Электропроводящая пероксидносшиваемая композиция для экранов силовых кабелей высокого напряжения



Электропроводящая пероксидносшиваемая композиция для экранов силовых кабелей высокого напряжения
Электропроводящая пероксидносшиваемая композиция для экранов силовых кабелей высокого напряжения
Электропроводящая пероксидносшиваемая композиция для экранов силовых кабелей высокого напряжения

 


Владельцы патента RU 2606380:

Акционерное общество "Лидер-Компаунд" (RU)

Изобретение относится к пероксидносшиваемым электропроводящим полиолефиновым компаундам для экранов силовых кабелей высокого напряжения. Предложена электропроводящая пероксидносшиваемая композиция для экранов силовых кабелей высокого напряжения, включающая (мас.%): полиолефин (49-62), бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксо-пропил]гидразид (0,05-0,20), тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат) (0,05-0,20), органическую перекись (0,2-1,9), технический углерод с удельным объемным сопротивлением при содержании в полимере ρ=10±6 Ом·см (29-34), технический углерод с удельным объемным сопротивлением при содержании в полимере ρ=5±3 Ом·см (2,5-5), 4,4'-тиабис(6-трет-бутил-м-крезол) (0,05-0,25), стеарат цинка (0,15-1,0), полиэтиленовый воск (3-9), высокомолекулярный силоксан (0,5-1,5). Технический результат - предлагаемая композиция обладает повышенными механическими свойствами и достаточным значением удельного объемного сопротивления, при этом обеспечивает гладкость поверхности раздела электропроводящего экрана и изоляционного слоя, что позволяет повысить эксплуатационные свойства силовых кабелей высокого напряжения, повысить надежность электросетей, снизить стоимость их содержания и обслуживания. 2 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано для производства пероксидносшиваемого электропроводящего полиолефинового компаунда для экранов силовых кабелей высокого напряжения.

Конструкция кабелей предусматривает наличие трех слоев, наложенных на токопроводящую жилу - электропроводящего полимерного экрана, полимерной изоляции и второго электропроводящего полимерного экрана.

Любые неоднородности, а именно наличие заусениц на проволоках токопроводящей жилы, инородные включения в толще и на поверхности изолированной жилы приводят к локальному повышению напряженности электрического поля и развитию дендритов. Для выравнивания напряженности электрического поля вокруг проволок токопроводящей жилы, снижения напряженности поля на поверхности изоляции кабеля применяют полупроводящие экраны.

Наличие электропроводящего экрана обусловлено необходимостью создания эквипотенциальной поверхности, предназначенной для существенного снижения вероятности пробоя изоляции в некоторой области пространства, где напряженность электрического поля в отсутствие такого экрана могла бы быть чрезмерно высокой.

Известна сшивающаяся электроизоляционная композиция (патент РФ №2440633 «Электроизоляционная сшивающаяся композиция», опубл. 20.01.2012), включающая полиолефин, винилтриметоксисилан или винилтриэтоксисилан, органическую перекись и катализатор сшивки, содержит синергисты - тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат, бензо-пропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид и поли-[[6-[(1,1,3,3-тетраметил-4-пиперидинил)имино]-1,6-гександиил[(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил)имино]]) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Винилтриметоксисилан или винилтриэтоксисилан 1,0-3,0
Органическая перекись 0,1-0,4
Тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-
-4-гидроксифенил)пропионат 0,05-0,3
Бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-

диметилэтил)-

-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-
-гидроксифенил]-1-оксопропил] гидразид 0,1-0,5

Поли-[[6-[(1,1,3,3-тетраметил-4-

пиперидинил)имино]

-1,6-гександиил [(2,2,6,6-тетраметил-4-

пиперидинил)

имино]]) 0,1-5,0
Катализатор сшивки 0,05-1,0
Полиолефин остальное

Данная полимерная композиция обладает изоляционными свойствами, когда для создания эквипотенциальной поверхности необходимы слабые электропроводящие свойства.

К недостаткам известной сшивающейся электроизоляционной композиции следует отнести недостаточную механическую прочность, при испытании прочности на разрыв не достигаются значения, которые необходимы для экранов кабелей высокого напряжения.

Известна электропроводящая пероксидносшиваемая композиция композиция (патент РФ №2500047 «Электропроводящая пероксидносшиваемая композиция», опубл. 27.11.2013), включающая полиолефин, бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид, тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат), органическую перекись, дополнительно содержит электропроводящий технический углерод с удельным объемным сопротивлением при содержании в полимере ρ=10±6 Ом*см, технический углерод с удельным объемным сопротивлением при содержании в полимере ρ=5±3 Ом*см, 4,4'-тиабис(6-трет-бутил-м-крезол), стеарат цинка, полиэтиленовый воск, мас.%:

Полиолефин 49-62
Технический углерод с удельным объемным сопротивлением при
содержании в полимере ρ=10±6 Ом*см 29-34
Технический углерод с удельным объемным сопротивлением при
содержании в полимере ρ=5±3 Ом*см 2,5-5
4,4'-тиабис(6-трет-бутил-м-крезол) 0,05-0,25
Тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-
гидроксифенил)пропионат) 0,05-0,20
Бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-
2-[3 -[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-
оксопропил]гидразид 0,05-0,20
Стеарат цинка 0,15-1,0
Органическая перекись 0,2-1,9
Полиэтиленовый воск 3-9

Следует отметить, что требования к качеству полупроводящих экранов высоковольтных кабелей достаточно высокие. Концентрация и размеры поверхностных дефектов в композициях для экранов должны быть минимальны, а материал должен иметь повышенную химическую чистоту и тепловую устойчивость.

Поэтому одним из основных недостатков известной композиции является шероховатость поверхности при совместном экструдировании экрана и изоляции. Использование указанной известной композиции в силовых кабелях с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 64/110 кВ (внешний и внутренний выступы электропроводящего экрана) составляет от 67 до 75 мкм, что не удовлетворяет требованиям ТУ 16-705-495-2006 «Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 64/110 кВ».

Задачей, на решение которой направлено изобретение является повышение качества электропроводящей пероксидносшиваемой композиции для экранов силовых кабелей высокого напряжения как с точки зрения электрофизических характеристик полупроводящих покрытий, так и с точки зрения их стабильности и воспроизводимости, обеспечение гладкости поверхности раздела электропроводящего экрана и изоляционного слоя, повышение эксплуатационных свойств силовых кабелей высокого напряжения и их пропускной способности.

Поставленная задача достигается тем, что в электропроводящую пероксидносшиваемую композицию для экранов силовых кабелей высокого напряжения, включающую полиолефин, бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид, тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат), органическую перекись, технический углерод с удельным объемным сопротивлением при содержании в полимере ρ=10±6 Ом*см, технический углерод с удельным объемным сопротивлением при содержании в полимере ρ=5±3 Ом*см, 4,4'-тиабис(6-трет-бутил-м-крезол), стеарат цинка, полиэтиленовый воск, дополнительно введен высокомолекулярный силоксан при следующем содержании компонентов, мас.%:

Полиолефин 49-62
Технический углерод с удельным объемным сопротивлением при 29-34
содержании в полимере ρ=10±6 Ом*см
Технический углерод с удельным объемным сопротивлением при 2,5-5
содержании в полимере ρ=5±3 Ом*см
4,4'-тиабис(6-трет-бутил-м-крезол) 0,05-0,25
Тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4- 0,05-0,20
гидроксифенил)пропионат)
Бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси- 0,05-0,20
2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-
оксопропил]гидразид
Стеарат цинка 0,15-1,0
Органическая перекись 0,2-1,9
Полиэтиленовый воск 3-9
Высокомолекулярный силоксан 0,5-1,5

Отличительным признаком является введение в электропроводящую пероксидносшиваемую композицию для экранов силовых кабелей высокого напряжения на стадии смешивания ингредиентов высокомолекулярного силоксана и определение экспериментальным путем оптимального интервала добавки, который составляет от 0,5 до 1,5%, что позволяет обеспечить гладкость поверхности раздела электропроводящего экрана и изоляционного слоя и улучшить электрофизические характеристики полупроводящего покрытия.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующим примерами, которые представлены в таблице 1.

Для оценки качества поверхности из предлагаемой композиции изготавливались лабораторные образцы, позволяющие оценить величину внешнего и внутреннего выступа электропроводящего слоя. Величина выступа определялась на лабораторном микроскопе (LABOVAL 4).

Исходя из анализа приведенных примеров, оптимальный интервал добавки высокомолекулярного силоксана определен и составляет от 0,5-1,5%. При введении силоксановой добавки достигается необходимая гладкость поверхности. При концентрации ниже 0,5% не достигается гладкости границы раздела электропроводящего и изоляционного слоев. При концентрации выше 1,5% реологические свойства композита меняются настолько, что становится проблематичным его формовка.

При введении высокомолекулярного силоксана в размере 2,0% композиция плохо формуется, происходит залипание на шнеке экструдера, и, соответственно, получается разнородные гранулы неправильной формы.

Указанные диапазоны содержания компонентов в электропроводящей пероксидносшиваемой композиции для экранов силовых кабелей высокого напряжения следует признать оптимальными. Именно в этих пределах достигается наилучшее качество композиции как с точки зрения физических свойств, так и с точки зрения их стабильности и воспроизводимости.

В таблице 2 приведены технические параметры предлагаемых примеров электропроводящей пероксидносшиваемой композиции для экранов силовых кабелей высокого напряжения, такие как тепловая деформация, прочность при разрыве, относительное удлинение при разрыве, оценка качества поверхности образца (высота выступа) и удельное объемное сопротивление.

Электрофизические характеристики полупроводящих покрытий, такие как удельное сопротивление и диэлектрическая проницаемость, существенным образом влияют на распределение напряженности электрического поля, потери в кабеле и его пропускную способность.

Применение полупроводящих экранов по жиле и изоляции приводит к уменьшению напряженности электрического поля на поверхности как жилы, так и изоляции.

Полупроводящие экраны наносятся одновременно с экструдированием сшитой полиэтиленовой изоляции методом тройной экструзии. Такая технология обеспечивает хорошую адгезию между экранами и изоляцией, а также отсутствие газовых включений в изоляции и на границе с экранами, уменьшает вероятность образования дендритов.

По сравнению с аналогами предлагаемая композиция обладает более высокими механическими свойствами и достаточным значением удельного объемного сопротивления, а также обеспечивает гладкость поверхности раздела электропроводящего экрана и изоляционного слоя, что позволяет повысить эксплуатационные свойства силовых кабелей высокого напряжения.

Предлагаемая электропроводящая пероксидносшиваемая композиция для экранов силовых кабелей высокого напряжения пригодна к переработке на существующих производственных линиях кабельных заводов и является технологичной и недорогой.

В целом использование предлагаемой электропроводящей пероксидносшиваемей композиции для экранов силовых кабелей высокого напряжения позволит значительно повысить надежность электросетей, снизить стоимость их содержания и обслуживания.

Электропроводящая пероксидносшиваемая композиция для экранов силовых кабелей высокого напряжения, включающая полиолефин, бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид, тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат), органическую перекись, технический углерод с удельным объемным сопротивлением при содержании в полимере ρ=10±6 Ом·см, технический углерод с удельным объемным сопротивлением при содержании в полимере ρ=5±3 Ом·см, 4,4'-тиабис(6-трет-бутил-м-крезол), стеарат цинка, полиэтиленовый воск, отличающаяся тем, что дополнительно содержит высокомолекулярный силоксан при следующем содержании компонентов, мас.%

Полиолефин 49-62
Технический углерод с удельным объемным сопротивлением при 29-34
содержании в полимере ρ=10±6 Ом·см
Технический углерод с удельным объемным сопротивлением при 2,5-5
содержании в полимере ρ=5±3 Ом·см
4,4'-тиабис(6-трет-бутил-м-крезол) 0,05-0,25
Тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-
гидроксифенил)пропионат) 0,05-0,20
Бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-
2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-
оксопропил]гидразид 0,05-0,20
Стеарат цинка 0,15-1,0
Органическая перекись 0,2-1,9
Полиэтиленовый воск 3-9
Высокомолекулярный силоксан 0,5-1,5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к применению отверждаемой композиции для безнабивочной герметизации измерительных трансформаторов и к способу герметизации таких измерительных трансформаторов.

Изобретение относится к эластичному изоляционному материалу на основе каучуковой смеси со стойкостью к действию высоких температур. Изоляционный материал для применения при температурах выше 130°C, который легко наносится на сложные компоненты, для которых необходима изоляция, а также заполняет внутренние пазы, является изоляционным материалом, в котором по меньшей мере часть каучуковой смеси не сшита и может пластически деформироваться, где вязкость по Муни ML(1+4) смеси при 23°C, определенной в соответствии с частью 3 стандарта DIN 53523, составляет от 5 до 20 ед.

Изобретение относится к гидрофобным кремнийорганическим компаундам, предназначенным для нанесения на электроизоляционные конструкции, например высоковольтные изоляторы, и может быть использовано для усиления влагоразрядного напряжения и повышения электрической прочности внешней изоляции, работающей в условиях загрязнения.
Изобретение относится к кремнийорганическим гидрофобным композициям, предназначенным для электроизоляционных конструкций, например высоковольтных изоляторов, и может быть использовано для повышения электрической прочности внешней изоляции, работающей в условиях загрязнения.

Изобретение относится к изоляционным материалам, применяемым в кабельной промышленности, представляющим собой фторполимерные радиационно-сшиваемые композиции (РШК) на основе сополимера этилентетрафторэтилена.

Изобретение относится к поверхностно-модифицированной электроизоляционной системе, включающей композицию синтетического полимера, содержащую выбранный наполнитель, причем поверхность указанной электроизоляционной системы является сверхгидрофобной.

Изобретение относится к разъединителю. .
Изобретение относится к изоляционным материалам для кабелей, а более точно к изоляционным материалам в кабельной промышленности, представляющим собой радиационно-сшиваемые композиции на основе водородосодержащих фторполимеров с полиаллиловыми эфирами поликарбоновых кислот, выполняющих роль сшивающих агентов.

Изобретение относится к силиконовому каучуковому материалу. .

Изобретение относится к области низковязких силоксановых композиций, способных отверждаться при комнатной температуре с образованием эластомерных материалов, которые могут быть использованы в качестве диэлектриков и изоляторов.

Изобретение относится к способу получения электроизоляционной полимерной композиции на основе пероксидносшитого полиэтилена. Способ получения композиции осуществляют путем последовательного введения в процессе смешивания полиэтилена, органической перекиси, дибутилфталата и терпинеола.

Изобретение относится к получению радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера и предназначено для создания однородной в объеме композиции с высокими вязкоупругими свойствами, обладающей высокой технологичностью и термической стойкостью без сшивок с однородной ровной поверхностью гранул и способной перерабатываться в тонкостенную изоляцию проводов.

Изобретение относится к изоляционным материалам для проводов и кабелей, т.е. к изоляционным материалам для кабельной промышленности, представляющим собой радиационно-сшиваемые композиции (РСК).
Изобретение относится к применению невулканизируемой полимерной композиции в изолирующем слое силового кабеля постоянного тока, к силовому кабелю постоянного тока и способу его получения.

Изобретение относится к сшиваемой эластомерной композиции, содержащей полимерную смесь, содержащую по меньшей мере один сополимер этилена и винилацетата, имеющий по меньшей мере 40 вес.% звеньев винилацетата, и по меньшей мере один акрилатный эластомер.

Кабель, включающий по меньшей мере один электрический проводник и по меньшей мере один электроизоляционный слой, окружающий упомянутый электрический проводник, причем упомянутый по меньшей мере один электроизоляционный слой содержит: (a) термопластичный полимерный материал, выбранный из следующих: по меньшей мере один сополимер (i) пропилена с по меньшей мере одним олефиновым сомономером, выбранным из этилена и иного α-олефина, чем пропилен, причем у упомянутого сополимера температура плавления составляет более чем или равняется 130°C, а энтальпия плавления составляет от 20 Дж/г до 90 Дж/г; смесь по меньшей мере одного сополимера (i) с по меньшей мере одним сополимером (ii) этилена с по меньшей мере одним α-олефином, причем у вышеупомянутого сополимера (ii) энтальпия плавления составляет от 0 Дж/г до 120 Дж/г; смесь по меньшей мере одного пропиленового гомополимера с по меньшей мере одним сополимером (i) или сополимером (ii); причем по меньшей мере один из сополимера (i) и сополимера (ii) представляет собой гетерофазный сополимер; (b) по меньшей мере одну диэлектрическую текучую среду, равномерно перемешанную с термопластичным полимерным материалом; (c) по меньшей мере один зародышеобразователь.

Изобретение относится к полимерной композиции с улучшенными электрическими свойствами при постоянном токе, к применению композиции для получения слоя силового кабеля и к силовому кабелю.

Изобретение относится к кабелю электропитания. Описан кабель электропитания с высоким напряжением (HV) или кабель электропитания со сверхвысоким напряжением.
Изобретение относится к композиции для покрытия и составу растворителя. Композиция растворителя эмали для проводов на основе поливинилформаля, состоящая из этанола, толуола и диметилфталата, и ее применение для растворения эмалей для проводов и пропиточных лаков.

Изобретение относится к энергетическому кабелю для передачи или распределения электроэнергии, особенно электроэнергии среднего или высокого напряжения. Кабель содержит по меньшей мере один электрический проводник и по меньшей мере один электроизоляционный слой, окружающий указанный электрический проводник, при этом по меньшей мере один электроизоляционный слой содержит: (a) термопластичный полимерный материал, который выбран из по меньшей мере одного сополимера (i) пропилена с по меньшей мере одним олефиновым сомономером, выбранным из этилена и α-олефина, за исключением пропилена, причем у указанного сополимера температура плавления составляет 130°C и более и энтальпия плавления составляет 20-90 Дж/г; (b) по меньшей мере один наноразмерный неорганический наполнитель.

Изобретение относится к сшивающимся полимерным композициям для производства изоляционного слоя электрического кабеля среднего напряжения. В пероксидносшиваемую композицию для изоляции силовых кабелей, содержащую полиолефин и органическую перекись, дополнительно введены сополимер этилена с бутилакрилатом, сополимер этилена на основе бутена, или на основе гексена, или на основе октена, монометиловый эфир полиэтиленгликоля, тиодиэтилен-бис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], диалкиловый эфир тиодипропионовой кислоты при следующем содержании компонентов, мас.%: полиолефин 80,0-93,0, сополимер этилена с бутилакрилатом 3,0-5,0, сополимер этилена на основе бутена, или гексена, или октена 2,5-4,0, монометиловый эфир полиэтиленгликоля 0,2-1,0, тиодиэтилен-бис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4- гидроксифенил)пропионат] 0,1-1,0, диалкиловый эфир тиодипропионовой кислоты 0,1-1,0, органическая перекись 1,5-2,5. Увеличение морозостойкости изоляционной композиции с минус 21°С до минус 38°С является техническим результатом изобретения. В целом изобретение позволяет значительно повысить эксплуатационные характеристики, увеличить механическую прочность и термостабильность изоляционного слоя кабеля в условиях суровых климатических зон. 2 табл.
Наверх