EuroWire May 2017

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Technischer artikel
Mai 2017 53
Dieses Material weist gleichwertige
Merkmale wie XLPE auf. Der Unterschied
liegt darin, dass keine Vernetzung besteht
und demzufolge keine Nebenprodukte,
HPTE ist wiederverwendbar, ermöglicht
eine kürzere Produktionszeit,
reduziert den Anlagenbereich und
ist kompatibel mit den bestehenden
Netzwerkkomponenten.
Beide Materialien XLPE und HPTE werden
für die Herstellung von Mittel- und
Hochspannungskabeln eingesetzt.
Saubere
Kunststoffmaterialien
- Voraussetzung für MV-
und EHV-Kabel
Die Reinheit des Kunststoffmaterials, das
für die Isolierung von Hochspannungs- und
Höchstspannungs- (EHV) Kabeln eingesetzt
wird, spielt eine sehr wichtige Rolle.
Je reiner das Compound (Abb. 1), desto
geringer ist das Risiko eines Durchschlags.
Metallische Verunreinigungen von 50μm
können bereits Schäden am Endprodukt
mit hohen Folgekosten verursachen.
Die Reparatur eines defekten
Unterseekabels beispielsweise, das
durch Kontamination beschädigt
wurde, kann zu wochenlangem Ausfall
führen. Darüber hinaus kann die
kontaminierte Isolierungsmischung
mangelhafte Kabel bzw. sich daraus
ergebene Durchschläge während
des dielektrischen Entladungstests
verursachen, mit negativen Auswirkungen
auf die Industrieebene während des
Herstellungsverfahrens. Im Rahmen der
Produktion der EHV-Kabel, werden diese
im Werk mit einer Prüfspannung geprüft,
die 2,5 Mal der Nennspannung entspricht.
Etwa fünf bis sechs Durchschläge (Abb. 2)
werden üblicherweise pro Jahr an jedem
Produktionsstandort registriert, was
immense Verluste zur Folge hat. Bereits
ein einziger Durchschlag verursacht
Kosten von bis zu 150.000 Euro, sogar
bevor das Kabel in seine vorgesehene
Position verlegt wird. Außerdem geht
wertvolle Zeit verloren und somit können
vereinbarte Lieferzeiten nicht eingehalten
werden. Häufig müssen auch nicht
vereinbarte Joints eingesetzt werden,
welche das Qualitätsimage des Herstellers
beschädigen und Vertragsstrafen zur
Folgen haben können. Daher ist es gemäß
einigen Normen für Hochspannungskabel
erforderlich, dass Kontaminationen ab
75μm in weiterverarbeitenden Materialien
ausgeschlossen sind.[3] Außerdem
müssen Kabel laut den Richtlinien AEIC
(Association of Edison Illuminating
Companies) auf eine Lebensdauer von
mindestens 40 Jahren ausgelegt sein.
Dementsprechend ist es notwendig,
das Material zu 100% auf Reinheit zu
überprüfen bevor es in das Endprodukt
einfließt. Stichproben sind nicht
ausreichend, um alle Kontaminationen
zuverlässig auszuschließen.Heutzutage
nutzen Kabelhersteller Siebe um
Verunreinigungen in der XLPE- und
HPTE-Schmelze aufzufangen bevor diese
in das Kabel gelangen. Die Siebe sind
direkt im Schmelzfluss positioniert, nach
dem Extruder und vor dem Spritzkopf.
Diese Siebe können jedoch nach einer
gewissen Laufzeit durch Scorches oder
extrem hohe Verunreinigung verstopfen.
Woraufhin der Schmelzdruck im Extruder
sich bedeutend erhöhen kann. Schließlich
muss die Produktion zum Austausch der
Siebe gestoppt werden, was wiederum
bedeutet, dass später an diese Stelle ein
Joint zu setzen ist .
Joints, das heißt wo die Kabel
zusammengeschweißt werden,
werden per Hand gefertigt und sind
immer kritisch, insbesondere in Bezug
auf Unterseekabel bei Offshore-
Anwendungen. Aus diesem Grund ist es
das Ziel von Kabelherstellern, möglichst
große Kabellängen mit nur einem
Minimum an Joints herzustellen, da Joints
ein potentielles Risiko für Kabelbruch
beinhalten. Da verstopfte Siebe die
Produktivität der Linie reduzieren, werden
zuverlässige Methoden benötigt, um
Kontaminationen im Polyethylen-Material
zu detektieren und auszusortieren.
Sicherung der XLPE-
und HPTE-Reinheit
steht vor der
Materialverarbeitung:
Inspektion und
Sortierung
Heutzutage wird die Überprüfung von
Pellets durch Systeme durchgeführt,
die entweder in Laboren oder zur
Online-Kontrolle während der Produktion
der Granulate eingesetzt sind.
Die Mehrheit dieser Geräte basiert
auf optischer Technologie, um
Verunreinigungen auf dem Pellet
zu detektieren. Dennoch können
Kontaminationen im Inneren der Pellets
durch diese Systeme nicht erkannt werden.
Das Inspektions- und Sortierungsgerät, das
im Folgenden beschrieben wird, erlaubt
eine Online-Qualitätssicherung zu 100%
durch den Einsatz von Röntgentechnologie
und optischer Technik. Detektierte
Kontaminationen werden durch eine
Bildverarbeitungssoftware identifiziert,
als Kontamination charakterisiert
und automatisch aussortiert. Die
Technologie erlaubt die Detektion von
Verunreinigungen ab einer Größe von
50µm.
▼ ▼ Abb. 1: Hochwertige Isolierungsmischung
▼ ▼ Abb. 2: QuerschnitteinesEHV-KabelsmitDurchschlag
▲
▲ Abb. 3 : Inspektions- und Sortierungsgerät mit
Röntgenkamera (grün), optischer (gelb), infraroter
(rot) und Farb- (blau) kamera