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Hochspannungskabel mit gummiisolierten Adern Die Erfindung bezieht
sich auf ein- oder mehradrige Kabel mit Gummiisolierung. Werden derartige Kabel
mit höheren Spannungen betrieben, so müssen diese Adern mit einem Glimmschutz versehen
werden. Andernfalls würde sich Ozon bilden, welcher bekanntlich zur Zerstörung .des
elastischen Gummis führt. DerGlimmschutzbestehtbekanntlich aus einer leitfähigen
oder halbleitenden Schicht, die auf der oder den beiden Begrenzungsflächen der Gummiisolierung
angebracht ist. Es sind schon verschiedene Ausführungsformen von Hochspannungskabeln
mit halbleitender oder leitender Schicht bekannt. Will man die Kabel mit höheren
Spannungen, beispielsweise io kV, betreiben, so ist es erforderlich, daß die leitende
Schicht in allen Fällen zuverlässig dicht auf der Oberfläche der Isolierung aufliegt.
Diese Bedingung muß auch dann noch erfüllt sein, wenn das Kabel wiederholten starken
Biege-, Zug- und Verdrehungsbeanspruchungen unterworfen worden ist, wie das beispielsweise
bei Baggerkabeln der Fall ist. Die bekannten leitenden Schichten aus metallisiertem
Papier genügen dieser Bedingung nicht, da sie sich von der Isolierung abheben. Auch
Faserstoffbänder, in welche dünne Drähte hineingewoben sind, entsprechen nicht der
vorgenannten Bedingung. Besser verhalten sich bereits Faserstoffbänder, in welche
an Stelle der @dünnen Drähte I ahnfäden eingewebt sind, sofern man die Bänder gummiert
und durch Vulkanisation mit der Aderisolierung verbindet. Es sind auch bereits Kabel
bekanntgeworden, bei denen halbleitende Schichten, aus Gummi mit Zusatz von leitenden
Stoffen, wie Graphit oder Ruß, an den Begrenzungsflächen der Isolierung angeordnet.
und mit dieser
durch Vulkanisation zu einer gummihomogenen Masse
verbunden sind-(vgl. deutsche Patentschrift 634 10i). Eine derartige Schirmung erfüllt
zweifellos die vorgenannten Bedingungen auch dann, wenn das Kabel starken mechanischen
Beanspruchungen unterworfen wird. Andererseits ist es nachteilig, daß solche leitenden
Gummischichten aus fabrikatorischen Gründen nicht dun er ausgeführt werden können
als etwa 0,5 mm. Verwendet man also als innere und äußere Begrenzung der
Isolierung je eine solche Schicht von etwa 0,7 mm Stärke, so bedeutet dies,
daß bei einer Stärke,der eigentlichen Gummiisolierung von 4 mm die Wandstärke .der
gesamten Gummihülle um etwa 350/0 verstärkt werden muß. Dieser Verstärkung entspricht
außerdem ein erheblicher Mehraufwand für Zwickel- und Mantelwerkstoff, so daß solche
Kabel einen unnötig großen Durchmesser aufweisen und daher materialverschwendend
sind.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine elektrisch leitende
Abschirmung für die gummiisolierten Adern zu schaffen, die keine zusätzliche Verstärkung
der isolierten. Adern bedeutet. Gelingt dies, so wird das Kabel billig und leicht;
dabei weist es in elektrischer Beziehung die gleiche Güte auf wie ein Kabel mit
aufvulkanis.ierten Schichten aus halbleitendem Gummi.
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Die zu diesem Zweck angestellten Versuche haben folgendes ergeben:
Bringt man auf eine Ader, deren äußerste Isolierschicht aus einem nicht vulkanisierbaren
und daher ozonfesten Gummi besteht, einen an sich bekannten leitenden Anstrich,
etwa aus kolloidalgelöstem Graphit (Hydrocollag), auf, so weist diese Schicht eine
verhältnismäßig geringe Leitfähigkeit auf. Dies beruht offenbar darauf, daß der
unvulkanis@ierte Gummi ölige Bestandteile enthält, welche dtie einzelnen Teilchen
des leitenden Überzuges mehr oder weniger isolieren, so daß ein Stromübergang zwischen
den Teilchen sehr erschwert wird'. Daher kommt es, daß man mit derartigen Schichten
nicht immer die er§@trebte Wirkung erzielt. Bringt man andererseits auf die Oberfläche
einer vulkanisierbaren und vulkanisierten Ader eine Schicht aus Hydrocollag auf,
so ergibt sich eine weit bessere Leitfähigkeit. Unterwirft man nun eine solche Ader
mechanischen Beanspruchungen, denen das Kabel in der Praxis ausgesetzt ist, nämlich
Biege-, Zug-, Verdrehungs- und Schabebeanspruchungen, so ändert sich der Widerstand,
je nach Schärfe der Beanspruchung in stärkerem Maße, unter Umständen um mehrere
Zehnerpotenzen. Der Widerstand kann einen so hohen Wert erreichen, daß die Leitfähigkeit
der Schicht praktisch nicht mehr ausreicht, um den an sie gestellten Bedingungen
zu genügen.
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Bringt man jedoch einen leitenden Überzug der vorgenannten Art auf
eine Gummischicht auf, die zwar vulkanisierbar, aber noch nicht vulkanisiert ist,
und nimmt man dann .die Vulkanisation vor, so erhält man eine Schicht mit ausreichender
Leitfähigkeit. In diesem Fall diffundiert nämlich das leitende Material, etwa der
Ruß, in die Oberfläche des Gummis hinein. Dadurch wird erreicht, daß .die Schicht
fest an der Oberfläche haftet und ihren Widerstand auch bei rauher Behandlung nicht
so stark ändert, d'aß die Wirksamkeit der Schicht in Frage gestellt wird. Versuche
haben ergeben, daß an so behandelten Oberflächen auch bei hohen mechanischen Beanspruchungen
kein Glimmen auftritt.
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Gegenstand .der Erfindung ist somit ein Hochspannungskabel mit gummiisolierten
Adern, .deren Isolierung an einer oder !beiden Begrenzungsflächen mit einem -dicht
anliegenden leitenden oder halbleitenden Schirm als Glimmschutz versehen ist. Erfindungsgemäß
besteht dieser Schirm lediglich aus einer durch Diffusion von Graphit, Ruß od. dgl.
in die Oberfläche der Isolierung entstandenen leitenden oder halbleitenden Schicht.
Die Erzeugung einer derartigen Schicht kann in verschiedener Weise erfolgen. Beispielsweise
wird der Graphit in Form einer Kolloidlösung an die Begrenzungsfläche der Isolierung
herangebracht, und anschließend wird: .die Vulkanisation vorgenommen. Man kann auch
so vorgehen, daß man um den Leiter vor dem Aufbringen der Isolierung ein graphitiertes
Band legt; auch auf die äußere Oberfläche der Isolierung wird ein solches graphitiertes
Band aufgewickelt. Dann kann die Vulkanisation in bekannter Weise entweder frei
oder unter Blei erfolgen. Der Isoliergummi nimmt hierbei aus den. Graphithüllen
so viel Graphit in sich auf, daß seine Oberflächen eine ausreichende Leitfähigkeit
annehmen. Man kann sich auch damit begnügen, die äußere Oberfläche der Gummiisolierung
lediglich mit Graphit einzureiben oder anzustreichen. Wendet man außen ein graphitiertes
Band an, so kann man dies entweder als mechanischen Schutz auf der Ader belassen
oder aber auch nach beendeter Vulkanisation entfernen.
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Es wurde gefunden, daß die Diffusion des Graphits in die Gummiisolierung
auch dann noch stattfindet, wenn das Isoliermaterial bereits vorvulkanisiert ist,
sofern die Ader nach Aufbringung des Graphits erneut Temperaturen in der Höhe der
Vulkanisationstemperatur unterworfen wird. Wenn es, also geraten erscheint, .die
Adern zwecks Beseitigung .der Weichheit unid Verformbark:eit des aufvulkanisierten
Gummis vorab zu vulkanisieren, so steht dem nichts im Wege, @da in einem solchen
Fall die nachträglich zur Vulkanisation der Mäntel an- i gewendete Wärmebehandlung
für eine ausreichende Diffusion des Graphits in die Oberfläche der Adern sorgt.
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Die Erfindung ist auch bei solchen Kabeln anwendbar, die an Stelle
der Gummiisolierung eine Isolierung aus arnderen gummiähnlichen Stoffen, insbesondere
aus synthetischem Kautschuk oder dessen Mischpolymerisaten, aufweisen. Sie ist aber
auch bei Kabeln mit thermoplastischer Isolierung anwendbar, soweit bei diesen durch
eine der Vulkan@isierung entsprechende Wärmebehandlung die Diffusion des Graphits
ermöglicht werden kann.