DE903225C - High voltage cable with rubber-insulated cores - Google Patents

High voltage cable with rubber-insulated cores

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DE903225C
DE903225C DEA8178D DEA0008178D DE903225C DE 903225 C DE903225 C DE 903225C DE A8178 D DEA8178 D DE A8178D DE A0008178 D DEA0008178 D DE A0008178D DE 903225 C DE903225 C DE 903225C
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DE
Germany
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rubber
insulation
graphite
conductive
conductive material
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Expired
Application number
DEA8178D
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German (de)
Inventor
Dr-Ing Ernst Kirch
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AEG AG
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AEG AG
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00Power cables
    • H01B9/02Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients
    • H01B9/027Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients composed of semi-conducting layers

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  • Organic Insulating Materials (AREA)

Description

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.High-voltage cables with rubber-insulated cores The invention relates to single-core or multi-core cables with rubber insulation. If such cables are operated with higher voltages, these cores must be provided with a corona protection. Otherwise ozone would form, which is known to destroy the elastic rubber. As is known, the anti-corrosive protection consists of a conductive or semiconducting layer which is applied to one or both of the boundary surfaces of the rubber insulation. Various embodiments of high-voltage cables with a semiconducting or conductive layer are already known. If the cables are to be operated at higher voltages, for example 10 kV, it is necessary that the conductive layer rests reliably and tightly on the surface of the insulation in all cases. This condition must still be met even if the cable has been subjected to repeated strong bending, tensile and twisting loads, as is the case, for example, with excavator cables. The known conductive layers made of metallized paper do not meet this requirement because they stand out from the insulation. Fiber tapes into which thin wires are woven also do not meet the aforementioned condition. Fiber tapes, in which instead of thin wires, thread threads are woven in, behave better, as long as the tapes are rubberized and connected to the core insulation by vulcanization. Cables are also already known in which semiconducting layers, made of rubber with the addition of conductive substances such as graphite or carbon black, are arranged on the boundary surfaces of the insulation. and are connected to this by vulcanization to form a homogeneous rubber mass (cf. German patent specification 634 10i). Such a shield undoubtedly fulfills the aforementioned conditions even if the cable is subjected to strong mechanical stresses. On the other hand, it is disadvantageous that such conductive rubber layers, for manufacturing reasons, cannot be made smaller than about 0.5 mm. If one uses such a layer of about 0.7 mm thickness as the inner and outer boundary of the insulation, this means that with a thickness of the actual rubber insulation of 4 mm, the wall thickness of the entire rubber cover is reinforced by about 350/0 got to. This reinforcement also corresponds to a considerable additional expense for gusset and sheath material, so that such cables have an unnecessarily large diameter and are therefore wasteful of material.

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.The invention has set itself the task of an electrically conductive Provide shielding for the rubber-insulated wires that do not require additional reinforcement the isolated. Veins means. If this succeeds, the cable becomes cheap and light; it has the same electrical quality as a cable vulcanized layers of semiconducting rubber.

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.The tests carried out for this purpose have shown the following: If you put on a vein, the outermost insulating layer of a non-vulcanizable and therefore ozone-resistant rubber, a known conductive paint, for example from colloidally dissolved graphite (hydrocollag), this layer has a relatively low conductivity. This is apparently due to the fact that the unvulcanized rubber contains oily components which form the individual particles more or less isolate the conductive coating, so that a current transfer between the particles are made very difficult '. Hence it is that one with such layers not always achieved the desired effect. On the other hand, if you bring it to the surface a vulcanizable and vulcanized vein on a layer of Hydrocollag, this results in a far better conductivity. If one now submits such a vein mechanical stresses to which the cable is exposed in practice, namely Bending, tensile, twisting and scraping loads, the resistance changes, depending on the severity of the stress to a greater extent, possibly by several Powers of ten. The resistance can reach such a high value that the conductivity the layer is practically no longer sufficient to meet the conditions imposed on it to suffice.

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.However, if a conductive coating of the aforementioned type is applied a rubber layer that can be vulcanized, but not yet vulcanized, and if you then do the vulcanization, you get a layer with sufficient Conductivity. In this case, namely, diffuses the conductive material, such as the Soot, into the surface of the rubber. It is thereby achieved that .the layer adheres firmly to the surface and does not resist even with rough treatment changes so much that the effectiveness of the layer is called into question. try have shown that surfaces treated in this way even under high mechanical loads no glow occurs.

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.The subject of the invention is thus a high-voltage cable with rubber-insulated Cores, .whose insulation on one or! Both boundary surfaces with a -tight adjacent conductive or semiconductive screen is provided as a corona protection. According to the invention If this screen consists only of a diffusion of graphite, soot or the like. conductive or semiconductive layer created in the surface of the insulation. Such a layer can be produced in various ways. For example the graphite in the form of a colloid solution is attached to the boundary surface of the insulation brought up, and then:. the vulcanization is carried out. One can also proceed in such a way that a graphitized wire is placed around the conductor before the insulation is applied Tape lays; this is also graphitized on the outer surface of the insulation Tape wound up. Then the vulcanization can either be free in a known manner or under lead. The insulating rubber takes this out of the. Graphite shells so much graphite in itself that its surfaces have sufficient conductivity accept. You can also be content with the outer surface of the rubber insulation just rub or paint with graphite. If you turn a graphitized one on the outside Tape on, you can either leave this on the wire as mechanical protection or remove it after vulcanization is complete.

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.It was found that the diffusion of the graphite into the rubber insulation also takes place when the insulation material has already been vulcanized, provided that after the graphite has been applied, the vein again has temperatures at the level of Vulcanization temperature is subjected. If it seems advisable, .the Cores for the purpose of eliminating the softness and deformability: after the vulcanized To vulcanize rubber in advance, nothing stands in the way, @da in such a In the case of the subsequent heat treatment used to vulcanize the jackets ensures sufficient diffusion of the graphite into the surface of the veins.

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.The invention is also applicable to cables in place the rubber insulation an insulation made of other rubber-like materials, in particular made of synthetic rubber or its copolymers. but she is Can also be used for cables with thermoplastic insulation, provided that they are through a heat treatment corresponding to the vulcanization the diffusion of the graphite can be made possible.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: T. -Hochspannungskabel mit gummiisolierten Adern, deren Isolierung an einer oder beiden Begrenzungsflächen mit einem dicht anschließenden leitenden oder halbleitenden Schirm als Glimmschutz versehen sind, dadurch gekennzeichnet daß dieser Schirm lediglich aus einer durch Diffusion eines leitfähigen'Stoffes, beispielsweise Graphit, in die Oberfläche der Isolierung entstandenen leitenden Schicht besteht. PATENT CLAIMS: T. high-voltage cable with rubber-insulated cores, their isolation on one or both boundary surfaces with a Provide a tightly connected conductive or semiconductive screen as a corona protection are, characterized in that this screen consists only of a diffusion a conductive material, for example graphite, into the surface of the insulation resulting conductive layer. 2. Verfahrens zur Herstellung eines Kabels nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Begrenzungsfläche der Isolierung leitfähiges Material in kolloidaler Form aufgebracht wir und erst danach die Vulkanisation der Adern vorgenommen wird. 2. Method of manufacturing a cable according to claim i, characterized in that on the boundary surface of the insulation Conductive material in colloidal form is applied and only then is vulcanization the veins is made. 3. Verfahren zur Herstellung eines Kabels nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf die vorvulkanisierten Adern leitendes Material aufgebracht und durch eine weitere Wärmebehandlung zur Diffusion in die Oberfläche der Adern gebracht wird. .3. A method for producing a cable according to claim i, characterized in that conductive material is applied to the pre-vulcanized wires applied and through a further heat treatment for diffusion into the surface the veins is brought. . 4. Verfahren zur Herstellung eines Kabels nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Bänder, welche mit leitendem Material, insbesondere Graphit, eingestrichen sind, um die isolierten Adern und/oder deren Leiter herumgelegt werden. Verfahren zur Herstellung eines Kabels nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Schichten aus Graphit oder Ruß durch Aufreiben und Aufstreichen auf der Oberfläche der Adern erzeugt werden.4. A method for manufacturing a cable according to claim i, characterized in that tapes which are made with conductive material, in particular Graphite, are coated around the insulated wires and / or their conductors will. Method for producing a cable according to claim i, characterized in that that layers of graphite or soot by rubbing and brushing on the surface of the veins are generated.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3628931A1 (en) * 1986-08-26 1988-03-03 Rheydt Kabelwerk Ag Cable with graphited cores

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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