Eignung von Polyethylen für Gleichspannungs-Energiekabel

Kunststoffe und insbesondere Polyethylen (PE) haben sich als Isolierstoff für Drehstromkabel im Mittel- und Hochspannungsbereich bewährt und werden bis in die höchsten Spannungsebenen eingesetzt. Zur Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) werden für Übertragungsspannungen größer als 100 kV ausschließlich Masse- oder Niederdruck-Ölkabel eingesetzt. Kunststoffisolierten Kabeln kann in Zukunft eine große Bedeutung bei der HGÜ zukommen, da sich die entsprechenden Kabelanlagen durch wesentliche ökologische und ökonomische Vorteile auszeichnen.

Bei der Anwendung der homogenen, extrudierten Kunststoffisolierung für Gleichspannungs­ Energiekabel ist zu berücksichtigen, daß neben wesentlich höheren Betriebsfeldstärken (30 kV/mm bis 40 kV/mm) auch gänzlich andersartige Beanspruchungen im Vergleich zu den klassischen Wechselspannungsisolierungen sicher beherrscht werden müssen. Die Fähigkeit von Kunststoffen, langzeitstabile Raumladungen auszubilden, wird als einer der wesentliche Gründe dafür angesehen, daß PE bis heute auf den Einsatz als Isolierstoff für HGÜ-Kabel mit einer Betriebsspannung kleiner als 100 kV/mm beschränkt ist.

Ausgehend von dieser Problematik wurden im Rahmen der Arbeit Untersuchungen über das Kanaleinsetzverhalten in Nadel-Platte-Anordnungen und über das Durchschlagverhalten sowohl von Isolierstoff-Folien in Kugel-Kugel-Anordnungen als auch von realen Kabelanordnungen bei Beanspruchung durch hohe Gleichfeldstärken unter verschiedenen, betriebsrelevanten Bedingungen durchgeführt. Als Versuchsmaterialien wurden in der Hochspannungs-Kabeltechnik gebräuchliche Polyethylen-Cornpounds unterschiedlicher Dichte eingesetzt, die in vernetzter oder unvernetzter Form vorlagen. Zum Teil waren dem Basispolymer verschiedene Copolymere beigemischt.