Untitled - Nexans

Isolationen für
Mittelspannungskabel
Dr. Francis Krähenbühl
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Die Isolation aus imprägniertem Papier
Für NS-, MS- und HS-Kabel kommt
im allgemeinen normales, auf der
Basis von Zellulosefasern hergestelltes
Papier zum Einsatz. Es werden
Papiere mit einer Stärke zwischen
50 und 200 µm, sowie einer Dichte
zwischen 650 und 1000kg/m 3
verwendet. Da die Dichte der
Fasern selbst in der Grössenordnung
von 1500 kg/m 3 liegt, muss das
erhebliche, zwischen den Fasern
liegende Volumen mit einem Imprägniermittel
ausgefüllt werden. Dazu
bietet sich flüssiges Mineral- oder
Synthetiköl oder Imprägniermasse
(sogenannte Haftmasse) an. Letztere
hat den grossen Vorteil, bei einer
Temperatur von 120 °C flüssig zu
sein und dadurch ausgezeichnete
Imprägniereigenschaften aufzuweisen,
sich aber bis zur maximalen
Betriebstemperatur des Kabels in
eine wachsartige, stark haftende
Masse zu verwandeln. Ihre Zusammensetzung
untersteht einer strengen
Kontrolle zur Erhaltung einer plastischen
Konsistenz, welche dem
Kabel ein gutes Biegeverhalten
verleiht.
Im Höchstspannungsbereich (400kV
und mehr) sind in den letzten Jahren
neuartige Papiere eingesetzt worden.
Es handelt sich dabei um
ein dreilagiges Laminat aus Papier
und Polypropylen, genannt PPLP
(PolyPropylene Laminated Paper).
Dieser Isolationstyp verbindet in
idealer Weise die besonderen
Eigenschaften der traditionellen,
imprägnierten Papierisolation mit
den hervorragenden elektrischen
und dielektrischen Charakteristiken
von Kunststoffisolationen. Eine
derartige Isolation erzeugt geringere
dielektrische Verluste als eine
herkömmliche Papierisolation und
erhöht die Durchschlagsfestigkeit
um 25 bis 30 %. Aus preislichen
Gründen bleibt diese Isolationsart
aber den Höchstspannungskabeln
vorbehalten.
Die extrudierten Isolationen
Die meisten, heute im Gebrauch
stehenden Thermoplaste wurden
in den Dreissigerjahren entwickelt.
Abgesehen von einigen Spezialanwendungen,
begann der Einsatz
von PVC (PolyVinyl Chlorid) und PE
(Polyäthylen) als Isoliermaterial für
elektrische Kabel eigentlich erst in
den Fünfzigerjahren. Man unternahm
Versuche mit PE einer niedrigen
Dichte (LDPE) um 916 - 930 kg/m 3
sowie mit PE hoher Dichte (HDPE)
welche Werte um 945 - 960 kg/m 3
aufwiesen.
Man wurde sich bald bewusst,
dass das Alterungsverhalten der
beiden Materialien unbefriedigend
war und die Schmelztemperatur zu
tief lag, für die Betriebstemperaturen
mit welchen Papierbleikabel normalerweise
gefahren wurden.
Um den genannten Nachteil auszuschalten,
entwickelte man die Vernetzungsverfahren,
welche im nächsten
Kapitel näher beschrieben werden.
Daraus ergaben sich das vernetzte
Polyäthylen (XLPE für CrossLinked
PolyEthylene) und das EPR (Ethylene
Propylene Rubber), welches auch
unter dem Namen Kunstgummi bekannt
ist. Es wird weiter unten auf die
interessanten Eigenschaften der beiden
meistverwendeten Kabelisoliermaterialien
eingegangen.