kabel ifølge oppfinnelsen er vist på fig. 1. Som det kan sees av fig. 1 omfatter den elektriske kabel en elektrisk leder 1 som eksempelvis er dannet av en rekke tråder (f.eks. av kobber) som er satt sammen.

Utenpå den elektriske leder 1 er det anbragt et halv-ledende lag 2. Rundt det halv-ledende sjiktet 2 er det anbragt en flerlagsisolasjon 3 (som skal beskrives mere i detalj) over hvilken er plassert et halv-ledende sjikt 4.

Den foran beskrevne sammensetning omsluttes til slutt av et ugjennomtrengelig lag 5, som vanligvis består av bly eller aluminium.

Det grunnleggende element for en elektrisk kabel ifølge oppfinnelsen ligger i den spesielle type av flersjikt-isolasjon 3 som velges.

Den lagdannede isolasjon 3 består av en vinding over minst et bånd 6 (se fig. 2) av en polymer som er skrått orientert og belagt på den ene side med en film 7 av et vann-avstøtende fett.

Med "skrått orientert polymer" menes en isotaktisk homopolymer tilsvarende følgende generelle formel: (-Cf^-CHR).^, hvor R er valgt fra følgende radikaler:

Blant alle de polymerer som er angitt ovenfor er isotaktisk polypropylen spesielt foretrukket, og mere spesielt isotaktisk polypropylen med følgende kjemisk-fysiske egenskaper molekylvekten ligger mellom 200.000 og 900.000,

% krystallinitet ligger mellom 40 og 90 %, poly-molekylaritetsindeks på mellom 2 og 10, elastisitetsmodulen ligger mellom 1740 og 4500 N/mm 2.

Som vann-avstøtende fett som er egnet for dannelse av en film på minst en side av det skrått orienterte polymer-bånd er et fett som er uforenlig med det materiale båndet er leget av. Et fett med slike egenskaper for alle de ovennevnte materialer for dannelse av bånd er et fett basert på silikoner, og spesielt et fett som inneholder silikoner med en viskositet ved 25°C på ikke lavere enn 100 cSt.

Som konstatert tidligere dannes flersjiktsisolasjonen ved å oppvinde et isolerende materiale, som også er gjenstand for foreliggende oppfinnelse, representert på fig.

2, som består av et bånd 6 som på den ene overflaten er utstyrt med en film 7 av vann-avstøtende fett.

I den spesielle utførelsesform som er illustrert

på fig. 1 er flere vindinger av bånd 6 (spesielt av isotaktisk polypropylen med de foran angitte kjemisk-fysiske egenskaper), med minst en av sine overflater dekket med en film 7 av et fett basert på silikon, inneholdende silikon med en viskositet ved 25°C på ikke lavere enn 100 cSt, lagt over hverandre en etter en til de alle danner et rørformet sjikt med en tykkelse som egner seg for isolasjon av en elektrisk kabel.

Mere spesielt inneholder det silikonbaserte fett, dvs. fett med silikon med viskositet ved 25°C som ikke er lavere enn 100 cSt, silikon i form av polydimethylsiloksan med viskositet ved 25°C på ikke lavere enn 100 cSt.

Hver vinding av båndet er anbragt på en slik måte at hver runde er overlappet over en del av den runden som går foran den, hvilket klart vises i fig. 1.

Slik det sees i fig. 1 har dreiningen 8 sin ene kant 9 som overlapper kanten 10 på dreiningen 11, og kanten 12 på dreiningen 11 overlapper kanten 13 på dreiningen 14.

Ennvidere er vindingen av hvert bånd 6 utstyrt med film 7 av vann-avstøtende fett, anbragt på kabelen på en slik måte at båndet strekkes og dette spenn i vindingen er ikke mindre enn 4 N/mm 2, men ikke større enn elastisitetsgrensen for båndet.

En annen egenskap ved båndet er at det har en tykkelse som ligger mellom 10 og 25 ym, og fortrinnsvis mellom 10 og 25 ym. Tykkelsen på filmen 7 av silikon-basert fett med en viskositet ved 25°C som ikke er lavere enn 100 cSt ligger mellom 1 og 50 % av tykkelsen av båndet 6.

En elektrisk kabel, og spesielt en elektrisk like-strøms-kabel, med en isolasjon ifølge oppfinnelsen overens- stemmer med de foreslåtte mål og ennvidere er det mulig å bruke spenninger på 400 kV.

Takket være nærværet av filmen av vann-avstøtende fett, bestående av et fett basert på silikoner, mellom de forskjellige vindinger av båndene som totalt danner flersjiktsisolasjonen 3 av den elektriske leder 1, oppnås det en isolasjon som er helt ugjennomtrengelig for vann, både i den radiale retning av selve flersjiktsisolasjonen, så vel som i lengderetningen av isolasjonen.

Som et resultat av dette vil det selv om arket 5 skulle danne sprekker som vann kunne trenge gjennom til det indre av arket, ikke komme vann inn mellom vindingene hverken i radial- eller lengde-retningen til kabelen takket være nærværet av filmen 7 av fett basert på silikoner, som er doblet med minst en overflate av båndet 6 som flersjiktsisolasjonen 3 er dannet av.

Eventuelt vann som måtte trenge gjennom sprekker i arket 5, kan ikke trenge inn hverken i radial- eller lengde-retningen av kabelen ved å bevege seg på innsiden av båndet 6, siden det sistnevnte er absolutt ugjennomtrengelig og ikke-porøst, selv ikke i den minste grad, til selve det vann-av-støtende fettet.

I forbindelse med den sone hvor overlapping mellom de forskjellige vindingene foregår og hvor det under vindingen kan dannes små luftrom som kan innelukke mindre mengder gass, spesielt luft, vil disse små rommene antagelig fylles totalt med det materiale som utgjør filmen av vann-avstøtende fett og derfor vil enhver mulig vei for vannet til å gå langs flersjiktsisolasjonen 3 i kabelen bli praktisk talt blokkert.

Spesielt når polypropylen (et materiale som krymper under innvirkning av varme) anvendes til båndet 6, og flersjiktsisolasjonen utsettes for varme etter at den er påført på lederen 1, utøves det et betydelig trykk mellom sonene for overlapping mellom de nærliggende vindingene. Nevnte trykk reduserer dimensjonene på nevnte hulrom slik at det garanteres at det ikke dannes noen vei for vannet langs det isolerende laget 3. Når det gjelder kapasiteten for kabelisolasjonen som tillater bruk av spenninger på over 400 kV, er denne forårsaket av de utmerkede dielektriske egenskapene til det isolerende laget 3 i kabelen, dvs. forårsaket av det isolerende materialet som utgjør dette laget, både materialet i båndet 6 og filmen 7 av "fett basert på silikoner" som er belagt på minst en overflate av nevnte bånd 6.

Selv om det er illustrert og beskrevet visse ut-førelsesformer av foreliggende oppfinnelse, skal også alle mulige alternative variasjoner som er tilgjengelig for fag-mannen også omfattes av oppfinnelsen. Noe som spesielt er ment å omfattes av oppfinnelsen er den idé å anvende en film 7 av vann-avstøtende fett på begge sider av båndet 6.

Claims (7)

1. Isolerende materiale for elektriske kabler, karakterisert ved at det omfatter et bånd av biaksialt orientert polymer som på den ene overflate er dekket med en film av vannavstøtende fett.

2. Isolerende materiale ifølge krav 1, karakterisert ved at det vann-avstøtende fett er et fett basert på silikoner.

3. Materiale ifølge krav 2, karakterisert ved at fettet som er basert på silikoner, er basert på silikoner med en viskositet ved 25°C på ikke under 100 cSt.

4 . Materiale ifølge krav 3? karakterisert ved at silikonet i fettet som er basert på silikoner, er et poly-dimethyl-siloksan med viskositet ved 25°C på ikke under 100 cSt.

5. Materiale ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at tykkelsen av båndet ligger mellom 10 og 50 ym og at tykkelsen av filmen av vann-avstøtende fett ligger mellom 1 og 50 % av verdien av båndtykkelsen.

6 . Materiale ifølge et av kravene l til 4, karakterisert ved at båndtykkelsen fortrinnsvis ligger mellom 10 og 25 ym og at tykkelsen av filmen av vannavstøtende fett ligger mellom 1 og 50 % av verdien av båndtykkelsen.

7. Materiale ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at båndet av biaksialt orientert polymer som er belagt på minst en overflate med en film av vann-avstøtende fett, er av isotaktisk polypropylen med en prosentuell krystallinitet på mellom 40 og 90 %, en mole-kylvekt mellom 200.000 og 900.000, en polymolekyl-indeks på mellom 2 og 10 og en elastisitetsmodul mellom 1740 og 4500 N/rnrn^.