[go: up one dir, main page]

RU2628756C2 - Electric insulating material - Google Patents

Electric insulating material Download PDF

Info

Publication number
RU2628756C2
RU2628756C2 RU2015148826A RU2015148826A RU2628756C2 RU 2628756 C2 RU2628756 C2 RU 2628756C2 RU 2015148826 A RU2015148826 A RU 2015148826A RU 2015148826 A RU2015148826 A RU 2015148826A RU 2628756 C2 RU2628756 C2 RU 2628756C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
material according
amount
polyethylene
concentrate
manufacture
Prior art date
Application number
RU2015148826A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015148826A (en
Inventor
Михаил Юрьевич Шувалов
Михаил Кузьмич Каменский
Дмитрий Валентинович Колосков
Александр Андреевич Крючков
Евгения Вячеславовна Кувардина
Мария Алексеевна Николаева
Владимир Леонидович Овсиенко
Виктория Александровна Фёдорова
Александр Корженко
Original Assignee
Открытое акционерное общество Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИ КП)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИ КП) filed Critical Открытое акционерное общество Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИ КП)
Priority to RU2015148826A priority Critical patent/RU2628756C2/en
Publication of RU2015148826A publication Critical patent/RU2015148826A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2628756C2 publication Critical patent/RU2628756C2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/40—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes epoxy resins

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to a technology of isolating the medium-tension cable on the basis of the cross-linkable low-density polyethylene. The material special feature is that the 0.005-1.0% wt of the multi-wall carbon nanotube is added into the mixture.
EFFECT: material properties amplification.
17 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к кабельной промышленности, в частности к технологии изолирования кабелей среднего напряжения на основе сшиваемого полиэтилена низкой плотности.The invention relates to the cable industry, in particular to a technology for insulating medium voltage cables based on crosslinkable low density polyethylene.

Современные кабели среднего напряжения (от 6 до 35 кВ) изготавливаются и в мире, и в России с изоляцией, производимой в большинстве случаев из химически сшиваемого полиэтилена. Основным механизмом деградации такой изоляции, ограничивающим ресурс кабеля, является электрохимическое старение, заключающееся в развитии специфических повреждений - так называемых водных триингов. Водные триинги зарождаются на микроскопических технологических дефектах, неизбежно присутствующих в изоляционной системе кабеля (на выступах электропроводящих экранов в изоляцию, инородных включениях и газовых полостях в изоляции) под действием электрического поля, постоянно присутствующего в изоляции, и воды, диффундирующей в кабель из окружающей среды. Водные триинги имеют значительно меньшую электрическую прочность, чем неповрежденный материал. Они непрерывно увеличиваются в размерах и сравнительно быстро выводят кабельное изделие из строя, приводя к пробою изоляции.Modern medium-voltage cables (from 6 to 35 kV) are manufactured both in the world and in Russia with insulation made in most cases from chemically cross-linked polyethylene. The main degradation mechanism of such insulation, limiting the cable resource, is electrochemical aging, which consists in the development of specific damage - the so-called water triings. Water triings arise from microscopic technological defects that are inevitably present in the cable insulation system (on the protrusions of the electrically conductive shields into the insulation, foreign inclusions and gas cavities in the insulation) under the influence of an electric field constantly present in the insulation and water diffusing into the cable from the environment. Water trings have significantly lower dielectric strength than undamaged material. They continuously increase in size and relatively quickly disable the cable product, leading to a breakdown of insulation.

Для повышения надежности кабеля (увеличения ресурса изоляции) в состав изоляционного материала вводят специальные добавки, уменьшающие скорость роста триингов. Получаемые таким образом изоляционные композиции называются триингостойкими. Недостатком известных триингостойких изоляционных композиций является сравнительно небольшая долговечность.To increase the reliability of the cable (increase the insulation resource), special additives are introduced into the composition of the insulating material, which reduce the growth rate of the triings. The insulating compositions obtained in this way are called resistant. A disadvantage of the known tring-resistant insulation compositions is their relatively low durability.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении долговечности электрического кабеля.The technical result, which the invention is directed to, is to increase the durability of the electric cable.

Технический результат достигается тем, что в электроизоляционный материал на основе сшиваемого полиэтилена низкой плотности введено 0,005-1,0% масс. многослойных углеродных нанотрубок.The technical result is achieved by the fact that 0.005-1.0% of the mass is introduced into the insulating material based on crosslinkable low density polyethylene. multilayer carbon nanotubes.

Могут быть использованы многослойные (многостенные) углеродные нанотрубки с диаметром от 10 до 50 нм, длиной от 0.2 до 20 мкм, количеством стенок от 5 до 20, например в виде концентрата углеродных нанотрубок Dipolene UVPE 025 black ® в полиэтилене.Multilayer (multi-walled) carbon nanotubes with a diameter of 10 to 50 nm, a length of 0.2 to 20 μm, and the number of walls from 5 to 20 can be used, for example, in the form of a carbon nanotube concentrate Dipolene UVPE 025 black ® in polyethylene.

В состав электроизоляционного материала могут быть включены сополимер этилена с метилакрилатом, или этилакрилатом, или бутилакрилатом с содержанием акриловых групп от 5 до 45%, в количестве 0,5 до 40% масс.; силансодержащее соединение в количестве от 0,1 до 2,5% масс., например винилтриметоксисилан; антиоксидант в количестве от 0,1 до 1,5%, например Irgastab Cable KV10 или Irganox 1010.The composition of the insulating material may include a copolymer of ethylene with methyl acrylate, or ethyl acrylate, or butyl acrylate containing acrylic groups from 5 to 45%, in an amount of 0.5 to 40% by weight .; a silane-containing compound in an amount of from 0.1 to 2.5% by weight, for example vinyltrimethoxysilane; an antioxidant in an amount of from 0.1 to 1.5%, for example Irgastab Cable KV10 or Irganox 1010.

В качестве сшивающего агента могут быть использованы органические перекиси, как в жидком, так и в твердом состоянии, а также в виде концентратов в полимере, в частности в полиэтилене. Примерами такой перекиси являются ди-трет-бутил пероксид, перекись дикумила.Organic peroxides can be used as a crosslinking agent, both in liquid and in solid state, as well as in the form of concentrates in the polymer, in particular in polyethylene. Examples of such peroxide are di-tert-butyl peroxide, dicumyl peroxide.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами.The invention is illustrated graphic materials.

На фиг. 1 показана принципиальная схема испытательного образца; на фиг. 2 - зависимость длины водного триинга (

Figure 00000001
, микроны) от времени (t, часы), полученная в процессе испытаний на ускоренное электрохимическое старение.In FIG. 1 shows a schematic diagram of a test sample; in FIG. 2 - dependence of the length of the water tringing (
Figure 00000001
microns) versus time (t, hours) obtained in the process of testing for accelerated electrochemical aging.

Преимущество предполагаемого изобретения иллюстрируется следующим примером. Были выполнены сравнительные испытания на стойкость к электрохимическому старению (развитию водных триингов) промышленно производимого фирмой Hanwha Chemical (Республика Корея) триингостойкого материала марки CLNA-TR 8142 ЕС и материала, изготовленного в соответствии с предполагаемым изобретением. Образцы для испытаний представляли собой пластины 1 размером 15×15×3 мм, отпрессованные и «сшитые» в лабораторных условиях. В каждой пластине выбиралась полость 2 с диаметром цилиндрической части 0.5 мм и радиусом при вершине острия 40±10 микрон. Полость заполнялась 0,3-нормальным раствором поваренной соли в дистиллированной воде и выполняла функцию высоковольтного электрода. Противоположная по отношению к полости торцевая поверхность образца заземлялась. В процессе и по завершении испытаний в образцах измерялась длина

Figure 00000001
водного триинга 3.The advantage of the alleged invention is illustrated by the following example. Comparative tests were carried out for resistance to electrochemical aging (development of water triings) of a CLA-TR 8142 EC grade material manufactured by Hanwha Chemical (Republic of Korea) and material made in accordance with the proposed invention. The test samples were plates 1 measuring 15 × 15 × 3 mm, pressed and “stitched” in the laboratory. In each plate, cavity 2 with a diameter of a cylindrical part of 0.5 mm and a radius at the tip tip of 40 ± 10 microns was chosen. The cavity was filled with a 0.3-normal solution of sodium chloride in distilled water and served as a high-voltage electrode. The end surface of the sample opposite to the cavity was grounded. During and upon completion of the tests, the length was measured in the samples.
Figure 00000001
water triing 3.

Всего из каждого материала было изготовлено по 15 образцов. Испытания проводились при напряжении 12 кВ частотой 50 Гц, при температуре 40°С в течение 12 месяцев. Размеры водных триингов 3 контролировались по истечении 4-х и 8-ми месяцев, затем по завершении испытаний.In total, 15 samples were made from each material. The tests were carried out at a voltage of 12 kV with a frequency of 50 Hz, at a temperature of 40 ° C for 12 months. The sizes of water triings 3 were controlled after 4 and 8 months, then at the end of the tests.

Результаты испытаний приведены на фиг. 2 в форме зависимостей среднеарифметических значений длины водного триинга 1 (микроны) от времени t, (часы). Как можно видеть из приведенных графиков, в течение всего периода испытаний размеры триингов в образцах материала, изготовленного в соответствии с данным изобретением - 1, меньше размеров триингов, выросших в композиции CLNA-TR 8142 ЕС -2. Это различие постоянно увеличивается и к моменту завершения испытаний составляет 49%.The test results are shown in FIG. 2 in the form of dependences of the arithmetic mean values of the length of the water tring 1 (microns) versus time t, (hours). As can be seen from the above graphs, throughout the entire test period, the sizes of the trings in the samples of the material manufactured in accordance with this invention are 1, smaller than the sizes of the trings grown in the composition CLNA-TR 8142 EC -2. This difference is constantly increasing and at the time of completion of the tests is 49%.

Принимая во внимание, что материал CLNA-TR 8142 ЕС является триингостойким и должен обеспечивать надежную эксплуатацию кабеля в течение по крайней мере 30 лет, то материал, изготовленный в соответствии с данным изобретением, обеспечит безотказную работу кабельного изделия в течение еще более длительного срока - не менее 40 лет.Considering that the material CLNA-TR 8142 EC is tear-resistant and must ensure reliable operation of the cable for at least 30 years, the material made in accordance with this invention will ensure trouble-free operation of the cable product for an even longer period - not less than 40 years.

Claims (17)

1. Электроизоляционный материал на основе сшиваемого полиэтилена низкой плотности, отличающийся тем, что в его состав введено 0,005-1,0% масс. углеродных многослойных нанотрубок.1. Electrical insulation material based on crosslinkable low density polyethylene, characterized in that 0.005-1.0% of the mass is introduced into its composition. carbon multilayer nanotubes. 2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что использованы многослойные (многостенные) углеродные нанотрубки с диаметром от 10 до 50 нм, длиной от 0,2 до 20 мкм, количеством стенок от 5 до 20.2. The material according to claim 1, characterized in that multilayer (multi-walled) carbon nanotubes with a diameter of 10 to 50 nm, a length of 0.2 to 20 μm, and the number of walls from 5 to 20 are used. 3. Материал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что для его изготовления использован концентрат углеродных нанотрубок Dipolene UVPE 025 black® в полиэтилене.3. The material according to claim 1 or 2, characterized in that for its manufacture a carbon nanotube concentrate Dipolene UVPE 025 black® in polyethylene is used. 4. Материал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что для его изготовления использован сополимер этилена с метилакрилатом, или этилакрилатом, или бутилакрилатом с содержанием акриловых групп от 5 до 45%, в количестве 0,5 до 40% масс.4. The material according to p. 1 or 2, characterized in that for its manufacture a copolymer of ethylene with methyl acrylate, or ethyl acrylate, or butyl acrylate with an acrylic group content of from 5 to 45%, in an amount of 0.5 to 40% of the mass. 5. Материал по п. 3, отличающийся тем, что для его изготовления использован сополимер этилена с метилакрилатом, или этилакрилатом, или бутилакрилатом с содержанием акриловых групп от 5 до 45%, в количестве 0,5 до 40% масс.5. The material according to p. 3, characterized in that for its manufacture a copolymer of ethylene with methyl acrylate, or ethyl acrylate, or butyl acrylate with an acrylic group content of from 5 to 45%, in an amount of 0.5 to 40% of the mass. 6. Материал, по любому из пп. 1, 2, 5, отличающийся тем, что для его изготовления использовано силансодержащее соединение в количестве от 0,1 до 2,5% масс.6. Material according to any one of paragraphs. 1, 2, 5, characterized in that for its manufacture used a silane-containing compound in an amount of from 0.1 to 2.5% of the mass. 7. Материал по п. 3, отличающийся тем, что для его изготовления использовано силансодержащее соединение в количестве от 0,1 до 2,5% масс.7. The material according to p. 3, characterized in that for its manufacture a silane-containing compound is used in an amount of from 0.1 to 2.5% by weight. 8. Материал по п. 4, отличающийся тем, что для его изготовления использовано силансодержащее соединение в количестве от 0,1 до 2,5% масс.8. The material according to p. 4, characterized in that for its manufacture used a silane-containing compound in an amount of from 0.1 to 2.5% of the mass. 9. Материал по любому из пп. 1, 2, 5, 7, 8, отличающийся тем, что содержит антиоксидант в количестве от 0,1 до 1,5%.9. Material according to any one of paragraphs. 1, 2, 5, 7, 8, characterized in that it contains an antioxidant in an amount of from 0.1 to 1.5%. 10. Материал по п. 3, отличающийся тем, что содержит антиоксидант в количестве от 0,1 до 1,5%.10. The material according to p. 3, characterized in that it contains an antioxidant in an amount of from 0.1 to 1.5%. 11. Материал по п. 4, отличающийся тем, что содержит антиоксидант в количестве от 0,1 до 1,5%.11. The material according to p. 4, characterized in that it contains an antioxidant in an amount of from 0.1 to 1.5%. 12. Материал по п. 6, отличающийся тем, что содержит антиоксидант в количестве от 0,1 до 1,5%.12. The material according to p. 6, characterized in that it contains an antioxidant in an amount of from 0.1 to 1.5%. 13. Материал по любому из пп. 1, 2, 5, 7, 8, 10, 11, 12, отличающийся тем, что в качестве сшивающего агента использован ди-трет-бутил пероксид, в частности в виде концентрата в полиэтилене.13. Material according to any one of paragraphs. 1, 2, 5, 7, 8, 10, 11, 12, characterized in that di-tert-butyl peroxide is used as a crosslinking agent, in particular in the form of a concentrate in polyethylene. 14. Материал п. 3, отличающийся тем, что в качестве сшивающего агента использован ди-трет-бутил пероксид, в частности в виде концентрата в полиэтилене.14. The material of claim 3, characterized in that di-tert-butyl peroxide is used as a crosslinking agent, in particular in the form of a concentrate in polyethylene. 15. Материал п. 4, отличающийся тем, что в качестве сшивающего агента использован ди-трет-бутил пероксид, в частности в виде концентрата в полиэтилене.15. The material of claim 4, characterized in that di-tert-butyl peroxide is used as a crosslinking agent, in particular in the form of a concentrate in polyethylene. 16. Материал п. 6, отличающийся тем, что в качестве сшивающего агента использован ди-трет-бутил пероксид, в частности в виде концентрата в полиэтилене.16. The material of claim 6, characterized in that di-tert-butyl peroxide is used as a crosslinking agent, in particular in the form of a concentrate in polyethylene. 17. Материал п. 9, отличающийся тем, что в качестве сшивающего агента использован ди-трет-бутил пероксид, в частности в виде концентрата в полиэтилене.17. The material of claim 9, characterized in that di-tert-butyl peroxide is used as a crosslinking agent, in particular in the form of a concentrate in polyethylene.
RU2015148826A 2015-11-13 2015-11-13 Electric insulating material RU2628756C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148826A RU2628756C2 (en) 2015-11-13 2015-11-13 Electric insulating material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148826A RU2628756C2 (en) 2015-11-13 2015-11-13 Electric insulating material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015148826A RU2015148826A (en) 2017-05-19
RU2628756C2 true RU2628756C2 (en) 2017-08-22

Family

ID=58715446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015148826A RU2628756C2 (en) 2015-11-13 2015-11-13 Electric insulating material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2628756C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2804721C1 (en) * 2022-05-20 2023-10-04 Общество С Ограниченной Ответственностью "Политим Инновации" Polymer composition with electrical conductive properties, method for its production and application

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011081795A1 (en) * 2009-12-14 2011-07-07 3M Innovative Properties Company Dielectric material with non-linear dielectric constant
RU2010104121A (en) * 2010-02-10 2011-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Ч METHOD FOR PRODUCING A NANOCOMPOSITE WITH A LOW VALUE OF THE ANGLE OF DIELECTRIC LOSSES
RU2501109C2 (en) * 2009-07-16 2013-12-10 3М Инновейтив Пропертиз Компани Insulated composite electric cable and method of its manufacturing and use

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2501109C2 (en) * 2009-07-16 2013-12-10 3М Инновейтив Пропертиз Компани Insulated composite electric cable and method of its manufacturing and use
WO2011081795A1 (en) * 2009-12-14 2011-07-07 3M Innovative Properties Company Dielectric material with non-linear dielectric constant
RU2010104121A (en) * 2010-02-10 2011-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Ч METHOD FOR PRODUCING A NANOCOMPOSITE WITH A LOW VALUE OF THE ANGLE OF DIELECTRIC LOSSES

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2804721C1 (en) * 2022-05-20 2023-10-04 Общество С Ограниченной Ответственностью "Политим Инновации" Polymer composition with electrical conductive properties, method for its production and application

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015148826A (en) 2017-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hussin et al. Analysis of space charge formation in LDPE in the presence of crosslinking byproducts
Chen et al. Effect of voltage reversal on space charge and transient field in LDPE films under temperature gradient
Hozumi et al. The influence of morphology on electrical tree initiation in polyethylene under AC and impulse voltages
McMahon The chemistry of corona degradation of organic insulating materials in high-voltage fields and under mechanical strain
RU2628756C2 (en) Electric insulating material
Filippini et al. Effect of frequency on the growth of water trees in polyethylene
Chen et al. Effect of elastomer content on interface discharge behavior between polypropylene and silicone rubber under AC voltage
NO150376B (en) ELECTRICAL INSULATION MATERIAL BASED ON LD POLYETHYLENE AND ELECTRIC WIRE INSULATED WITH THE SAME
Yang et al. The effect of nano SiO 2 additive on electrical tree characteristics in epoxy resin
Jamil et al. Electrical treeing initiation and propagation in silicone rubber nanocomposites
Ahmad et al. Electrical treeing in silicone rubber/organo-montmorillonite
Zhao et al. Effect of functional grafting on breakdown strength and DC conductivity of polypropylene blend insulation
Liu et al. Optimization of mass fraction and particle size of TiO 2 additives in application of HVDC transformer insulation
Saman et al. Enhancement of Electrical Treeing and Partial Discharge Characteristics of Silicone Rubber filled with Silicon Nitride Nanoparticles
Varun et al. Comparative damages in RTV silicone rubber exposed to mineral and natural ester oil
Hussin et al. Space charge accumulation and conductivity of crosslinking byproducts soaked LDPE
Rouha et al. Diagnosis of EPDM's aging by electrical trees
An et al. Research on effect of modified semi conductive material on the space charge behaviour in XLPE
Gao et al. Effect of magnetic field on electrical treeing behavior in XLPE cable insulation
Kurnia et al. Electrical Trees and Partial Discharges in Silicone Rubber Nanocomposites Containing Silica Nanoparticles.
Li et al. Electrical Tree Characteristics in Graphene/SiR Nanocomposites under Temperature Gradient
Jian et al. Influence of oil property on the space charge characteristics and electric field distortion in oil-paper insulation
Zhu et al. Effects of moisture on surface charge behavior of fluorinated oil-impregnated paper under DC and pulse voltages
Yang et al. A comparative study of electrical aging of multiwalled carbon nanotubes and carbon black filled cross-linked polyethylene
Nazar et al. Electrical tree propagation in XLPE containing untreated and treated silica nanofiller

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20180426

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20201106

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201114

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20220322