RS41804A - Kontrolin član električnog napona - Google Patents

Abstract

Kontrolni član električnog napona ravanskog oblika koji se sastoji iz (a) najmanje jednog sloja koji ispunjava šupljinu elastomernim materijalom koji ispunjava šupljinu a koji poseduje određene funkcionalnosti za kontrolu električnog napona (za koga se preporučuje da sadrži 20 do 70% masenih elastomernih provodnih ili poluprovodnih punioca), i (b) najmanje jednog nosećeg sloja polimernog materijala izabranog i/ili formulisanog (po preporuci sa 45 do 65% masenih punioca) tako da zahteva povećanu primenjenu silu istezanja tako da nastane zadata jedinica povećanja pri istezanju kada se približava tački kidanja, naznačen time, što su debljina i sastav odgovarajućih slojeva izabrani tako da je član elastičan za vreme njegove primene na delove kabla i što se povećani napon, potreban da istegne noseći sloj, suprotstavlja prevelikom izduženju sloja za ispunu šupljina.

Description

KONTROLNI ČLAN ELEKTRIČNOG NAPONA

TYCO ELECTRONICS UK LIMITED [GB/GB]

Faradav Road, Dorcan. Swindon,

VV lIlMlllV. OlXJ ..'lili \ Kll- J i

Pronalazak se odnosi na kontrolni član električnog napona koji se koristi pri spajanju i razdvajanju energetskih kablova za srednje i visoke napone (do 42 kV).

Kada se spajaju ili razdvajaju kablovi srednjeg do visokog napona, uobičajeno je da se obezbedi materijal koji ispunjava šupljine, koji može biti ručno namotana traka oko područja gde se završava zaštita kablova pošto je isečen tako da se zaštiti izolacija koja se nalazi ispod nje i provodno jezgro kabla. Slojevi ovakvih materijala, obično cevnog oblika, priinenjuju se preko ručno omotane trakelako da obezbede potrebnu raspodelu napona i funkciju izolacije u završenom spoju ili prekidu. Materijal koji ispunjava šupljine puni praznine koji bi u suprotnom težile stvaranju lukova kada je kabl pri korišćenju pod naponom i materijal može takodje da pojača efekat raspodele napona da se još više smanji rizik oštećenja izolacije usled previsokog napona u području gde se isčena zaštita završava.

Dobra, samolepljiva traka koja ispunjava šupljine je od epihlorhidrin polimera za srednje i visoke napone koja je raspoloživa pod zaštitnim imenom Ravchem SI 189, ali se ova traka isuviše lako rasteže za vreme ručnog omotavanja i manje je dobra za srednje i visoke napone, a posebno kada se zahteva da spoj ili završetak kablova zadovolji specifikacije CENELEC HD 629.SL1996 za energetske kablove od 36 kV i 42 kV i IEEE 48-1996 za kablove od 45 kV.

Predmet sadašnjeg pronalaska je da se obezbedi član za kontrolu napona koji je podesniji za upotrebu pri srednjim i visokim naponima i koji će bolje zadovoljiti zahteve već navedenih specifikacija.

Prema pronalasku obezbedjen je kontrolni član električnog napona ravanskog oblika koji se sastoji iz (a) najmanje jednog sloja koji ispunjava šupljinu elastomemim materijalom koji ispunjava šupljinu, a koji poseduje odredjene funkcije za kontrolu električnog napona i (b) najmanje jednog nosećeg sloja polimernog materijala izabranog i/ili formulisanog tako da zahteva povećanu primenjenu silu istezanja tako da nastane zadata jedinica povećanja pri istezanju kada se približava tački kidanja, pri čemu su debljina i sastav odgovarajućih slojeva izabrani tako da je član elastičan za vreme njegove primene na delove kabla (preporučljivo namotavanjem, a posebno pri ručnom namotavanju) i da se povećani napon, potreban da istegne noseći sloj, suprotstavlja prevelikom izduženju sloja za ispunu šupljina.

Utvrdjeno je daje povoljno da se razdvoji funkcija punjenja šupljina'razvrstavanja napona od funkcije nošenja/ograničavanja napona pomoću odvojenih slojeva u članu, prema sadašnjem pronalasku. Utvrdjeno je da ni sam sloj za punjenje šupljina, ni sam noseći sloj nisu u stanju da zadovolje zahteve već navedenih specifikacija za srednje i visoke napone, posebno u odnosu na održavanje male vrednosti pražnjenja tokom faze cikličnog opterećenja specifikacije testa. Član koji je izveden slojevito, prema sadašnjem pronalasku, jedinstveno zadovoljava specifikacije testa i pogodan je za primenu i ručno ili na neki drugi način. Inicijalna elastičnost člana dozvoljava da bude obavijen neposredno oko strukture kabla, a preporučljivo je da poseduje elastičnost koja je, u odnosu na prvobitnu, trenutno manja od 80%, još više je preporučljivo da bude manja od 75%. a posebno da bude manja od 70% ili minimalna; a njegov subsekventni progresivni porast pri primenjenom naponu, potrebnom da poveća dalje njegovo istezanje ili stepen istezanja, omogućava da se primeni pritisak pri omotavanju, da pojača utiskivanje materijala koji ispunjava šupljine u prostor ili šupljine koje treba da sc napune, dok se sprečava prekomerno izduženje slojeva koji ispunjavaju šupljine do vrednosti koja bi smanjila njihovu praktičnu efikasnost. Za samoograničavajuću elastičnost, u daljem tekstu pod nazivom "radno ukrućenje", koju obezbedjuje noseći sloj (slojevi), veruje se da je primarno usled progresivnog uredjivanja polimernih lanaca u polimernom nosećem sloju pri povećanju sile istezanja. Polimer (polimeri) nosećeg sloja može biti izabran i formulisan na osnovu displeja ovakvog radnog ukrućivanja, a preporučćljivo je da se dostigne "zabravljujuća tačka" posle koje dalje isiezanje u suštini prestaje pri odredjenom naponu, koji je ispod vrednosti napona potrebnog da pokida istegnuti noseći sloj. Preporučuje se da je član prema ovom pronalasku konstruisan da u početku bude ručno isiezljiv, po preporuci inicijalno primenjenom naponu manjem od 1 MPa pri temperaturi od 23°C do istezanja od najmanje 300%; a preporučuje se da član bude tako konstruisan da izdrži najmanje dva puta veći inicijalno primenjeni napon, po preporuci do granice koja je veća od 1 MPa sa ciljem da se ostvari radno ukrućenje i suštinski prestanak istezanja pri sili koja se približava, ali je ispod ove vrednosti. napona kidanja, koji se preporučuje da je 800 do 1200%) vrednosti napona.

Preporučeni član, prema ovom pronalasku, sastoji se iz tri ili više navedenih slojeva alternativnihuodnosu jedan na drugi, a još više se preporučuje da navedeni noseći sloj bude izveden kao sendvič izmedju dva sloja koji služe za ispunu šupljina. Pogodni polimeri za odgovarajuće slojeve se mogu izabrati jednostavnim probanjem, ali može biti preporučeno da jedan ili svaki sloj koji služi za ispunu šupljina sadrži 30 do 80 masenih % elastomernih polimera izabranih od EPDM, polibutadiena, ni tri 1 guma, butil guma, poliizobutilena, amorfnog polipropilena, termoplastićnih izomera i njihovih mešavina, 70 do 20 masenih % elektroprovodnih ili poluprovodnih punioca da bi se obezbedio sloj sa funkcionalnošću raspodele napona, i do 10 masenih % vezivih sredstava, antioksidanata ili drugih aditiva, do dopune do 100 masenih % celokupnog sastava sloja koji služi za ispunu šupljina.

Preporučljivo je da član prema ovom pronalasku bude konstruisan tako da jedan ili svaki sloj koji ispunjava šupljinu ima debljinu unutar opsega od 0,25 do 5 mm, a preporučljivo je da bude u granicama 0,5 do 3 mm, a još više se preporučuje u granicama od 0,75 do 1.5 mm i/ili tako da jedan ili svaki noseći sloj ima debljinu unutar opsega od 0,1 do 4 mm, a preporučljivo je da bude u granicama 0,3 do 2,5 mm, a još više se preporučuje u granicama od 0,5 do 1,5 mm. Preporučeni oblik člana je list. traka, film ili parče posebno izduženog tipa za ručno namotavanje oko isečcnog zaštitnog područja energetskog kabla, koji se povezuje ili razdvaja.

Član može biti napravljen bilo kojim uobičajenim postupkom i opremom, poznatom samom po sebi, a preporučljivo je ekstrudovanjem najmanje nekih od slojeva. Preporučuje se ekstrudovanje jednog ili svakog sloja koji služi za punjenje na površinu nosećeg sloja, po mogućstvu ko-ckstrudovanjem slojeva, ali se još više preporučuje ekstrudovanje jednog ili svakog sloja koji služi za punjenje individualno na noseći sloj, a preporučuje se na prethodno proizveden noseći sloj. Sastojci sastava sloja materijala mogu se menjati koristeći uobičajene postupke i opremu, poznatu u oštem slučaju same po sebi.

Pronalazak će biti bolje razumljiv pozivajući se na sledeće crteže i formulacije, obezbedjenih pomoću primera, koji opisuju tipčnu konstrukciju troslojne trake.

Pozivajući se na Sliku 1, Sloj ( slojevi) A (spoljni sloj, slojevi) su slojevi koji služe za ispunu. čija je primarna funkcija ispuna šupljina tako da se isključi mogućnost postojanja vazdušnih medjuprostora u kritičnim zaštitnim područjima preseka i čija je sekundarna funkcija da se obezbedi odredjena kontrola električnog napona, da bi se omogućilo da nema električnih pražnjenja ili grešaka koji bi se javili u zaštitnom području, čak i kada su male šupljine ili kontaminanti prisutni. Preporučena debljina jednog ili svakog sloja koji služi za ispunu da bi se ispunile obe navedene funkcije je 0,75 do 1,25 mm. Tipični materijali : Elastomerni nosač (naprimer, EPDM, PIB, amorfni polipropilen, termoplastični elastomeri itd.) ili mešavine elastomera i pogodni punioci za raspodclu napona (naprimer, karbon crno. titanium oksid, silicijum karbid, dopingovani cink oksid itd.) i drugi adi ti vi. Tipična formulacija za slojeve koji služe za ispunu šupljina pokazani su u Tablici 1.

Tablica 1 Tipična formulacija materijala sloja A

Amorfni polipropilen je vrsta sa temperaturom omekšavanja od oko l()5°C i viskoznošću u istopl jenom stanju od oko 3.500 mPa.s na temperaturi od 190°C.

Poliizobutilcn je materijal sa prosečnom molekularnom masom od oko 40.000.

Vezivo sredstvo je hidrogenizovani ugljovodonik sa temperaturom omekšavanja od oko 85°C i viskoznošću u istopljenom stanju od oko 250 mPa.s na temperaturi od 150°C.

Karbon crno je vrsta klasifikovana kao N990 tip, saglasno ASTM D 1 765.

Slicijum karbid je električne vrste granulacije peska 400.

Antioksidant je fenolnog tipa sa temperaturom topljenja od oko 75°C.

Tipičnno reološko ponašanje za navedeni sloj A koji služi za ispunu pokazano je na Slici 2 pomoću kompleksne viskoznosti (Pa.s) zavisno od temperature.

Preporučljivo je da materijal ima odredjene prirodne osobine za kontrolu električnog napona što se ostvaruje na više načina poznatih samih po sebi, naprimer, ugradnjom aktivnih punioca za kontrolu napona, sistema koji su na osnovi i karbon crnog itd.

Sloj B (centralni sloj) u prethodnoj Slici 1 je noseći sloj, čija je primarna funkcija da deluje kao fizička podrška i da omogući mekšem materijalu u sloju (slojevima) A da bude primenjen ravnomerno i bez prekida i čija je sekundama funkcija da obezbedi fizičku "zabravljujuću"lačku za vreme istezanja trake, tako da ne može da bude suviše istegnuta. Ovo se vrši zato da bi se sprečilo da materijal sloja (slojeva) A bude istegnut ispod granice kada postaje suviše tanak, da bi zadovoljio zahteve za performansama.

Tipični materijali: elastomerni nosač (naprimer, EPDM, but i I guma, termoplastični elastomeri, tečni elastomeri itd) ili mešavine elastomera i pogodni punioei/aditivi (naprimer. karbon crno, titanijum dioksid i po mogućstvu materijali razvrstani po naponu, kao što su silicijum karbid, dopingovani cink oksid itd, bez obzira što razvrstavanje po naponu nije suštinska funkcija nosećeg sloja).Tipična formulacija nosećeg sloja data je u Tablici 2.

Tablica 1 Tipična formulacija materijala sloja B

Butil guma PIB (poliizobutilena) velike molekularne mase je vrsta sa prosečnom molekulskom masom od oko 2,11.IO<6>.

Butil guma PIB (poliizobutilena) male molekularne mase je vrsta sa prosečnom molekulskom masom od oko 40.000.

Karbon crno je vrsta klasifikovana kao N990 tip, saglasno ASTM D 1 765.

Titanijum dioksid je industrijsko standardnog kvaliteta visoke čistoće pigmenta.

Antioksidant je fenolnog tipa sa temperaturom topljenja od oko 75°C.

Tipične performanse nosećeg sloja su date shematski na sledećem dijagramu zavisnosti napona od sile istezanja na Slici 3, gde područje A predstavlja inicijalnu promenu sloja kada primenjena sila istezanja raste, područje B je relativno lako istezanje pri više ili manje konstantnom naponu, područje C je "radno ukrućenje" materijala, kada istezanje raste, i područje D je tačka krajnjeg prekida kada je primenjeni napon viši od onoga koji se koristi za vreme ručnog namotavanja i istezanja.

Zavisnost napona od sile istezanja sloja B materijala, kao što je pokazano na Slici 3, pokazuje tri jasna područja<:>TačkaA Ovo je tačka u kojoj materijal počinje da se isteže i može se smatrati kao inicijalni otpor "vučenju" rukom. Idealno je da bude sasvim nizak (tipični napon: 0,3 -0,8 MPa pri temperaturi od 23°C).

PodručjeB Ovo je područje gde se debljina trake i njena širina smanjuju kada se materijal razvlači. Materijal počinje da postaje "radno ukrućen" prema kraju ovog područja, kada se polimcrni lanci uredjuju po dužini.

PodručjeC Ovo je područje gde efektivni modul materijala dramatično raste usled efekta "radnog ukrućivanja". Mnoštvo polimernih lanaca se uredjuje u ovom području krive zavisnosti napona od sile istezanja i modul raste kao rezultat povećanih povezivanja izmedju lanaca.

TačkaD Ovo je tačka prekida materijala gde on dostiže maksimalni napon istezanja. Ova vrednost bi trebalo da bude velika, jer ona stvara fizičko "zabravljivanje" u materijalu što sprečava rukovaoca da dodje do suviše velikog istezanja ili nagle promene trake. Tipične korisne vrednosti materijala su 1,8 - 2,8 MPa.

Claims (14)

1. Kontrolni član električnog napona ravanskog oblika koji se sastoji iz (a) najmanje jednog sloja koji ispunjava šupljinu elastomernim materijalom koji ispunjava šupljinu, a koji poseduje odredjene funkcije za kontrolu električnog napona ( za koga se preporučuje da sadrži 20 do 70 masenih % elastomernih provodnih ili poluprovodnih punioca), i (b) najmanje jednog nosećeg sloja polimernog materijala izabranog i/ili formulisanog (po preporuci sa 45 do 65 masenih % punioca) tako da zahteva povećanu primenjenu silu istezanja tako da nastane zadata jedinica povećanja pri istezanju kada se približava tački kidanja. naznačen je time, što su debljina i sastav odgovarajućih slojeva izabrani tako da je član elastičan za vreme njegove primene na delove kabla i što se povećani napon, potreban da istegne noseći sloj. suprotstavlja prevelikom izduženju sloja za ispunu šupljina.

2. Član, prema Zahtevu 1, sastoji se iz tri ili više slojeva za ispunjavanje šupljine i nosećih slojeva alternativno medjusobno postavljenih.

3. Član, prema Zahtevu 2, sastoji se navedenog nosećeg sloja postavljenog kao sendvič izmedju dva sloja za ispunu šupljina.

4. Član, prema bilo kom od prethodnih Zahteva, naznačen je time, što jedan ili svaki sloj za ispunu šupljina sadrži 30 do 80 masenih % elastomernih polimera izabranih od EPDM. polibutadiena, nitril guma, butil guma, poliizobutilena. amorfnog polipropilena, tennoplastičnih izomera i njihovih mešavina, 70 do 20 masenih % elektroprovodnih ili poluprovodnih punioca da bi se obezbedio sloj sa funkcionalnošću raspodele napona, i do 10 masenih % vezivih sredstava, antioksidanata ili drugih aditiva, do dopune do 100 masenih % celokupnog sastava sloja koji služi za ispunu šupljina.

5. Član, prema Zahtevu 4, sadrži 5 do 10 % amorfnog poilipropilena. 25 do 35 % poliizobutilena, 2 do 6 % veziva tipa gume ili smole, 25 do 35 % karbon bleka, 25 do 35 % silicijum karbida i 0,3 do 0,7 % antioksidanta.

6. Član, prema bilo kom od prethodnih Zahteva, naznačen je time, što jedan ili svaki noseći sloj sadrži 35 do 55 masenih % elastomernih polimera izabranih od EPDM, polibutadiena. nitril guma, butil guma, poliizobutilena, amorfnog polipropilena, tennoplastičnih izomera i njihovih mešavina,

65 do 45 masenih % punioca i do 2 masenih % antioksidanata ili drugih aditiva. do dopune do 100 masenih % celokupnog sastava sloja koji služi za ispunu šupljina.

7. Član, prema Zahtevu 6, sadrži 35 do 45 % poliizobutilenske gume velike molekularne mase, 3 do 7 % poliizobutilenske gume male molekularne mase, 7 do 13 % karbon crnog, 40 do 50 % titanijum dioksida i 0,3 do 0,7 antioksidanta.

8. Član, prema bilo kom od prethodnih Zahteva, naznačen je time. što je konstruisan da inicijalno bude ručno rastegljiv, a preporučuje se da inicijalno prirnenjeni napon bude manji od I MPa na temperaturi od 23°C do istezanja od 300%.

9. Član, prema Zahtevu 8, koji je konstruisan da zahteva najmanje dvostruko veći inicijalno prirnenjeni napon, preporučljiv da bude vrednosti veće od 1,5 MPa , u cilju da proizvede radno ukrućenje i suštinski prestanak istezanja pri izduženju koje se približava svom, ali da bude ispod, naponu pri izduženju pri kidanju, po preporuci 800 do I 200% izduženja.

10. Član, prema bilo kom od prethodnih Zahteva, naznačen je time, što jedan ili svaki sloj koji služi za ispunu ima debljinu unutar područja od 0,25 do 5 mm, a preporučljivo je da bude u granicama 0,5 do 3 mm, a još više se preporučuje u granicama od 0,75 do 1,5 mm.

11. Član, prema bilo kom od prethodnih Zahteva, naznačen je time, što jedan ili svaki noseći sloj ima debljinu unutar opsega od 0,1 do 4 mm, a preporučljivo je da bude u granicama 0,3 do 2,5 mm, a jož više se preporučuje u granicama od 0,5 do 1,5 mm.

12. Član, prema bilo kom od prethodnih Zahteva, naznačen je time, što ima oblik lista, trake, filma ili parčeta.

13. Član, prema bilo kom od prethodnih Zahteva, naznačen je time, što su najmanje neki od ovih slojeva ekstrudovani.

14. Član, prema Zahtevu 13, naznačen je time, što je jedan ili svaki sloj koji služi za ispunu ekstrudovan na površini nosećeg sloja.