DE4431221A1

DE4431221A1 - Longitudinal and cross-waterproof energy cable

Info

Publication number: DE4431221A1
Application number: DE4431221A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dipl Ing Banowski
Original assignee: Kabel Rheydt AG; AEG Kabel AG
Current assignee: Kabel Rheydt AG
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1994-09-02
Publication date: 1996-03-07
Also published as: NO953449L; ES2125521T3; EP0700057A2; ATE172573T1; DK0700057T3; EP0700057A3; DE59503976D1; NO953449D0; EP0700057B1

Abstract

On the multi-wire core (1) and inner conductive layer (2) of e.g. soot-filled polymer is extruded and covered with e.g. crosslinked polyethylene insulation (3). Over this an outer conductive layer (4) of filled polyethylene or one of its copolymers underlies a layer of crepe paper tape (5) rendered conductive by graphite or soot and forming a cushion for the screen (6) of e.g. CU wires. An absorbent textile strip (7) loaded with e.g. Cu or Al tinsel or threads of limited length guarantees continuous contact between this screen and an outer metallic sleeve (8) under polyethylene jacket (9).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein längs- und querwasserdichtes elektrisches Energiekabel min. über der Leiterisolierung bzw. einer darüber befindlichen Leitschicht angeordnetem Schirm aus metallischen Drähten oder Bändern sowie einer geschlossenen metallischen Hülle als Querwassersperre im weiteren Schichtenaufbau, wobei der Schirmbereich bei Feuchtigkeitseinwirkung quellende Materialien enthält.The present invention relates to a longitudinal and cross-watertight electrical power cable min. above the Conductor insulation or one located above Shield made of metallic wires arranged in a conductive layer or tapes and a closed metallic sheath as a cross-water barrier in the further stratification, whereby the screen area swells when exposed to moisture Contains materials.

Elektrische Kabel für Mittel- oder Hochspannung, bei denen über der Isolierung bzw. einer darauf befindlichen äußeren Leitschicht der Metallschirm in Form von die Kabelseele umfassenden Drähten oder Bändern aufgebracht ist, sind seit langem üblich. Die Drähte oder Bänder werden in der Regel durch eine Bandbewicklung in ihrer Lage fixiert bevor der Außenmantel durch Extrusion aufgebracht wird. Bei Beschädigung dieser äußeren Schutzhülle, beispielsweise bei der Verlegung oder im Betrieb durch äußere mechanische Einwirkung, besteht Gefahr, daß von außen Feuchtigkeit in das Kabel eindringt und entlang der Zwischenräume zwischen den einzelnen Bändern oder Drähten wandert und damit zu Korrosionserscheinungen führen kann. Eingedrungene Feuchtigkeit kann aber auch Anlaß zu Schäden in der Isolierung sein, so daß etwa durch das sogenannte "watertreeing" verursachte Durchschläge im Laufe der Zeit erwartet werden können.Electrical cables for medium or high voltage, at those above the insulation or one on top of it outer conductive layer of the metal screen in the form of the Wires or tapes comprising cable core applied have been common for a long time. The wires or ribbons are usually wrapped in a tape Position fixed before the outer jacket by extrusion is applied. If this outer is damaged Protective cover, for example when laying or in Operation by external mechanical influences Danger of moisture entering the cable from outside and along the gaps between each Ribbons or wires migrate and with it May cause corrosion. Invaders Moisture can also cause damage to the Isolation, so that about the so-called Watertreeing caused breakthroughs over time can be expected.

Da es weiterhin bekannt ist, daß die normalerweise zur Herstellung von Kabelmänteln verwendeten Kunststoffe keine vollständige Diffusionssperre gegen Feuchtigkeit darstellen, hat sich zwischenzeitlich der seit langem bei der Herstellung von Nachrichtenkabeln verwendete sogenannte Schichtenmantel in Form einer die Kabelseele rohrförmig umschließenden und an den Kanten verschlossenen Metallfolie durchgesetzt, die mit dem Außenmantel verklebt ist. Diese Maßnahme schützt zwar das unbeschädigte Kabel im ungestörten Normalbetrieb, die Schichtenmantelkonstruktion verhindert aber nicht einen Wassereintritt und Fortleitung der Feuchtigkeit längs der Kabelachse im Störungsfall, wenn dieser Feuchtigkeitsschutz durch Einwirkung äußerer Kräfte an einer Stelle zerstört wird.Since it is still known that the normally for Manufacture of cable sheaths used plastics no complete diffusion barrier against moisture represent, has in the meantime for a long time used in the manufacture of communication cables so-called layer jacket in the form of a cable core tubular enclosing and on the edges sealed metal foil enforced with the Outer jacket is glued. This measure protects that undamaged cables in undisturbed normal operation, the Layered jacket construction does not prevent one Water ingress and moisture transmission along the Cable axis in the event of a fault, if this Moisture protection by the action of external forces one place is destroyed.

In die von den Schirmdrähten oder Bändern gebildeten zwischenräume der Abschirmung Quellpulver einzubringen, hat zwar zur Folge, daß durch Aufnahme der Feuchtigkeit im Schadensfall dieses Quellpulver den Bereich eingedrungener Feuchtigkeit abstopft, die Füllung des Schirmbereiches mit Quellpulver bringt jedoch einen erheblichen Montageaufwand mit sich, wenn Muffen am Kabel gesetzt oder Verbindungsstellen hergestellt werden müssen. Bei der Herstellung des Kabels sind darüberhinaus besondere Vorrichtungen zur Quellpulveraufbringung erforderlich, aus Gründen der Arbeitssicherheit bedarf es zusätzlicher Absaugvorrichtungen für überschüssiges Quellpulvermaterial. Bei der bereits angesprochenen Kabelmontage führt das freigelegte Quellpulver beim Absetzen des Kabels unter Einwirkung von Feuchtigkeit, insbesondere der Luftfeuchtigkeit wenn die Montage im Freien erfolgt, durch das gelartige Aufquellen des Pulvers zu erschwerten Montagebedingungen. In the shield wires or ribbons to insert gaps between the shielding powder has the consequence that by absorbing the moisture in the event of damage this swelling powder the area penetrates moisture, the filling of the Screen area with swelling powder, however, brings you Considerable assembly effort if sleeves on the cable set or connecting points are established have to. In addition, when manufacturing the cable special devices for applying powder powder necessary, for reasons of occupational safety additional suction devices for excess Swelling powder material. With the one already mentioned Cable assembly leads the exposed swelling powder to the Removal of the cable under the influence of moisture, especially the humidity when mounting in Free occurs through the gel-like swelling of the Powder on difficult assembly conditions.

Zwar ist es auch bekannt (DE-OS 30 05 875), anstelle des Quellpulvers im Schirmbereich über dem Schirm eine geschlossene Lage aus quellfähigen Bändern vorzusehen, im Zusammenhang mit der für die Querwasserdichtigkeit erforderlichen metallischen Hülle im Schichtenaufbau ist diese bekannte Maßnahme jedoch insofern weniger geeignet, als zusätzliche Maßnahmen getroffen werden müssen, um beim Betrieb des Kabels erzeugte elektrische Potentialdifferenzen zwischen der Abschirmung des Kabels und der im Schichtenaufbau in der Regel unmittelbar unter dem Außenmantel befindlichen metallischen Hülle zu vermeiden bzw. auszugleichen. Ein solcher Ausgleich muß dann in der nächstliegenden Muffe oder Verbindungsstelle erfolgen, was dort einen zusätzlichen Montageaufwand erfordert.It is also known (DE-OS 30 05 875), instead of Swelling powder in the screen area above the screen one to provide a closed layer of swellable tapes in the Relation to that for cross-water resistance required metallic shell in the layer structure however, this known measure is less suitable, as additional measures need to be taken to electrical generated during operation of the cable Potential differences between the shielding of the cable and which is usually immediately below in the layer structure to the outer jacket located metallic shell avoid or compensate. Such compensation must then in the nearest socket or connection point done, which is an additional assembly effort required.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, die es erlaubt, den Schirmbereich eines elektrischen Energiekabels gegen Feuchtigkeitsweiterleitung abzudichten, gleichzeitig aber dafür zu sorgen, daß mögliche Potentialdifferenzen zwischen dem elektrischen Schirm des Energiekabels und der metallischen Hülle zur Sicherung einer Querwasserdichtigkeit im Kabel von vornherein unterbleiben.The invention is therefore based on the object Possibility to find that allows the screen area an electrical power cable against To seal moisture transmission, but at the same time to ensure that potential differences in potential between the electrical shield of the power cable and the metallic shell to secure one Cross-water tightness in the cable from the outset remain under.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß oberhalb des Schirmes mindestens ein quellfähiges Material und gleichzeitig leitfähige Einlagen enthaltendes Band vorgesehen ist. Das quellfähige Material sichert eine örtliche Begrenzung, z. B. nach mechanischer Beschädigung des Außenmantels sowie der metallischen Hülle, eingedrungener Feuchtigkeit. Es bietet gleichzeitig aber auch Gewähr dafür, daß das bei Wasserzutritt quellende Material Hohlräume an der Schadensstelle verschließt und damit weiteres Eindringen von Feuchtigkeit in das Kabelinnere verhindert. Die leitfähigen Einlagen sichern darüberhinaus einen ständigen elektrisch leitenden Kontakt zwischen′ dem Kabelschirm und der metallischen Hülle, wenn das erfindungsgemäße Band die Schirmdrähte bzw. -bänder oder eine daraufaufgebrachte Querwendel unmittelbar umschließt und über diesem Band die metallische Hülle, z. B. in Form eines mit überlappenden Bandkanten aufgebrachten Aluminiumbandes, angeordnet ist.This object is achieved according to the invention by that at least one swellable above the screen Material and at the same time conductive inserts containing tape is provided. The swellable Material ensures a local limitation, e.g. B. after mechanical damage to the outer casing and the metallic shell, moisture penetration. It offers at the same time, however, a guarantee that at Water access swelling material at the cavities Damage point closed and thus further intrusion prevented from moisture inside the cable. The conductive inserts also secure one permanent electrically conductive contact between 'the Cable shield and the metallic sheath if that tape according to the invention the shield wires or tapes or a transverse helix attached to it immediately encloses and over this band the metallic shell, e.g. B. in the form of one with overlapping band edges applied aluminum tape is arranged.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in Durchführung der Erfindung das verwendete Band ein quellfähiges Material enthaltendes und mit Metallpartikeln dotiertes Vliesband ist. Die Basis solcher sogenannter Quellvliese bilden Kunststoff-Schichtvliesstoffe, deren Lagen aus quellfähigem Material aufgebaut sind oder solches enthalten. Quellfähige Massen, etwa in Pulverform, können solche auf Cellulosebasis sein aber auch solche auf Basis synthetischer Werkstoffe. Solche Bänder ermöglichen einen kurzfristigen Feuchtigkeitszutritt zu dem quellfähigen Material, darüberhinaus ist durch den Einbau des quellfähigen Materials in solchem Bandmaterial ein einfacher Fertigungsablauf gewährleistet und sichergestellt, daß die die Kabelseele abzudichtenden Materialien auch nach der Herstellung des Kabels, dem Transport oder seiner Verlegung noch an den Stellen vorhanden sind, wo sie bei Feuchtigkeitseinbruch wirksam die Abstopfung der Schadensstelle bewirken.It when the implementation of the Invention the tape used is a swellable material containing and doped with metal particles is. Form the basis of such so-called source fleeces Layered plastic nonwovens, the layers of which swellable material are constructed or such contain. Swellable masses, for example in powder form, can but those based on cellulose are also those based synthetic materials. Such tapes allow one short-term moisture access to the swellable Material, moreover, by installing the swellable material in such strip material simple manufacturing process guaranteed and ensures that the cable core to be sealed Materials even after the manufacture of the cable, the Transport or its relocation still in place are present where they are effective in the event of moisture ingress cause the damage to be blocked.

Das neben dem quellfähigen Material ebenfalls in einem solchen Quellvlies eingelagerte leitfähige Material kann beispielsweise aus Metallflittern oder kurzen Fäden bestehen, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium, die übliche Wandstärke solcher Quellvliese stellt sicher, daß über die Kabellänge ein ständiger metallisch leitfähiger Kontakt zwischen dem metallischen Schirm des Kabels und der zur Querwasserdichtigkeit herangezogenen metallischen Hülle sichergestellt ist. This, in addition to the swellable material, also in one such swellable nonwoven conductive material for example made of metal tinsel or short threads consist, for example, of copper or aluminum The usual wall thickness of such swellable nonwovens ensures that a constant metallic conductive over the cable length Contact between the metallic shield of the cable and the metallic used for water resistance Cover is ensured.

Eine andere vorteilhafte Variante erfindungsgemäßer Ausführungsformen ist die, daß das Band ein quellfähiges Material enthaltendes und mit metallischen Fäden oder Streifen durchwirktes Vliesband ist. Der metallische Faden oder der Streifen, z. B. aus Aluminium oder Kupfer hergestellt, verläuft abwechselnd von einer Oberfläche des Bandes zur anderen, neben der gleichzeitigen, problemlosen Kontaktierung des metallischen Schirmes sowie der metallischen Hülle sichert diese Ausführungsform regelmäßige Querverbindungen längs der gesamten Kabelstrecke. Wie auch bei der ersten Ausführungsform werden mögliche Potentialdifferenzen noch längs des Kabels ausgeglichen besondere Maßnahmen zum Ausgleich von Potentialdifferenzen etwa im Muffenbereich, sind nicht mehr erforderlich.Another advantageous variant of the invention Embodiments is that the tape is a swellable Material containing and with metallic threads or Stripe is woven fleece tape. The metallic one Thread or the strip, e.g. B. made of aluminum or copper manufactured, runs alternately from one surface of the tape to the other, in addition to the simultaneous, easy contacting of the metallic shield and the metallic shell secures them Embodiment regular cross connections along the entire cable route. As with the first Possible potential differences are still embodiment along the cable balanced special measures to Compensation of potential differences, for example in the socket area, are no longer required.

Die Anordnung des erfindungsgemäßen Bandes im Schichtenaufbau des Kabels kann so getroffen sein, daß das quellfähiges Material und leitfähige Einlagen enthaltende Band in Kabellängsrichtung verläuft. Anstelle eines einzigen Bandes kann es oft zweckmäßig sein, an im Kabel gegenüberliegenden Seiten zwei oder mehr Bänder in Längsrichtung verlaufen zu lassen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn im Fertigungsprozeß auf zusätzliche Wickeleinrichtungen verzichtet werden soll.The arrangement of the tape according to the invention Layer structure of the cable can be such that the swellable material and conductive inserts containing tape runs in the longitudinal direction of the cable. Instead of Of a single volume, it can often be useful to at Cable opposite sides two or more tapes in Let it run longitudinally. This is particularly so then the case if in the manufacturing process on additional Winding devices should be dispensed with.

Man kann aber auch so vorgehen, daß das quellfähige Materialien und leitfähige Einlagen enthaltende Band wendelförmig den Schirm umgibt. Eine solche Bewicklung kann in Form einer geschlossenen Lage aufgebracht werden, man kann aber auch zwei Bänder jeweils gegenläufig und mit Abstand auf die Schirmung des elektrischen Kabels aufbringen, so daß sich als Bild eine sogenannte Kreuzwendel ergibt. Welche Form des Aufbringens auch gewählt wird, entscheidend ist, daß neben der Abstopfung durch eingelagertes quellfähiges Material eine ständige elektrische Verbindung zwischen dem Schirm und der die Querwasserdichtigkeit bewirkenden metallischen Hülle längs des Kabels sichergestellt ist.But you can also proceed so that the swellable Tape containing materials and conductive inlays helically surrounds the screen. Such a wrapping can be applied in the form of a closed layer but you can also turn two tapes in opposite directions and by far from the shielding of the electrical cable apply so that a so-called Kreuzwendel results. Whichever form of application is chosen, it is crucial that in addition to the plugging a permanent through swellable material electrical connection between the screen and the die Cross-water-proof metallic shell is ensured along the cable.

Die Erfindung sei anhand des in der Figur als Ausführungsbeispiel dargestellten elektrischen Mittel- oder Hochspannungskabels näher erläutert.The invention is based on the in the figure as Electrical medium shown embodiment or high-voltage cable explained in more detail.

Auf den z. B. aus miteinander verseilten oder verwirkten Einzeldrähten bestehenden Leiter 1 dieses Kabels ist die sogenannte innere Leitschicht 2, beispielsweise aus einem rußgefüllten Polymermaterial, aufextrudiert. An diese innere Leitschicht 2 schließt sich die elektrische Isolierung 3 an, beispielsweise aus einem vernetzten Polyethylen, sie wird abgedeckt von der sogenannten äußeren Leitschicht 4, im dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls aus einem rußgefüllten leitfähigen polymeren Material, wie Polyethylen oder eines seiner Copolymere.On the z. B. from stranded or forged individual wires existing conductor 1 of this cable, the so-called inner conductive layer 2 , for example made of a soot-filled polymer material, extruded. This inner conductive layer 2 is followed by the electrical insulation 3 , for example made of a cross-linked polyethylene, it is covered by the so-called outer conductive layer 4 , in the illustrated embodiment also made of a carbon-black conductive polymer material, such as polyethylene or one of its copolymers.

Über der äußeren Leitschicht 4 ist ein leitfähiges Band 5 angeordnet, beispielsweise ein durch Graphit oder Ruß leitfähig gemachtes Kreppapierband, gegebenenfalls in Kombination mit einem Quellvliesband. Dieses leitfähige Band 5 dient praktisch als Polsterschicht für den darüber befindlichen Schirm 6 aus z. B. Kupferdrähten, die von einer sogenannten Querleitwendel ebenfalls aus Kupfer umwickelt sind. Zur Abstopfung des Schirmbereiches und zur Verhinderung einer Fortleitung an einer Stelle in das Kabel eingedrungener Feuchtigkeit dient das erfindungsgemäß ausgebildete Band 7, auch Quellvlies, das mittels seiner beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium bestehenden Einlagen, wie Flitter oder Fäden begrenzter Länge oder eingewirkter Fäden oder Streifen, eine ständige Kontaktierung zwischen dem Schirm 6 und der über dem Band 7 angeordneten metallischen Hülle 8 gewährleistet. Diese metallische Hülle 8 ist beispielsweise ein an der dem Polyethylen-Außenmantel 9 zugekehrten Oberfläche mit einem Copolymer des Ethylens oder einem Schmelzkleber beschichtetes Aluminiumband, dessen Bandkanten einander überlappen und die im überlappungsbereich miteinander verklebt sind. Bei der Extrusion des Polyethylens des Außenmantels erfolgt nach Aufschmelzen der Beschichtung des Aluminiumbandes und Wiedererhärten nach dem Erkalten eine dauerhafte Verbindung mit dem Außenmantel.A conductive tape 5 is arranged above the outer conductive layer 4 , for example a crepe paper tape made conductive by graphite or carbon black, optionally in combination with a swellable nonwoven tape. This conductive tape 5 serves practically as a cushion layer for the screen 6 located above it from z. B. copper wires, which are also wrapped by a so-called transverse helix made of copper. The tape 7 designed according to the invention, also swellable nonwoven, is used to block the shield area and to prevent it from being passed on to the cable at one point, and also by means of its inserts, for example made of copper or aluminum, such as tinsel or threads of limited length or knitted threads or strips, ensures constant contact between the screen 6 and the metallic sheath 8 arranged above the band 7 . This metallic sleeve 8 is, for example, an aluminum tape coated on the surface facing the polyethylene outer jacket 9 with a copolymer of ethylene or a hot melt adhesive, the tape edges of which overlap one another and which are glued to one another in the overlap area. In the extrusion of the polyethylene of the outer jacket, a permanent connection to the outer jacket takes place after the coating of the aluminum strip has melted and has hardened again after cooling.

Claims

1. Längs- und querwasserdichtes elektrisches Energiekabel mit über der Leiterisolierung bzw. einer darüber befindlichen Leitschicht angeordnetem Schirm aus metallischen Drähten oder Bändern sowie einer geschlossenen metallischen Hülle als Querwassersperre im weiteren Schichtenaufbau, wobei der Schirmbereich bei Feuchtigkeitseinwirkung quellende Materialien enthält, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Schirmes mindestens ein quellfähiges Material und gleichzeitig leitfähige Einlagen enthaltendes Band vorgesehen ist.1. Longitudinally and transversely watertight electrical energy cable with a screen made of metallic wires or strips arranged above the conductor insulation or a conductive layer above it, and a closed metallic sheath as a cross water barrier in the further layer structure, the screen area containing swelling materials when exposed to moisture, characterized in that above the screen is provided with at least one swellable material and at the same time a tape containing conductive inserts.

2. Energiekabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Band ein quellfähiges Material enthaltendes und mit Metallpartikeln dotiertes Vliesband ist.2. Power cable according to claim 1, characterized characterized that the tape is a swellable Containing material and with metal particles doped fleece tape.

3. Energiekabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Metallpartikel Metallflitter oder Fäden begrenzter Länge sind.3. Power cable according to claim 2, characterized characterized in that the metal particles are metal flakes or threads of limited length.

4. Energiekabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Band ein quellfähiges Material enthaltendes und mit metallischen Fäden oder Streifen durchwirktes Vliesband ist. 4. Power cable according to claim 1, characterized characterized that the tape is a swellable Material containing and with metallic threads or strip of woven fleece.

5. Energiekabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet daß das quellfähige Materialien und leitfähige Einlagen enthaltende Band in Kabellängsrichtung verläuft.5. Power cable according to claim 1 or one of the following, characterized in that the swellable materials and conductive inserts containing tape runs in the longitudinal direction of the cable.

6. Energiekabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet daß das quellfähige Materialien und leitfähige Einlagen enthaltende Band wendelförmig den Schirm umgibt.6. Power cable according to claim 1 or one of the following, characterized in that the swellable materials and conductive inserts containing band helically surrounds the screen.

7. Energiekabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß zwei Bänder den Schirm in Form einer Kreuzwendel umgeben.7. Power cable according to claim 6, characterized characterized in that two bands form the screen surrounded by a cross helix.