179526. lajstromszámú szabadalom • Szilárd dielektrikumú nagyfeszültségű kábel
5 179526 6 ássál a szigetelésnek a vezetőre ható nyomása nagyobb, mint 1 MPa. Gyakorlati tapasztalat szerint :nnek egy tizede is elegendő ahhoz, hogy nagyfeszültségű kábel esetében szokásos mechanikai és termikus igénybevételek ellenére is megmaradjon a hézagmentes illeszkedés a vezető és a szigetelés között. Találmányunk célja a szilárd dielektrikumú kábelek említett hiányosságainak megszüntetése. Feladata }Iyan nagyfeszültségű szilárd dielektrikumú kábel létrehozása, amely átütő feszültségét és tartós élettartamát tekintve egyszerű felépítés mellett is kedvezőbb az ismert megoldásoknál. irányunk alapja az a felismerés, hogy a zsugorkötés az alumíniumból vagy alumíniumköpenyes alumíniumsodratból készült vezetőt tartalmazó kábelek esetében is jól használható. A dielektrikumként alkalmazott műanyag zsugorkötésként való felvitele az alumíniumvezetőre és az alumíniumvezető felületének megfelelő lesimítása lehetővé teszi, hogy félvezető műanyagból az eddigi megoldások szerint extrudálással felvitt vezető simítóréteget elhagyjuk. A tömör alumíniumvezetőre 160... 200 °C hőmérséklettartományban ráextrudált polietilén szigetelés és az alumíniumvezetők között lehűlés után nagy szilárdságú zsugorkötés jön létre, amelynek "T ~ >mása a kábel teljes élettartama alatt elegendően nagy marad ahhoz, hogy a dielektrikum és az alumíniumvezető között szoros, hézagmentes illeszkedés jöjjön létre. Felismerésünk alapján olyan szilárd dielektrikumú nagyfeszültségű kábelt hoztunk létre, amely tömör alumíniumból vagy alumíniumköpenyes alumíniumsodratból álló vezetőre 20 °C hőmérsékleten legalább 0.i_MPa nyomással ható szilárd dielektrikummal van kialakítva, és a találmány szerint a vezető mértani felületéből a szilárd dielektrikumba kiemelkedő egyenetlenségeknek a mértani felületből 2 Mm tűtapintó sugarú profilométerrel, 80 mN mérőerővel mért érdességmagassága legfeljebb 5 Mm. Előnyös, ha a kábel szilárd dielektrikumának lineáris hőtágulási együtthatója 0 ... 100 °C értéktartományban legalább 150' 10-6 K_1, anyaga célszerűen polietilén, polipropilén, etilén-propilén kopolimer. A találmány szerinti szilárd dielektrikumú nagyfeszültségű kábel egyszerű szerkezetű, gazdaságosan gyártható és jól szerelhető. A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az 1. ábra tömör alumíniumvezetővel készült találmány szerinti kábel keresztmetszete, a 2. ábra alumíniumköpenyes alumíniumsodrat vezetővel készült találmány szerinti kábel keresztmetszete, míg a 3. ábra a találmány szerinti kábel vezetőjének érdessége. A találmány szerinti nagyfeszültségű kábel (1. és 2. ábra) tömör alumíniumból készült 1 vezetővel (ha a vezetőkeresztmetszet legfeljebb 300 mm1 2), illetve alumíniumsodratból és 5 köpenyből álló 4 vezetővel van kialakítva (ha a vezetőkeresztmetszet legalább 300 mm2 * * ). Az 1 vagy 4 vezető külső 2 határfelületéhez hézagmentesen 3 szilárd dielektrikum, például polietilén, térhálósított polietilén, etilén-propilén kopolimer, polipropilén, stb. illeszkedik. A 3 szilárd di7 elektrikumot 160... 200°C hőmérsékleten extrudáljuk az 1 illetve 4 vezető megfelelően lesimított 2 határfelületére. Tekintettel arra, hogy a 0. .. 100 °C hőmérséklettartományban ezeknek a dielektrikumoknak a lineáris hőtágulási tényezője legalább 150 • 10"6 K-', vagyis egy nagyságrenddel nagyobb az alumíniuménál (23,6 • 10"6 K“1 ), ezért lehűléskor az összezsugorodó 3 szilárd dielektrikum igen erősen rászorul a 2 határfelületre. Az 1, illetve 4 vezető 2 határfelületének érdessége a gyártási eljárástól függ. Ha sajtolási technológiát alkalmazunk, jó felületi minőség érhető el oly módon, hogy a sajtolószerszámban keményfémből vagy kerámiából készült betétet helyezünk el. Célszerű azonban, bármilyen gondosan is készüljön a 2 határfelület, a 3 szilárd dielektrikumot felvivő extruder előtt olyan gyártási eljárás beiktatása, amellyel biztosítható, hogy az 1 illetve 4 vezető mértani felületéből kiemelkedő egyenetlenségeknek a mértani felületből 2 Mm tűtapintó sugarú profilométerrel, 80 pN mérőerővel mért érdességmagassága legfeljebb 5 Mm legyen. Az 1 illetve 4 vezető mértani felületén azt az elméleti alakzatot értjük, amely egyenetlenség nélkül kialakulva, és amely gyakorlatilag az érdesség középvonalát (az ún. M-vonalat) követi. Erre a célra eredményesen használhatók a polírozó gépek, amelyeket megfelelő minőségű dörzsölő szíjjal látunk el. A tapasztalat azt mutatja, hogy a vételenített krómcserzésű, poliamid betéttel ellátott szíjak különösen alkalmasak erre a célra. A felületi érdesség a kívánt mértékre simító hengerléssel is hatékonyan lecsökkenthető. Ilyenkor például acél, sárgaréz, keményfém, vagy speciális műanyag görgőket lehet alkalmazni. Kiváló eredmények érhetők el poliimid és aramid görgőkkel. \ javasolt módon elkészített találmány szerinti kábel példakénti felületi érdességét a 3. ábra mutatja. Ennek diagramján 6 görbe jelöli az 1 vagy 4 vezető középvonalától (M-vonalától) mért távolságléptéket, míg 7 görbe a középvonaltól mért egyenetlenség szerint változik. Legnagyobb értéke itt kb. 2 Mm. A felületi érdesség mérésére az ismert eljárások szerint r = 0,002 mm sugarú tűtapintót 80 mN erővel alkalmazunk. A felület simítását, tehát például a polírozást vagy a simító hengerlést olyan mértékben alkalmazzuk, hogy az adott mérési feltételek mellett legfeljebb 5 Mm legyen az érdességek magassága. A mérések szerint a találmány szerinti nagyfeszültségű kábel 1 illetve 4 vezetőjének 2 határfelületén tartósan 16 MV/m villamos térerősség engedhető meg, és így a kábel legalább 120 kV névleges feszültségig tesz eleget a belső villamos térerősségre vonatkozó feltételeknek. A találmány szerinti szilárd dielektrikumú nagyfeszültségű kábelben nincs szükség simító vezetőrétegre, ezért egy bonyolult gyártási extrudálási művelet kiesik. A kábel egyszerű felépítésű, gazdaságosan gyártható, szerelése egyszerű, műszaki paraméterei kedvezőek. Szabadalmi igénypontok: 1. Szilárd dielektrikumú nagyfeszültségű kábel, amely tömör alumíniumból vagy alumíniumköpenyes 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
