Cable eléctrico de media o alta tensión.

Cable eléctrico (1) que comprende un conductor eléctrico (2), una primera capa semi-conductora

(3) que rodea el conductor eléctrico (2), una capa eléctricamente aislante (4), obtenida a partir de una composición eléctricamente aislante, que rodea la primera capa semi-conductora (3), y una segunda capa semi-conductora (5) que rodea la capa eléctricamente aislante (4), caracterizado por que al menos una de las capas semiconductoras (3, 5) se obtiene a partir de una composición semi-conductora que comprende un homopolímero de etileno, un copolímero de etileno no polar, y una carga semi-conductora en cantidad suficiente para hacer a la composición semiconductora, teniendo la carga semiconductora las propiedades siguientes:

- una superficie específica BET según la norma ASTM D 6556 estrictamente inferior a 500 m2/g, y de forma preferente estrictamente inferior a 350 m2/g, y

- un valor de absorción de aceite según la norma ASTM D 2414-90 estrictamente inferior a 200 ml/100g, y de forma preferente estrictamente inferior a 174 ml/100g.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2010/052050.

Solicitante: NEXANS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 8, rue du Général Foy 75008 Paris FRANCIA.

Inventor/es: KOELBLIN CHRISTIAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > CABLES; CONDUCTORES; AISLADORES; ,o EMPLEO DE MATERIALES... > Aisladores o cuerpos aislantes caracterizados por... > H01B3/44 (resinas vinílicas; resinas acrílicas (siliconas H01B 3/46))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > CABLES; CONDUCTORES; AISLADORES; ,o EMPLEO DE MATERIALES... > Conductores o cables aislados caracterizados por... > H01B7/28 (por la humedad, la corrosión, los ataques químicos o las condiciones atmosféricas)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > CABLES; CONDUCTORES; AISLADORES; ,o EMPLEO DE MATERIALES... > H01B3/00 (Aisladores o cuerpos aislantes caracterizados por el material aislante; Empleo de materiales por sus propiedades aislantes o dieléctricas)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > CABLES; CONDUCTORES; AISLADORES; ,o EMPLEO DE MATERIALES... > Conductores o cuerpos conductores caracterizados... > H01B1/24 (el material conductor contiene composiciones a base de carbono-silicio, de carbono o de silicio)

PDF original: ES-2455545_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Cable eléctrico de media o alta tensión La presente invención se refiere a un cable eléctrico que presenta una resistencia mejorada al envejecimiento en medio húmedo bajo tensión eléctrica.

Se aplica típicamente, pero no exclusivamente, a los ámbitos de los cables de energía de media tensión (en particular de 6 a 45-60 kV) o de alta tensión (en particular superior a 60 kV, y que puede ir hasta 500-600 kV) , ya sea de corriente continua o alternativa.

Los cables de energía de media y alta tensión pueden estar en contacto con la humedad del entorno durante su vida útil. La presencia de la humedad combinada con la presencia de un campo eléctrico, así como de un material polimérico, favorece la degradación progresiva de las propiedades aislantes del cable.

Este mecanismo de degradación, bien conocido bajo los términos "crecimiento de arborescencia de agua", puede así llevar a la ruptura del cable en cuestión, y constituye por lo tanto una amenaza considerable para la fiabilidad de la red de transporte de energía con consecuencias económicas bien conocidas generadas por los fallos de corriente.

El documento EP-1 148 518 describe un cable de energía de media tensión que comprende una primera capa semiconductora recubierta por una capa eléctricamente aislante, y una segunda capa semi-conductora que recubre la capa eléctricamente aislante, formando así un aislamiento tricapa. La capa eléctricamente aislante, extruida y reticulada, se obtiene a partir de una composición eléctricamente aislante que comprende un homopolímero de etileno de baja densidad (80 partes en peso) y un copolímero de etileno polar (20 partes en peso) como compuesto que retarda las arborescencias de agua (o compuesto WTR por "Water Tree Retardant" en inglés) . Este copolímero de etileno polar es de tipo copolímero de etileno y de acetato de vinilo (EVA) , copolímero de etileno y de acrilato de butilo (EBA) , copolímero de etileno y de acrilato de etilo (EEA) , o copolímero de etileno y de acrilato de metilo (EMA) .

Sin embargo, incluso si esta composición permite reducir las arborescencias de agua para las capas eléctricamente aislantes, constituye sólo una parte del aislamiento tricapa, de la cual todos los componentes tienen una influencia importante sobre el origen y el crecimiento de las arborescencias de agua. Las investigaciones realizadas en el pasado han llevado a numerosas composiciones eléctricamente aislantes que retardan el origen y el crecimiento de las arborescencias de agua. Debido a esto, la influencia de las capas semiconductoras sobre el origen y el crecimiento de las arborescencias de agua no se estudió realmente, y por ello las capas semiconductoras no están hoy día optimizadas para limitar las degradaciones relacionadas con estas arborescencias de agua.

El objetivo de la presente invención es paliar los inconvenientes de las técnicas de la técnica anterior, proponiendo una nueva composición destinada a ser utilizada como capa semi-conductora para cable eléctrico, presentando una resistencia al envejecimiento, en un entorno húmedo en presencia de un campo eléctrico, mejorada de manera significativa.

La presente invención tiene por objeto un cable eléctrico que comprende un conductor eléctrico, una primera capa semiconductora que rodea el conductor eléctrico, una capa eléctricamente aislante, obtenida a partir de una composición eléctricamente aislante, que rodea la primera capa semi-conductora, y una segunda capa semiconductora que rodea la capa eléctricamente aislante, caracterizado por que al menos una de las capas semiconductoras se obtiene a partir de una composición semi-conductora que comprende un homopolímero de etileno, un copolímero de etileno no polar, y una carga semi-conductora en cantidad suficiente para hacer a la composición semi-conductora. Preferentemente, la primera y la segunda capa semi-conductoras se obtienen a partir de dicha composición semi-conductora, teniendo la carga semi-conductora las propiedades siguientes:

-la superficie BET según la norma ASTM D 6556 es estrictamente inferior a 500 m2/g, y de manera preferente, estrictamente inferior a 350 m2/g, y

-el valor de absorción de aceite según la norma ASTM D 2414-90 es estrictamente inferior a 200 ml/100g, y de manera preferente, estrictamente inferior a 174 ml/100g.

Se ha descubierto de manera sorprendente que la utilización de un copolímero de etileno no polar, en sustitución de los compuestos que limitan las arborescencias de agua clásicamente utilizados en la técnica anterior, permitía limitar eficazmente las degradaciones relacionadas con las arborescencias de agua en unas composiciones que comprenden unas cargas semi-conductoras.

En efecto, la mezcla de un copolímero de etileno polar con una carga semi-conductora no está realmente adaptada para este tipo de aplicación (es decir, la composición semi-conductora) ya que se ha observado una degradación progresiva y significativa de las propiedades eléctricamente aislantes del cable relacionadas con las arborescencias de agua con este tipo de mezcla.

Además, la ventaja de utilizar este tipo de carga semi-conductora es que hay una estructura que le permite facilitar su dispersión en la composición de la invención, y así garantizar unas propiedades de conductividad óptimas debido

a su estructura más rígida con respecto a la de las cargas semi-conductoras denominadas de "alta estructura", que tienen una superficie específica de más de 500 m2/g.

Finalmente, las propiedades de retracción de las composiciones reticuladas relacionadas con la naturaleza de las cargas semi-conductoras de la invención son ventajosamente optimizadas para contribuir a una buena estabilidad dimensional del cable.

El término "semi-conductor" o "semi-conductora" utilizado en la presente invención se debe comprender también como significando "conductor" o "conductora".

Se entiende por "no polar" cualquier copolímero de etileno que no comprende funciones polares, tales como unos grupos acetatos, acrilatos, hidroxilos, nitrilos, carboxilos, carbonilos, o cualquier otro grupo con carácter polar bien conocido en la técnica anterior. Esto excluye en particular del ámbito de la invención los copolímeros de etileno de tipo copolímero de etileno y de acetato de vinilo (EVA) , copolímero de etileno y de acrilato de butilo (EBA) , copolímero de etileno y de acrilato de etilo (EEA) , copolímero de etileno y de acrilato de metilo (EMA) , o copolímero de etileno y de ácido acrílico (EAA) .

El homopolímero de etileno conforme a la invención se puede seleccionar entre un polietileno de baja densidad (LDPE) , un polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) , y un polietileno de muy baja densidad (VLDPE) , o una de sus mezclas.

Más particularmente, se prefiere utilizar un polietileno de baja densidad (LDPE) ya que presenta muy buenas propiedades de aplicación, en particular por extrusión.

Típicamente, el polietileno de baja densidad (LDPE) se puede obtener mediante un procedimiento de polimerización en un reactor tubular de alta presión, o en un reactor autoclave.

Se entiende por "baja densidad" una densidad que puede ir de 0, 910 a 0, 940 g/cm3, y preferentemente que puede ir de 0, 910 a 0, 930 g/cm3 según la norma ISO 1183 (a una temperatura de 23ºC) .

Se entiende por "muy baja densidad" una densidad que puede ir de 0, 860 a 0, 910 g/cm3 según la norma ISO 1183 (a una temperatura de 23ºC) .

El homopolímero de etileno de la invención tiene preferentemente un MFI (Melt Flow Index) , determinado según la norma ISO 1133, superior a 5 g/10 min. a 190ºC y 2, 16 kg, y preferentemente superior a 7 g/10 min. a 190ºC y 2, 16 kg, a fin de facilitar la aplicación de la composición,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Cable eléctrico (1) que comprende un conductor eléctrico (2) , una primera capa semi-conductora (3) que rodea el conductor eléctrico (2) , una capa eléctricamente aislante (4) , obtenida a partir de una composición eléctricamente aislante, que rodea la primera capa semi-conductora (3) , y una segunda capa semi-conductora (5) que rodea la capa eléctricamente aislante (4) , caracterizado por que al menos una de las capas semiconductoras (3, 5) se obtiene a partir de una composición semi-conductora que comprende un homopolímero de etileno, un copolímero de etileno no polar, y una carga semi-conductora en cantidad suficiente para hacer a la composición semiconductora, teniendo la carga semiconductora las propiedades siguientes:

-una superficie específica BET según la norma ASTM D 6556 estrictamente inferior a 500 m2/g, y de forma preferente estrictamente inferior a 350 m2/g, y

-un valor de absorción de aceite según la norma ASTM D 2414-90 estrictamente inferior a 200 ml/100g, y de forma preferente estrictamente inferior a 174 ml/100g.

2. Cable según la reivindicación 1, caracterizado por que la primera y la segunda capas semi-conductoras (3, 5) se obtienen a partir de dicha composición semi-conductora.

3. Cable según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que el homopolímero de etileno se puede seleccionar entre un polietileno de baja densidad (LDPE) , un polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) , y un polietileno de muy baja densidad (VLDPE) , o una de sus mezclas.

4. Cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el copolímero de etileno no polar es un copolímero metaloceno.

5. Cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición semi-conductora comprende al menos 50 partes en peso de homopolímero de etileno por 100 partes de polímero (s) en dicha composición, y preferentemente al menos 70 partes en peso de homopolímero de etileno por 100 partes de polímero (s) en dicha composición.

6. Cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición semi-conductora comprende al menos 15 partes en peso de copolímero de etileno no polar por 100 partes de polímero (s) en dicha composición, y preferentemente al menos 25 partes en peso de copolímero de etileno no polar por 100 partes de polímero (s) en dicha composición.

7. Cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la relación del porcentaje en peso de homopolímero de etileno sobre el porcentaje en peso de copolímero de etileno no polar en la composición semi-conductora es superior a 1.

8. Cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición eléctricamente aislante comprende al menos 50 partes en peso de homopolímero de etileno por 100 partes en peso de polímero (s) en dicha composición.

9. Cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la composición eléctricamente aislante no comprende ningún compuesto que limita las arborescencias de agua.

10. Cable según la reivindicación 9, caracterizado por que la composición eléctricamente aislante comprende un homopolímero de etileno como único polímero en dicha composición.

11. Cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición semiconductora y/o la composición eléctricamente aislante comprende además un antioxidante.

12. Cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos una de las dos capas seleccionadas entre la primera capa semi-conductora (3) , la capa eléctricamente aislante (4) , y la segunda capa semi-conductora (5) es una capa extruida, preferentemente dos de estas tres capas son unas capas extruidas, y aún más preferiblemente estas tres capas son capas extruidas.

13. Cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos una de las dos capas seleccionadas entre la primera capa semi-conductora (3) , la capa eléctricamente aislante (4) , y la segunda capa semi-conductora (5) es una capa reticulada, preferentemente dos de estas tres capas son unas capas reticuladas, y aún más preferiblemente estas tres capas son capas reticuladas.

14. Cable según la reivindicación 13, caracterizado por que la composición semi-conductora y/o la composición eléctricamente aislante comprende además un agente de reticulación de tipo peróxido orgánico.

15. Cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende además una pantalla metálica (6) que rodea la segunda capa semi-conductora.

16. Cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende además una funda de protección (7) que rodea la segunda capa semi-conductora.

17. Cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la primera capa semiconductora (3) , la capa eléctricamente aislante (4) y la segunda capa semi-conductora (5) constituye un aislamiento tricapa.

18. Cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la carga semi-conductora se selecciona entre los negros de carbón y los grafitos, o una de sus mezclas.