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Elektrisches mehradriges Hochspannungskabel Bei Dreileiterkabeln ist
bereits vorgeschlagen «-orden, Zwischenwände zwischen den drei Adern vorzusehen.
Diese Zwischenwände sind bei den bekannten Ausführungen meistens aus Metall gebildet
und dienen als Leiter, und zwar teils zur Herstellung von Aquipotentialflächen,
teils zur Ableitung der Wärme. Es ist anderseits auch schon vorgeschlagen worden,
Zwischenwände aus Isolierstoff vorzusehen. Hierbei kommt den Zwischenwänden jedoch
nur die Aufgabe zu, die in den Kabeln vorgesehenen Leiter isolierend voneinander
zu trennen. Es gibt auch schon Kabel mit drei Leitern, bei denen die zwischen den
Leitern vorhandenen Räume mit ölgetränktem Papier oder mit einer anderen Isoliermasse
ausgefüllt sind, um ein im Profil rundes Kabel zu erhalten. Bei diesen Kabeln ist
jedoch meist nichts vorgesehen, um der Ausdehnung und Zusammenziehung der getränkten
Masse Rechnung zu tragen, so daß sich leere Räume- zwischen der Decklage und den
Leitern bilden können, sobald sich das Kabel abkühlt, wodurch die Güte der Isolierung
und die Fähigkeit des Kabels, höhere Spannungen aufzunehmen, vermindert wird.
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Anderseits gibt es schon Kabel zur Übertragung elektrischer Ströme
von hohen Spannungen mit einem einzigen hohlen Kern. Bei diesen Einleiterkabeln
sind um den hohlen Kern die den Leiter bildenden Drähte von kleinem Querschnitt
verseilt, um welche ein Isolierstoff, beispielsweise Papier, aufgewikkelt ist, welches
dann mit einem Bleimantel umgeben wird. Der hohle Kern wird mit 01
gefüllt,
das zur Tränkung des Isolierstoffes bestimmt ist. Wenn sich das Kabel betriebsmäßig
abwechslungsweise erwärmt und abkühlt, kann das Öl sich ausdehnen und zusammenziehen,
indem es nach den zu diesem Zweck vorgesehenen entsprechenden Vorratsbehältern hin-
oder von diesen abfließt. Bei Anordnung von drei hohlen Kernen in einer einzigen
Decklage würde man indessen ein zu teures Kabel besonders mit Rücksicht auf den
großen Durchmesser und auf die notwendige Menge der Materialien erhalten.
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ach der Erfindung wird ein mehradriges Kabel geschaffen, das alle
Vorteile für einen Umlauf des Öles aufweist und genügend große Zwischenräume für
das Öl enthält und bei welchem ungefähr der gleiche Durch tnesser und -der gleiche
Umriß wie bei der gewöhnlichen Bauart mit guter Isolierung beibehalten wird. Erfindungsgemäß
wird dieses dadurch erreicht, daß die Kanäle für das C51 durch Anordnung von zwischen
den isolierten Leitern liegenden, den Windungen der verseilten Leiter folgenden,
nichtmetallischen Zwischenwänden gebildet werden.
Diese Zwischenwände
und die Leiter sind dann noch von einer Isolierdecklage umgeben, über der dann der
Bleimantel liegt.
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Der Erfindungsgegenstand ist in einer Ausführungsform eines dreiadrigen
Kabels in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt: Abb. r ein Ende eines Kabels
in perspektivischer Ansicht, Abb.2 einen Querschnitt durch ein Kabel, Abb. 3 eine
seitliche Ansicht der Kabelseele, Abb. 4 eine schematische Ausführung eines Kabelquerschnittes.
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Jeder der drei getrennten Leiter 5, 6 und 7 ist von einer Wicklung
aus Isolierstoff ä, beispielsweise von*mit 01 getränktem Papier, umgeben.
Die Leiter sind in Winkeln von z2o° zueinander angeordnet und schraubenförmig verseilt
(Abb. 3). Die Ganghöhe der Windungen hängt von den Abmessungen der Leiter und ihrer
Isolierung ab. Für die stärksten Leiterquerschnitte wird eine Ganghöhe von 6o bis
9o cm genügen.
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Wenn die drei Leiter im Dreieck aalgeordnet sind und wenn sich ihre
Isolierlagen untereinander berühren und über dem Ganzen eine äußere Decklage angeordnet
wird, wie das Abb.4 zeigt, so ist offensichtlich der Querschnitt des Kabels bei
Leitern von bestimmten Abmessungen ein Minimum, und es ergeben sich kleine Durchgänge
9, durch welche das 01 fließen kann. Trotzdem sich hierbei ein Minimalquerschnitt
für den Leiter von gegebenen Abmessungen ergibt, weist doch diese Ausführung Unvollkommenheiten
für ein Hochspannungskabel aus zwei Gründen auf, nämlich dadurch, daß die Kanäle
für das 01 zu klein sind, und dadurch, daß das Kabel in -seiner Gesamtheit
seiner Form wegen nicht geeignet ist, durch Schächte und unterirdische Kanäle gezogen
zu werden.
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Die Ölkanäle im Kabel müssen so groß sein, daß sie dem durchfließenden
01keinenbeträchtlichen Widerstand bieten, denn das Vorhandensein eines ölfreien
Hohlraumes an irgendeiner Stelle des Kabels kann ernstliche Schädigungen verursachen.
Um die Bildung von derartigen Hohlräumen im Kabel beim Abkühlen zu verhindern, ist
es praktisch notwendig, den hydrostatischen Druckverlust des Öles zu begrenzen,
das von den Vorratsbehältern zu den verschiedenen Teilen des Kabels fließt.
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Bezeichnet man mit a die für eine, Längseinheit bei einer gegebenen
Temperatur erforderliche Ölmenge, so wird die für einen Teil von der Länge 1 erforderliche
Menge gleich a # 1 sein. Betrachtet man einen Kabelabschnitt, der einen am äußeren
Ende vorhandenen Speisebehälter hat, so wird das in den Kabelkanal fließende
01 gleich d # l sein in der Nähe des Behälters und gleich Null am
äußeren Ende. Für eine unendlich kleine Länge dx wird der Druckverlust durch folgende
Formel ausgedrückt: dp-b#g#dx, wobei b ein Widerstandskoeffizient beim Durchfließen
des Kabelkanales und g die Ölmenge ist, -die durch den Kanal im betrachteten Punkt
durchfließt. Wenn sich dieser Punkt in der Entfernung x von dem Speisebehälter befindet,
so wird sich ergeben: g-a1-ax. Wenn man diesen Wert in die vorgenannte Formel einsetzt,
ergibt sich: dp-b (al-ax) dz.
Durch Integrieren erhält man:
An der entsprechenden Stelle am äußeren Ende des Abschnittes, wo x= 1 ist,
ergibt sich:
Diese Formel gibt den Druckverlust für die ganze Kabellänge an und zeigt, daß der
Druckverlust pnoporüonal ist dem Koeffizienten b und dem Quadrat der Länge des Abschnittes.
Der Koeffizient b ändert sich in einem viel größeren Verhältnis im Vergleich zu
den Veränderungen des Querschnittes des Kabeldurchlaufes, so daß sich bei Verdoppelung
der Oberfläche dieses Querschnittes ein viel kleinerer Wert für den Koeffizienten
ergibt als die Hälfte seines ursprünglichen Wertes. Man kann also die Länge 1 um
4o Prozent vergrößern, womit sich die Anschaffungskosten der teuren, am äußeren
Ende jedes Kabelabschnittes anzubringenden Vorrichtung vermindern.
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Um dem Durchlauf für das 01 geeignete Abmessungen zu geben, und um
auch die Dreiecksform des Kabels zu vermeiden, werden nach der Erfindung für ein
Kabel mit drei Leitern Zwischen- oder Trennwände to, zz und i2 angebracht, wie sie
in Abb. 2 und 3 dargestellt sind. Diese aus Isolierstoff, beispielsweise aus getränktem
Papier, bestehenden Zwischenwände sind Rücken an Rücken zueinander auf der ganzen
Länge des Kabels angeordnet. Sie sind von einer derartigen Breite, daß sie, in die
gezeichnete Form gebogen, mit ihren Endflächen auf einem Kreis liegen, der die oberste
Isolierlage der drei Leiter berührt. Die zur Bildung der Kanäle für das Öl benutzten
und zwischen den Leitern angeordneten Zwischenwände vermehren die elektrische Festigkeit
zwischen zwei
Leitern. Jede Zwischenwand ist so angeordnet, daß
je ein Leiter für sich eingeschlossen und von den andern getrennt ist.
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Die Zwischenwände sind verhältnismäßig dünn, aber so fest, daß sie
die Gürtelisolation und den Bleimantel tragen, ohne zu knicken. Um ihre Kanten ist
nämlich, sich auf sie abstützend, eine aus mit 01 getränktem Papier 13 in
Windungen aufgewickelte Gürtelisolation vorgesehen. Da die zwischen den in Windungen
verseilten Leitern angeordneten Zwischenwände sich ebenfalls in Windungen erstrecken,
kann das Papier 13 sehr genau um die Ränder aufgewickelt werden, ohne sie zusammenzudrücken.
Das ist deshalb von großer Wichtigkeit, da die Form des Umfanges dadurch beibehalten
wird. Außerdem kann das Kabel je nach den Erfordernissen gebogen werden, ohne daß
die Zwischenwände beschädigt oder Hindernisse für das Durchfließen des Öles geschaffen
werden. Da die einzelnen Papierlagen der Schicht 13 dünn sind und sehr dicht auf
die sechs gleich weit entfernten Stützpunkte aufgewickelt werden können, wird die
sich hieraus ergebende Form im wesentlichen einen sechseckigen Querschnitt haben.
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An den Stellen, wo das Papier sich über die Adern erstreckt, wird
die Oberfläche ein wenig mehr abgerundet sein als an den Stellen, wo es über die
Ränder der Zwischenwände läuft. Das Papier wird unmittelbar von den Adern in den
Zwischenwänden gehalten. Um die aus dieser Papierwicklung bestehende Gürtelisolation
ist ein Bleimantel 1:I gepreßt, der ebenso wie die Kabelverbindungen dicht sein
muß, um das Öl in den Kanälen im Innern des Kabels zurückzuhalten. Der Bleimantel
wird, wie üblich, durch eine runde Matrize gepreßt und zieht sich bei der Abkühlung
von selbst auf die abgerundete Sechseckform zusammen. Die durch die Erfindung vervollkommnete
Ausführung von Hochspannungskabeln hat den Vorteil, daß die Kanäle für das Öl einen
fast doppelt so großen Querschnitt haben als diejenigen nach Abb. ,I. Infolgedessen
können die Vorratsbehälter in sehr großen Abständen angeordnet werden. Außerdem
werden die beträchtlichen Vorteile für das Kabel ohne empfindliche Vermehrung der
Herstellungskosten .im Vergleich zur früheren Herstellung erhalten. Das verbesserte
Kabel hat auch die erforderliche Biegsamkeit, damit es in Schächte-und Kanäle ohne
Beschädigung eingeführt werden kann.