179526. lajstromszámú szabadalom • Szilárd dielektrikumú nagyfeszültségű kábel
3 lóságos felületet bizonyos fokú felületi érdesség jellemzi. Az egyenetlenségek kedvezőtlen hatásának kiküszöbölésére a 3 885 085 számú USA szabadalmi leírás szerint a vezető simítóréteg és a szigetelés közé egy vékony, nagy relatív permittivitású, ún. emisszió- 5 árnyékolást iktatnak be. Ennek az emisszióárnyékolásnak a relatív permittivitása legalább ötször nagyobb, mint a szigetelésé miáltal a szigetelésben keletkező villamos térerősséget ötödére vagy még kisebbre csökkenti. Mivel azonban kedvezőtlen alakú egyenet- jq lenség esetében a villamos térerősség a határfelület többi részéhez viszonyítva akár 2-3 nagyságrenddel nagyobb lehet, ez a megoldás csak csökkenti, de nem semmisíti meg az egyenetlenség villamos térerősséget növelő hatását. További hátránya ennek a megoldás-15 nak az, hogy a kiegészítő vékony réteg felvitele bonyolultabbá teszí az amúgy sem egyszerű extrudálási technológiát. A 2 368 128 számú francia szabadalmi leírás szerint a vezető .simítóréteggel egy műveletben egy vékony szigetelő segédréteget visznek fel. Ennek 2o az a célja, hogy megakadályozza félvezető műanyag részecskéinek a szerszámra való feltapadását, illetve ez esetben a feltapadás a szigetelő műanyag részecskéiből keletkezik, amelyek a vele azonos anyagú fő szigetelésbe behatolva nem okozzák a villamos térerősség növekedését. Ez a megoldás sem küszöböli ki a szerszám kopásának következményeként ék alakú egyenetlenségek keletkezését, valamint a vezető simítóréteg és a szigetelő segédréteg határfelületén a korom vagy grafit egyenetlen, csomószerü eloszlását. További hátránya ennek a megoldásnak is a szokásosnál bonyolultabb extrudálási technológia és gyártóberendezés. A vezető simítóréteg egyenetlenségeinek mértékére jellemző az Association of Edison Illuminating Companies AEIC Specification 5 előírása, amely 35 szerint a szabályozás mértani felületből legfeljebb 10 mii = 254 imtí magasságú kiemelkedés megengedett. Ez a technika jelenlegi fejlettségének megfelelő előírás a vezető simítóréteg és szigetelés közötti határfelület felületi érdességét számszerűen jellemzi. Az eddig leírt 40 nagyfeszültségű kábelek közös hátránya az, hogy amennyiben sodrott fémvezetővel készülnek, a kábel gyártása, fektetése és szerelése folyamán lehetőség van arra, hogy a sodrott fémvezető huzalai és a vezető simítóréteg közé a kábelvégeken keresztül nedvesség 45 kerüljön. A nedvesség és az üzemvitel során jelenlevő villamos térerősség együttes hatására a vezető símítórétegből kiindulva a szigetelésben ún. elektrokémiai elágazó kisülési csatornák keletkezhetnek, amelyek a kábel élettartamát lerövidítik. Ennek megakadályozására a 2 341 186 számú francia szabadalmi leírás szerint a fémvezető sodrat huzalai között, valamint e huzalok és a vezető simítóréteg között levő teret félvezető tömító anyaggal töltik ki. Ez a megoldás a kívánt célt eléri, kivite- 55 lezése azonban további műveletet és berendezést igényel, tehát a gyártási eljárást bonyolultabbá teszi. Hasonló eljárást ír le az 1 690 397 NSZK közzétételi irat azzal a különbséggel, hogy a sodrott vagy tömör fémvezetőre az általánosan szokásos félvezető mű- ^ anyag vezető simítóréteg helyett közvetlenül a szigetelést felvivő extruder előtt egy erre a célra kialakított berendezéssel oldószermentes vezető keveréket visznek fel, amely jól tapad a fémvezetőhöz és a műanyag szigeteléshez, és amelynek viszkozitása feldolgozás ^ hőmérsékletén 1500 ... 6000 cP. A fémvezetőre felvitt vezető keverék külső felületét egy elasztikus anyagból, például gumiból készült lehúzó üreg határozza meg. Közvetlenül erre a felületre extrudálják a műanyag szigetelést. Az elasztikus anyagból, például gumiból készült lehúzó üreg felületén a használat folyamán elkerülhetetlenül keletkeznek olyan karcolások, amelyek a vezető keverékből kialakított bevonat külső felületén ék alakú egyenetlenséget okoznak. A vezető keverékből kialakított bevonat és az olvadt állapotban levő műanyag szigetelés határfelületén két nagy viszkozitású folyékony anyag találkozik, és e határfelület a hőmérséklet, viszkozitás és nyomás ingadozások következtében a szabályos mértani felülettől eltérő, egyenetlenségeket mutató felületként alakul ki. Előnye az eljárásnak, hogy az így előállított kábel végein át nem juthat nedvesség a fémvezető és a szigetelés közé, és így nincs lehetőség a kábel élettartamának megrövidítő elektrokémiai elágazó kisülési csatornák keletkezésére. Hátránya viszont, hogy a vezető keverék 50 . . . 70% pudergrafitot és/vagy kormot tartalmaz, mivel - mikor ebből a keverékből viszkózus alakban vezető simítóréteget hoznak létre -, a grafitporból és/vagy a koromszemesékből elkerülhetetlenül csomók keletkeznek, amelyek a határfelületre kerülve a műanyag szigetelésbe nyúló egyenetlenségeket okoznak. A kábelgyártásban jól ismert a hőre zsugorodó műanyagok felhasználása. A szilárd dielektrikumként alkalmazott műanyagok lineáris hőtágulási együtthatója (például nagy molekulasúlyú polietiléné 200 * 10'6 fv , térhálósított polietiléné 250 • 10~6 K“' ) általában egy nagyságrenddel nagyobb, mint a vezetőként alkalmazott fémeké (réz 16,5 • 10~s K_l, alumínium 23,6 • 10~6 K~’). A meleg állapotban a vezetőfelületre felvitt szilárd dielektrikum — általában polietilén — és a fémvezető — általában rézszalaggal borított acélsodrat — között keletkező zsugorkötés jelenléte igen előnyös a tenger alatti hírközlőkábelek fektetésénél. A polietilénszígetelésnek a rézzel borított acélsodrat vezetőre ható radiális irányú nyomása a két anyag között ébredő súrlódás következtében axiális irányú ún. fogóerőt hoz létre. Ez az axiális irányú fogóerő biztosítja azt, hogy a fektetés műveletei alatt a kábelnek szigetelés közvetítésével megfogott tartóeleme, a rézszalaggal borított acélsodrat vezetője nem válik el a polietilénszigeteléstől. Ennek a fogóerőnek, illetve az ezt létrehozó zsugorkötésnek a kialakulását a polietilénszigetelés extrudálását követő hűtés teszi lehetővé. Ilyen eljárást tartalmaz a 4 078 111 számú USA szabadalmi leírás. Ezzel a gyártási eljárással 40 kN/m értékűnél nagyobb axiális irányú fogószilárdság, és ebből ß = 0,6 súrlódási együtthatóval számolva 1,74 MPa értékűnél nagyobb radiális irányú nyomás adódik. Egy másik korszerű tenger alatti hírközlőkábelt leíró közlemény szerint (Morse, G. E., Ayers. S., Gleason, R. F., Stauffer, J. R.: SG Undersea Cable System: Cable and Coupling Design. THE BELL SYSTEM Technical Journal, September 1978, p. 2435-2469) a ténylegesen megvalósult értékek: axiális irányú fogószilárdság 29,2 ... 116,8 kN/m és radiális, irányú mozgás 1,28 ... 5,11 MPa. A tenger alatti hírközlőkábelek gyártása során szerzett tapasztalatok és mérési eredmények azt mutatják, hogy a polietilén extrudálását követő korszerű hűtési eljá* 2
