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Mehrfach- Hochspannungskabel.
Die Dreileiterkabel bestehen gewöhnlich aus drei voneinander getrennten Seelen, deren jede einen elektrischen Leiter mit getränkter Papierumhüllung oder einer andern isolierenden Schicht umfasst, die zu einem Körper mit kreisrundem Querschnitt vereinigt sind, der mit mehreren Lagen getränkten Papieres umhüllt ist, während aussen ein Bleimantel vorgesehen ist.
Bei diesen Kabeln war nichts vorgesehen gegen eine Ausdehnung oder Kontraktion der Imprägnierungsflüssigkeit, so dass bei Abkühlung des Kabels sich zwischen den Leitern und der Umhüllung Hohlräume bilden konnten, welche die Güte der Isolierung und die Eignung des Kabels für hohe Spannungen beeinträchtigten.
Eine andere, speziell für sehr hoch gespannte Ströme bestimmte Kabelbauart bestand aus einer hohlen Seele, über welche dünne Leitungsdrähte gewickelt waren. Diese Drähte wurden mit der Isolierhülle (z. B. Papier) aufgebracht, und darüber war ein Bleimantel vorgesehen. Die hohle Seele wurde mit Öl, das die Isolierhülle tränkte, gefüllt. Bei den abwechselnden Erwärmungen und Abkühlungen des Kabels konnte sich das Öl ausdehnen und zusammenziehen, indem es in bzw. aus zu diesem Zweck vorgesehene Behälter trat. Die Anordnung dreier hohler Seelen der eben erwähnten Art machte das Kabel zu teuer, insbesondere im Hinblick auf den grossen Durchmesser und den erheblichen Materialaufwand.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Mehrfachkabel mit allen Vorteilen der Ölzirkulation und genügenden Durchtrittsräumen für das Öl, das dabei denselben Durchmesser und dasselbe Profil hat wie die gewöhnlichen Kabel mit fester Isolierung.
Fig. 1 zeigt im Schaubild das eine Ende des Kabels, Fig. 2 einen Querschnitt, Fig. 3 eine Seitenansicht, Fig. 4 stellt schematisch den Schnitt durch ein Kabel dar.
Fig. 1, 2 und 3 zeigen ein Kabel mit drei Leitern (drei Seelen), deren jeder mit isolierendem Material 8 (z. B. ölgetränktes Papier) eng umwickelt ist. Die drei Seelen sind unter 1200 versetzt und (s. Fig. 3) nach Art von Hanfseilen schraubenförmig verdrillt. Die Ganghöhe der Schraube hängt von den Abmessungen der Seelen und von ihrer Isolierung ab. In der Mehrzahl der Fälle wird eine Ganghöhe von 60-90 cm am Platze sein. Über die Seelen ist eine isolierende Hülle vorgesehen, die aussen von einem Bleimantel geschützt wird.
Wenn die drei Seelen im Dreieck angeordnet sind, ihre isolierenden Hüllen sich untereinander und mit dem Aussenmantel berühren (s. Fig. 4), so ist klar, dass dann bei einem bestimmten Durchmesser der Seelen der Kabelquerschnitt ein Minimum sein wird und sich dann kleine Zwisehen-i'aum 9 ergeben, durch welche das 01 abfliessen kann. Trotz des für bestimmte Abmessungen der Seelen minimalen Querschnittes hat diese Konstruktion für hohe Spannungen Mängel, indem die Durchgangsquers'cMtt für das Öl zu klein sind und ferner das Kabel als ganzes zufolge seiner Form nicht in die Kabelschacht und unterirdischen Kabelrohre eingezogen werden kann.
Es ist sehr wichtig, dass die Durchflussräume für das Öl im Kabel so dimensioniert sind, dass tie dem Öldurchfluss nicht einen übermässigen Widerstand entgegensetzen, da die Bildung eines Hohlraumes an irgendeiner Stelle das Kabel ernstlich beschädigen könnte.
Um praktisch die Bildung von Hohlräumen im Kabel bei dessen Abkühlung zu verhindern, muss man den Abfall des hydrostatischen Druckes des von den Behältern zu den verschiedenen Pukten des Kabels sich ergiessenden Öles begrenzen.
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Ist a die für die Längeneinheit des Kabels bei gegebener Temperaturschwankung erforderlichp Ölmenge, so ist das für eine Länge 1 erforderliche Ölquantum a. l. Bei einem Kabel mit an einem Ende angeordneten Speisebehälter wird die unmittelbar beim Behälter durchfliessende Ölmenge a. sein, während sie am andern Ende Null ist.
Für ein Längenelement clx ist der Druckabfall
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wo b den Widerstandskoeffizienten des Kabeldurchflusskanals und g die an der betrachteten Stelle durchfliessende Olmenge bezeichnet. Ist die Stelle in der Entfernung x vom Speisebehälter so ist
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substituiert'man das in die vorhergehende Gleichung, so ergibt sich :
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Die Integration, ergibt :
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Dieser Ausdruck stellt den Spannungsabfall für die ganze Länge des Kabels dar und zeigt. dass dieser proportional ist dem Koeffizienten b und dem Quadrat der Lange des Abschnittes. Der Koeffizient variiert in steigendem Ausmass mit dem Querschnitt des Ölkanals im Kabel, so zwar, dass er bei Verdoppelung der Querschnittsfläche auf einen Wert sinkt, der kleiner ist als die Hälfte des früheren Wertes.
Man kann dann die Länge des Kabels um 40% steigern, wodurch sich der Preisanteil der teuren. am Ende jedes Kabelabschnittes erforderlichen Einrichtung ermässigt.
Um den Ölkanälen geeignete Abmessungen zu geben und die Dreieckform des Kabels zu vermeiden, sind bei einem Kabel mit drei Seelen Scheidewände 10, 11 und 12 gemäss Fig. 1 vorgesehen.
0 Diese Scheidewände aus getränktem Papier sind Rücken an Rücken gegeneinander über die ganze Länge des Kabels vorgesehen und so breit, dass sie, in der dargestellten Form zusammengelegt, in den drei Seelen umschriebenen Kreis fallen.
Jede Scheidewand ist so angeordnet, dass sie einen Leiter bzw. eine Seele des Kabels von den andern trennt.
Die Scheidewände sind relativ dünn und sind an ihren äusseren Kanten von einer sich gegen diese abstützenden schraubenförmig gewickelten Hülle 18 aus getränktem Papier umgeben. Da die Scheidewände zwischen den Kabelseelen in Schraubenwindungen angeordnet sind, kann das Papier 13 direkt über'die Ränder aufgerollt werden, ohne dass man diese vorher zusammenpressen muss, was wichtig ist, da von vornherein die Kontur gesichert ist. Auch kann das Kabel je nach Erfordernis gerollt werden, ohne dass die Scheidewände beschädigt oder dem Öldurchgang ein Hindernis bereitet wird. Da die Papierhülle 13 dünn ist und auf sechs Stützen aufruht, so ergibt sich daraus ein sechseckiger Querschnitt.
An den Stellen, wo das Papier die Kabelseelen umschliesst, wird die Aussenfläche etwas mehr gerundet sein als an den Stellen, wo es auf den Rändern der Seheidewände aufruht. Dabei wird das Papier direkt durch die Kabelseelen und die Scheidewände gestützt und jeder Schraubengang hilft den nächsten halten.
Über die Papierhülle ist dicht anliegend ein Bleimantel aufgebracht. Die Verbindungsstellen sind
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Die so verbesserte Kabelkonstruktion gemäss der Erfindung hat den Vorteil, dass der Querschnitt der Ölkanäle fast doppelt so gross ist als der beim Kabel gemäss Fig. 4, so dass die Behälter sehr weit voneinander entfernt sein können.
Diese Vorteile werden übrigens erzielt, ohne dass die Kosten gegenüber der alten Kabelform beträchtlich höher sind. Das neue Kabel hat ferner den erforderlichen Grad der Flexibilität, so dass es in Kabelschächte und Kabelkanäle ohne Gefahr der Beschädigung eingezogen werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrisches Hochspannungskabel mit mehreren isolierten, schraubenförmig angeordneten Leitern, gekennzeichnet durch zwischen den Leitern schraubenförmig gewundene, nicht metallische Scheidewände und eine von deren Rändern und den Leitern gestützte, aussen von einem Metallmantel umgebene Isolierhülle, die zusammen mit den Scheidewänden Kanäle für den Durchgang des Öles bildet.
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