DE899524C - High voltage electrical cable - Google Patents

Description

Elektrisches Hochspannungskabel Die Erfindung bezieht sich auf Hochspannungskabel, welche mit ölimprägniertem Papier isoliert sind.High-voltage electrical cable The invention relates to high-voltage cables, which are insulated with oil-impregnated paper.

Zweck der Erfindung ist es, eine möglichst gleichmäßige Durchtränkung der Kabelisolation auch unter wechselnden Betriebsverhältnissen zu erzielen. Es ist bereits bekannt, bei ölimprägnierten Kabeln die Papierisolation für andere Zwecke abzustufen. So ist schon vorgeschlagen worden, die Dichte des Papiers und .damit die Dielektrizitätskonstante zunehmen zu lassen, je näher die betreffende Schicht dem Stromleiter liegt. Ferner ist es schon bekanntgeworden, eine Abstufung nach der Durchlässigkeit des Papiers vorzunehmen, und zwar in der Weise, daß das Papier mit geringster Durchlässigkeit in unmittelbarer Berührung mit dem Leiter und dasjenige größter Durchlässigkeit in den äußeren Lagen angeordnet ist. Hierbei ist an die Durchlässigkeit unter dem Einfluß eines hydraulischen; Druckes gedacht und nicht an das Maß der Absorption des Öles in dem Papier.The purpose of the invention is to achieve an impregnation that is as uniform as possible the cable insulation even under changing operating conditions. It is already known to use paper insulation for other purposes in oil-impregnated cables to graduate. So has already been suggested, the density of the paper and .that to let the dielectric constant increase the closer the layer in question the conductor. Furthermore, it has already become known, a gradation according to make the permeability of the paper in such a way that the paper with the lowest permeability in direct contact with the conductor and that greatest permeability is arranged in the outer layers. Here is to the Permeability under the influence of a hydraulic; Pressure thought and not the degree of absorption of the oil in the paper.

Gemäß der Erfindung werden bei einem ölimprägnierten elektrischen Kabel mit mAreren Papierisolationsschichten unterschiedlicher Dichte die Papierschichten in ihrer-Didhte und ihrenv Absorptionsvermögen vom Leiter nach außen, zu derart abgestuft, daß in der am Leiter liegenden Schicht die Dichte am kleinsten und, das Absorptionsvermögen am größten und in der äußersten Schicht die Dichte am größten und das Absorptionsvermögen am kleinsten ist.According to the invention are in an oil-impregnated electrical Cable with different layers of paper insulation of different densities Layers of paper in their didhte and their absorption capacity from the conductor to the outside, too graded that in the layer lying on the conductor the density is lowest and that The greatest absorption capacity and the greatest density in the outermost layer and the absorbency is smallest.

Es lassen sich verschiedene Papiersorten herstellen, die eine bestimmte Dichte, aber verschiedenes Absorptionsvermögen besitzen. Die Dichte des Papiers gibt ein Maß für die Ölmenge an, die nach vollständiger Imprägnation des Kabels. im Papier zurückgehalten wird. Diese Ölmenge ist von dem Absorptionsvermögen des Papiers. vollkommen unabhängig. Durch das Absorptionsvermögen ist die Schnelligkeit, mit .der das Papier das Öl aufsaugt, bestimmt.Different types of paper can be produced to meet a specific Have density, but different absorption capacities. The density of the paper indicates a measure of the amount of oil that is required after complete impregnation of the cable. is retained in the paper. This amount of oil depends on the absorption capacity of the Paper. completely independent. Due to the absorption capacity, the speed, with which the paper soaks up the oil.

Die Kurven der Abb. r zeigen für, zwei verschiedene Papiersorten die Menge des vom, Papier absorbierten Öls in Abhängigkeit von der Zeit.. Die Kurve A gilt für ein Papier mit großer Dichte und hohem Absorptionsvermögen, während die Kurve B für ein Papier mit geringer Dichte und- geringem Absorptionsvermögen gilt. Es ist aus; den Kurven deutlich zu ersehen, daß das Papier A das Öl zwar schneller absorbiert, aber am 'Schluß der Imprägnation eine geringere Ölmenge als da's Papier B' enthält.The curves in Fig. R show, for two different types of paper, the Amount of oil absorbed by the paper as a function of time .. The curve A is for a high density, high absorbency paper, while the Curve B for a paper with low density and low absorbency applies. It's over; The curves clearly show that the paper A removes the oil faster absorbs, but at the end of the impregnation a smaller amount of oil than the paper B 'contains.

Gemäß der Erfindung soll das Papier im. Kabel, wie aus Abb.2 ersichtlich, abgestuft sein. Die Kurve C gilt für das Papier in der Nähe des Kabelkernes. Es hat das größte Absorptionsvermögen und die geringste Dichte. Die weiter nach außen liegen,-den Papierschichten D und E besitzen geringeres' Absorptionsvermögen: und größere Dichte. Das in den äußersten Lagen befindliche Papier, für das die Kurve E gilt, hat das geringste Absorptionsvermögen; und die höchste Dichte.According to the invention, the paper in. Cable, as can be seen in Figure 2, be graded. Curve C applies to the paper near the cable core. It has the greatest absorption capacity and the lowest density. The further to the outside lie, -den paper layers D and E have lower 'absorption capacity: and greater density. The paper in the outermost layers for which the curve E applies, has the lowest absorption capacity; and the highest density.

Durch die erfindungsgemäße Abstufung der Papierisolation wird erreicht, daß, die Imprägnierung in allen Schichten der Isolation gleichmäßig erfolgt, da in allen Schichten ungefähr zur gleichen Zeit die Ölabsorption den Endwert erreicht.The inventive gradation of the paper insulation is achieved that the impregnation takes place uniformly in all layers of the insulation, because the oil absorption reaches the final value in all layers approximately at the same time.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kabels können verschiedene Imprägnierungsverfahren und besonders geeignete Behandlungsmethoden angewendet werden, wie sie im folgenden näher beschrieben sind. Bei einem Kabel mit Papierisolation zeigt sich, daß -die einzelnen Windungen des. Papiers schmale radiale Zwischenräume frei lassen und das außerdem zwischen den Stoßstellen aufeinanderfolgender Wicklungen des Bandes schmale Längsspalten entstehen. Diese Zwischenräume und Längsspalten bilden Kapillarkanäle, welche sich mit Öl zu füllen versuchen und dabei alle Teile der Isolation mit dem Tränkmittel versorgen.Various impregnation processes and particularly suitable treatment methods, as described in more detail below, can be used to produce the cable according to the invention. In the case of a cable with paper insulation, it can be seen that the individual turns of the paper leave narrow radial gaps free and that, in addition, narrow longitudinal gaps arise between the joints of successive windings of the tape. These gaps and longitudinal columns form capillary channels which try to fill with O il and thereby provide all parts of the insulation with the impregnating agent.

Die Menge des von; diesen Kanälen in einem bestimmten Zeitraum angezogenen Öles kann ganz beträchtlich sein. Die Folge ist, daß. infolge der Viskosität des Öles und des Reibungswiderstandes des Kanals ein beträchtlicher hydraulischer Druckabfall auftreten kann. Es wird also die Kapildarwirkung verringert und der ölfluß vermindert, so daß der Fall eintreten kann, daß das Papier das Tränkmittel schneller aufsaugt, als es durch die Kanäle nachfließen kann. Es entstehen: daher Hohlräume, welche für das. Kabel schädlich sind.The amount of the from; these channels attracted in a certain period of time Oil can be quite substantial. The consequence is that. due to the viscosity of the Oil and the frictional resistance of the channel a considerable hydraulic pressure drop can occur. So the capillary action is reduced and the oil flow reduced, so that the case can occur that the paper absorbs the impregnating agent more quickly, than it can flow through the canals. There arise: therefore cavities, which for that. Cable are harmful.

Diese Wirkung tritt währende des Betriebes des Kabels mehr an. den Stellen auf, welche vom Leiter weiter entfernt sind, weil dort die Länge der Kanäle und infolge des Temperaturabfalles vom Leiter zur Bewehrung auch die Viskosität .des Öles größer ist.This effect occurs more while the cable is in operation. the Place which are further away from the ladder because that is where the length of the ducts is and as a result of the temperature drop from the conductor to the reinforcement, also the viscosity .the oil is larger.

Es ist daher erforderlich, die Geschwindigkeit, mit der das Öl vom Papier an diesen Stellen des Kabels aufgesogen wird, zu verringern. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Dichte des Papiers, - d. h. der Zellulosegehalt, erhöht wird. Gleichzeitig wird .dabei die Größe der, zu imprägnierenden Zwischenräume verringert und gleich falls die prozentuale Größe der unimprägriierten Stellen. Wegen der Sc'hwieri'gkeit der Herstellung von Papier hoher Dichte wird vorgeschlagen, Papier mit kalandrierten Oberflächen zu verwenden, welches ebenfalls die Eigenschaft hat, die Geschwindigkeit für die Absorption des Öles. zu verringern. Außerdem erhöht es die Kapillaran.ziehung der Wände der Kanäle.It is therefore necessary to check the speed at which the oil is flowing from the Paper is soaked up at these points on the cable, to reduce. According to the invention this is achieved in that the density of the paper - i. H. the cellulose content, is increased. At the same time, the size of the spaces to be impregnated decreased and likewise the percentage size of the unimpregnated places. Because of the difficulty of making high-density paper, it is suggested that To use paper with calendered surfaces, which also has the property has the speed for the absorption of the oil. to reduce. Also increased it is the capillary attraction of the walls of the canals.

Während des Imprägnierungsvorganges können leicht Hohlräume oder Lufteinschlüsse entstehen, welche die Ionisierung erleichtern, da die einzelnen Schichten des Papiers im allgemeinen nicht. gleichmäßig schnell durchtränkt werden. Dies würde allerdings keine Rolle spielen, wenn: man für die Imprägnation eine beliebig lange Zeit zur Verfügung hat. In der Praxis steht aber nur eine- beschränkte Zeit zur Imprägnation zur Verfügung. Demnach ist es wichtig, daß die Durchtränkung so schnell wie möglich vor sich geht. Dies steht zwar in Widerspruch mit der Bedingung, daß die Kanäle dauernd gefüllt bleiben, und es ist daher erforderlich, einen Kompromiß zufinden. DieelektrischeBeanspruchung im ganzen Querschnitt der Isolation des Kabels nimmt vom Leiter nach,der umhüllenden Bewehrung zu nach einem logarithmischen Gesetz ab. Das dem Leiter benachbarte Papier ist daher höheren Beanspruchungen ausgesetzt als im Bereich der Bewehrung. Bei einer gleichmäßigen Durchtränkung tritt daher in dem inneren Bereich eine schnellere Ermüdung ein.During the impregnation process, voids or air pockets can easily occur arise, which facilitate the ionization, as the individual layers of the paper generally not. soaked evenly and quickly. This would, however do not play a role if: you have an arbitrarily long time for the impregnation Has available. In practice, however, there is only a limited time for impregnation to disposal. It is therefore important that the impregnation is carried out as quickly as possible going on. This is in contradiction with the condition that the channels remain filled continuously and it is therefore necessary to find a compromise. The electrical stress in the entire cross-section of the insulation of the cable increases from the conductor to the enveloping reinforcement according to a logarithmic law. The paper adjacent to the conductor is therefore exposed to higher stresses than in the area of reinforcement. With a uniform impregnation therefore occurs in the inner area a faster fatigue.

Die Erfindung bezweckt, die Ermüdungszeit gleichmäßig zu gestalten., und dies wird erreicht durch eine Abstufung der Dichte und des Absorptionsvermögens der Papierisolation in der Weise, daß die unmittelbar in der Nähe des Leiters angeordneten Lagen eine geringere Dichte und: stärkeres Absorptionsvermögen erhalten als die weiter entfernt liegenden. Zum Beispiel kann bei einem Kabel die innerste Lage mit einer radialen Stärke von 1,5 Einheiten eine relative Dichte von o,9o, die mittlere Lage eine Stärke von 2;o Einheiten und eine relative Dichte von. o,98 und. die äußere Lage eine radiale Stärke von 2,o Einheiten und eine relative Dichte von 1,04 erhalten.The invention aims to make the fatigue time uniform., and this is achieved by grading the density and the absorbency the paper insulation in such a way that the arranged in the immediate vicinity of the conductor Layers have a lower density and: have a higher absorption capacity than that further away. For example, the innermost layer of a cable can include a radial strength of 1.5 units a relative density of 0.9o, the mean Location has a strength of 2; o units and a relative density of. o, 98 and. the outer Location obtained a radial strength of 2.0 units and a relative density of 1.04.

Nach obigem ist die Abstufung für den Imprägnierungsvorgang von großer Wichtigkeit. Es ist allgemein üblich, beim Beginn der Imprägnierung Vakuum anzuwenden, so daß das Tränköl vom äußeren Umfang der Isolation allmählich nach innen wandert. Sind bei diesem Verfahren alle Papierschichten von gleicher Dichte und Porosität, so folgt, daß der Ölgehalt der inneren Lagen im Verhältnis zu dem der äußeren. Lagen. unzureichend ist, wenn das Kabel aus dem Ölbad entfernt und in! Betrieb genommen wird. Dadurch treten zwei schädliche Wirkungen auf. Wie bereits erwähnt, ist einerseits die Ermüdungsdauer der inneren Papierschicht gegenüber der äußeren viel geringer, und andererseits. können die inneren Lagen den äußeren so viel Öl entziehen, daß in deren Bereich die Kanäle austrocknen. Wird jedoch die Dichte der äußeren Papierlagen erhöht, so wird der Fluß des Tränkmittels zu den inneren Lagen. beschleunigt und die zur Imprägnierung der verschiedenen Lagen erforderliche Zeit wird derart, daß alle Lagen annähernd gleichmäßig durchtränkt sind, wenn das Kabel aus der Tränkflüssigkeit entfernt wirrt. Die Fortsetzung des Imprägnierungsvorganges, die sich nicht vermeiden läßt, steht daher unter gleichen Bedingungen.According to the above, the gradation for the impregnation process is great Importance. It is common practice at the beginning of the impregnation Apply vacuum so that the impregnating oil gradually moves away from the outer periphery of the insulation migrates inwards. In this process, all paper layers are the same Density and porosity, it follows that the oil content of the inner layers in proportion to that of the outer. Locations. is insufficient when the cable is removed from the oil bath and in! Is put into operation. This results in two harmful effects. As already mentioned, on the one hand, the fatigue life of the inner paper layer is opposite the outer much lower, and on the other hand. the inner layers can be the outer Withdraw so much oil that the ducts dry out in their area. However, if the The density of the outer paper layers increases, so the flow of the impregnating agent to the inner layers. accelerated and that required to impregnate the various layers Time is such that all layers are soaked almost evenly, if that Cable tangled away from the soaking liquid. The continuation of the impregnation process, which cannot be avoided is therefore subject to the same conditions.

Die einzelnen Vorgänge bei der Herstellung des Kabels gehen vorzugsweise in. folgender Reihenfolge vor sich: Das Kabel und der Tränkbehälter werden so lange evakuiert, bis ein praktisches Höchstmaß an Vakuum erreicht ist. Dann wird das Kabel in ein gasfreies Öl eingetaucht, welches den Tank allmählich füllt. Darauf wird das Öl so lange unter Druck gesetzt, bis das Kabel etwa zu 95 % imprägniert ist, was durch eine Prüfung festgestellt werden kann. Hierauf wird der Druck entfernt, bei atmosphärischem Druck eine erneute Prüfung vorgenommen und Vakuum angelegt, bis. der Gasgehalt auf einen vernachlässigbaren Wert gesunken ist. Nun wird das Ganze von neuem unter Druck gesetzt, geprüft und die Abkühlung eingeleitet. Wenn die Temperatur auf etwa ro° C über der atmosphärischen Temperatur gesunken ist, wird der Druck aufgehoben, und Vakuum angelegt, bis der Gasgehalt erneut auf einen v ernachlässigbaren Wert und die Temperatur auf etwa a° C über Raumtemperatur gesunken ist. Der Tränkkessel wird dann geöffnet und das Kabel so schnell wie möglich zur Bleipresse gebracht und mit der Bewehrung umgeben.The individual processes in the manufacture of the cable are preferred in the following order in front of you: The cable and the drinking container are so long evacuated until a practical maximum vacuum is achieved. Then the cable immersed in a gas-free oil, which gradually fills the tank. On it will the oil is put under pressure until the cable is about 95% impregnated, what can be determined by an examination. Then the pressure is removed, a new test is carried out at atmospheric pressure and a vacuum is applied, until. the gas content has dropped to a negligible level. Now that will The whole thing was pressurized again, checked and the cooling initiated. if the temperature has dropped to around ro ° C above atmospheric temperature, the pressure is released, and vacuum is applied until the gas content is again on a v negligible value and the temperature has dropped to about a ° C above room temperature is. The drinking kettle is then opened and the cable connected as quickly as possible Brought lead press and surrounded with reinforcement.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: Ölimprägniertes elektrisches Hochspannungskabel mit mehreren Papierisolationsschichten unterschiedlicher Dichte, dadurch, gekennzeichnet, daß die Papierschichten in ihrer Dichte und ihrem Absorptionsvermögen vom Leiter nach außen zu derart abgestuft sind, daß, in. der am Leiter liegenden Schicht die Dichte am kleinsten und das Absorptionsvermögen am größten. und in der äußersten Schicht die Dichte am größten. und das Absorptionsvermögen am kleinsten ist. z. Elektrisches Kabel nach Anspruch, z, dadurch gekennzeichnet, .daß die Isolation aus drei Lagen besteht, von denen .die innere von geringerer radialer Schichtdicke ist als die äußere.PATENT CLAIMS: Oil-impregnated electrical high-voltage cable with several paper insulation layers of different densities, characterized in that, that the paper layers in their density and their absorption capacity from the conductor to the outside are graded in such a way that, in. The layer lying on the conductor The smallest density and the greatest absorption capacity. and in the extreme Layer the density at its greatest. and the absorbency is smallest. z. Electrical cable according to Claim, z, characterized in that the insulation consists of three layers, of which the inner one has a smaller radial layer thickness is than the outer.