EuroWire May 2017

54 / 84

Technischer artikel
Mai 2017 52
Inspektion und Analyse von
XLPE- und HPTE-Material bei
der Herstellung von Mittel-
und Hochspannungskabeln
von Harry Prunk, Sikora AG, Bremen, Deutschland
Übersicht
Kunststoffe, die für die Isolierung von
Mittel-, Hoch und Höchstspannungskabeln
eingesetzt werden, müssen die höchsten
Reinheitsstandards erfüllen. In den
meisten Fällen wird XLPE (vernetzbares
Polyethylen) -Material für die Isolierung
des Kabels eingesetzt. Für die Vernetzung
des XLPE läuft das Kabel durch ein CV-Rohr
(kontinuierliche Vulkanisation), wo es
hohen Temperaturen für die Vernetzung
ausgesetzt ist.
In der Regel wird bei der Herstellung
dieser Kabeltypen das CV-Rohr mit
Stickstoff gefüllt und bei einem Druck
von 10 Bar betrieben. Bevor das Kabel
weiterverarbeitet werden kann, wie z.
B. das Anbringen einer Abschirmung
wie auch Außenummantelungen, ist
eine Entgasung nötig, die bis zu 10
Tagen in Anspruch nehmen kann. Im
Allgemeinen wird die Linie als eine CCV-
oder VCV-Linie gebaut (bzw. Kettenlinien
kontinuierliche Vulkanisation oder
Vertikale kontinuierliche Vulkanisation).
Diese Technologie ist bewährt, da sie
seit Jahrzehnten eingesetzt wird, ist aber
jedoch mit hohen Kosten für den Bau und
die Produktionslinie verbunden. Darüber
hinaus ist eine andere Methode auf
dem Vormarsch, bei der Hochleistungs-
thermoplastisches Elastomer (High
Performance Thermoplastic Elastomer bzw.
HPTE), basierend auf Polypropylen, als
Isolationsmaterial eingesetzt wird. Diese
neue Technologie wurde von Prysmian
erarbeitet und ist als sogenannte„P-Laser“-
Technologie verbreitet.[1] Das Material zeigt
gute elektrische und thermo-mechanische
Eigenschaften auf, die mit XLPE
vergleichbar und in einigen Aspekten
XLPE sogar überlegen sind. HPTE fordert
kein Vernetzungsabschnitt und keine
Entgasungsbehandlung. Das bedeutet,
dass das komplette Kabel in einem
Inline-Produktionsverfahren hergestellt
werden kann, wo auch die Abschirmung
und die Außenummantelung in einem
Produktionsschnitt angebracht werden
können.
Egal welcher Ansatz zur Anwendung
kommt, bleibt der Bedarf an dielektrischer
Festigkeit von XLPE und HPTE auf dem
gleichen hohen Niveau und muss
gesichert werden. Wichtig ist in diesem
Zusammenhang die Sauberkeit des
Isoliermaterials. Das ist der Punkt, in dem
das fortschrittliche Reinheitsinspektions-
und Sortierungsgerät in den Fokus rückt.
In diesem Artikel wird ein
Online-Inspektions- und Sortierungsgerät
vorgestellt, das Kontaminationen
in und auf Pellets erkennt wie z.
B. metallische- oder organische
Verunreinigungen, Farbvariationen,
Agglomerate, Kreuzkontaminationen
und Fremdpellets. Das vorgestellte Gerät
schließt die einzigartige Kombination
von Röntgentechnologie und einer
optische Kameratechnik für höchste
Detektionswahrscheinlichkeit für alle Arten
von Kontaminationen ein. Demzufolge
werden die Qualität des XLPE- oder
HPTE-Materials entsprechend dem
Produktionsverfahren optimiert und die
Kosten reduziert.
Darüber hinaus behandelt dieser Artikel
kurz ein innovatives Offline-Gerät,
das Kleinserien von Pellets inspiziert
und analysiert. Das ist außerdem von
Bedeutung um die Pellets zu prüfen,
die über das Online-Inspektions- und
Sortierungsgerät aussortiert wurden.
Mit XLPE und HPTE
isolierte Mittel- und
Hochspannungskabel
Heute ist das Isolationsmaterial, das
hauptsächlich für Mittelspannungs-
(MV) und Hochspannungskabel (HV)
eingesetzt wird, vernetztes Polyethylen
(XLPE). Vernetztes Polyethylen wird
von Polyethylen unter hohem Druck
mit organischen Peroxiden als Additive
hergestellt. Unter Wärme und Druck
findet die Vernetzung statt. Die
individuellen Molekularketten werden
miteinander vernetzt, und ergeben
eine Materialveränderung von einem
thermoplastischen zu einem elastischen
Material. Ein Vorteil des XLPE als Isolierung
für Mittel- und Hochspannungskabel liegt
in deren niedrigem dielektrischen Verlust
und deren hervorragenden elektrischen
und physikalischen Eigenschaften für die
Stromübertragung.
Da XLPE widerstandsfähig gegen
thermische Verformung und Alterung ist,
kann ein XLPE-Kabel hohe Stromstärken
übertragen. Ein weiteres Merkmal ist die
leichte Installation des XLPE-Kabels. Es
widersteht kleinen Biegeradien und ist
leicht.[2]
Vor einigen Jahren hat das Unternehmen
Prysmian einen neuen Kabeltyp erfunden,
in dem statt XLPE, HPTE (Hochleistungs-
Elastomer) eingesetzt wird.