DE9321083U1

DE9321083U1 - Energieübertragungskabel mit Lichtwellenleiterelement

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Publication number: DE9321083U1
Application number: DE9321083U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1995-12-21
Anticipated expiration: 2003-10-01

Description

GR 93 G 4137

Beschreibung

Energieübertragungskabel mit Lichtwellenleiterelement

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Energieübertragung und befaßt sich mit der konstruktiven Ausgestaltung eines Energieübertragungskabels, bei dem unterhalb des Kabelmantels ein Lichtwellenleiterelement (LWL-Element) angeordnet ist. Bei bekannten Kabeln dieser Art ist auf den Leiter eine extrudierte, in aller Regel vernetzte Kunststoffisolierung aufgebracht, der sowohl eine innere als auch eine äußere extrudierte Leitschicht zugeordnet ist; weiterhin sind auf die äußere Leitschicht ein Drahtschirm und darüber eine Bewicklung und ein Außenmantel aus Kunststoff aufgebracht.

Energieübertragungskabel dieser Art werden durch die zusätzliche Anordnung von LWL-Elementen im Bereich des Leiters, im Bereich von Zwickelräumen oder im Bereich des Schirmes bzw. des Kabelmantels zusätzlich mit den Funktionen "Nachrichtenübertragung" und "Sensoren" ausgerüstet. Bei einadrigen Mittel-, Hoch- und Hochstspannungskabeln, bei denen die Verwendung derartiger LWL-Elemente insbesondere in Betracht kommt, bietet sich vor allem eine Anordnung eines oder mehrerer LWL-Elemente unterhalb des Kabelmantels im Schirmbereich an, sofern dieser Schirm aus drahtförmigen Elementen aufgebaut ist. In diesem Fall können einer oder mehrere Schirmdrähte durch jeweils ein LWL-Element ersetzt werden. Derartige LWL-Elemente sind beispielsweise in Form eines Kunststoff- oder Metallröhrchens mit darin lose angeordneten Lichtleitfasern handelsüblich {DE 35 18 909 Al, DE 40 27 538 Al). Bei diesen bekannten Energieübertragungskabeln ist das LWL-Element infolge der unmittelbaren Nachbarschaft von Schirmelementen gegen unzulässige mechanische Einwirkungen geschützt. Dies ist jedoch dann nicht mehr der Fall, wenn der Kabelmantel aus Metall besteht und die Schirmfunktion in den Kabelmantel integriert ist.

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Für Nachrichtenübertragungszwecke sind an sich Lichtwellenleiter-Kabel bekannt, die flach ausgebildet sind und bei denen beidseitig zu einem oder auch mehreren Lichtleitfasern Verstärkungsbauteile angeordnet sind, die aus verseilten Kupfer- und/oder Stahldrähten bestehen (DE 23 28 490 Al, DE 25 13 723 Al, DE 23 55 853 Al, DE 26 00 100 Al). Weiterhin ist es bekannt, für optische Kabel Lichtwellenleiterelemente zu verwenden, die aus mehreren nebeneinander auf einer Folie oder in einer gemeinsamen Umhüllung angeordneten Lichtleitfasern bestehen (DE 39 13 372 Al).

Ausgehend von einem Energieübertragungskabel mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Schutzanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Anordnung des Lichtwellenleiterelementes unterhalb des Kabelmantels so zu wählen, daß der Schutz des LWL-Elementes gegen unzulässig hohe Druckbelastungen auch dann gewährleistet ist, wenn beidseits des LWL-Elementes keine Schirmdrähte angeordnet sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß bei Verwendung eines metallenen Kabelmantels mit integrierter Schirmfunktion dem LWL-Element beidseits Stützelemente zugeordnet sind, deren radiale Höhe wenigstens gleich der radialen Höhe des LWL-Elementes ist und die mit dem LWL-Element formschlüssig verbunden sind. Bei einer derartigen Ausgestaltung werden Druckbeanspruchungen von den seitlich des LWL-Elementes angeordneten Stützelementen aufgefangen, wobei der Abstand dieser Stützelemente zum Lichtwellenleiterelement durch deren formschlüssige Verbindung mit dem LWL-Element fixiert und damit beim Verlegen des Kabels oder bei Auf- und Abwickelvorgängen nicht veränderbar ist.

Als Stützelemente im Sinne der Erfindung können die beidseits des LWL-Elementes angeordneten Bereiche einer flachen, das LWL-Element einschließenden Umhüllung aus einem Kunststoff dienen, sofern für diese Umhüllung ein Kunststoff hoher Festigkeit verwendet wird. Geeignete Kunststoffe sind bei-

spielsweise vernetztes oder unvernetztes Polyäthylen, Polyurethan und Polyamid. - Insbesondere dann, wenn als Lichtwellenleiterelement wenigstens ein Röhrchen mit darin lose angeordneten Lichtleitfasern eingesetzt wird, empfiehlt es sich, drahtförmige Stützelemente, beispielsweise Kupferdrähte, zu verwenden, deren Abstand von dem LWL-Element kleiner als der Durchmesser des LWL-Elementes ist, und die Stützelemente und das LWL-Element gemeinsam in eine flache Kunststoffumhüllung einzubetten. Beim Herstellen einer solchen Zuordnung und gegenseitigen Fixierung von LWL-Element und Stützelementen kann man so vorgehen, daß das LWL-Element und die beidseitig angeordneten Stützelemente auf die jeweilige Kabelader aufgeseilt werden und daß anschließend eine Kunststoffschicht auf die Kabelader extrudiert wird, in die dann das LWL-Element und die beiden Stützelemente eingebettet werden. Fertigungstechnisch besonders einfach ist es aber, die flache Umhüllung als Band auszubilden, dessen Breite größer als das 6-fache seiner Höhe ist. Ein solches Band, bei dem die Umhüllung selbst die Stützfunktion wahrnehmen kann oder in das außer 0 dem LWL-Element auch Stützelemente eingebettet sind, kann auf das jeweilige Kabel bzw. die Kabelader aufgeseilt werden. Bei Verwendung eines solchen Bandes empfiehlt es sich, daß dessen Höhe etwa das 1,2-fache bis max. das Doppelte des Durchmessers des LWL-Elementes beträgt.

Anstelle von LWL-Elementen, die aus einem Röhrchen mit darin lose angeordneten Lichtleitfasern bestehen, können auch LWL-Elemente verwendet werden, die aus mehreren in einem flachen Bändchen nebeneinander angeordneten Lichtleitfasern bestehen.

In diesem Fall ist das LWL-Bändchen lose in einer Kammer einer flachen, aus extrudiertem Kunststoff bestehenden Umhüllung anzuordnen, wobei entweder in diese Umhüllung beidseits des LWL-Bändchens drahtförmige Stützelemente eingebettet sind oder daß die flache Umhüllung aus einem Kunststoff hoher Festigkeit besteht. Bei Verwendung von drahtförmigen Stützelementen sollte deren Durchmesser wenigstens gleich der Höhe

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der Kammer sein, während ihr Abstand von der Kammer etwa das 1- bis 2-fache der Kammerbreite betragen sollte.

Bezüglich der Betriebseigenschaften eines so ausgerüsteten Kabels kann es von Vorteil sein, wenn die Umhüllung, in die das Lichtwellenleiterelement eingebettet ist, elektrisch leitfähig ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren 1 bis 3 dargestellt. Dabei zeigt

Figur 1 ein einadriges Energieübertragunskabel mit

Wellmantel und einem zusammen mit zwei Stützelementen in eine Leitschicht eingebetteten LWL-Element, Figur 2 ein flaches Band mit eingebetteten Stützelementen und eingebettetem rohrförmgien LWL-Element und
Figur 3 ein flaches Band mit eingebettetem LWL-Bändchen und beiseitig angeordneten Stütz-0 Elementen.

Figur 1 zeigt den Querschnitt eines Energieübertragungskabels, das für eine Übertragungsspannung von 110 kV vorgesehen ist. Dieses Kabel besteht aus dem Leiter 1, einer inneren extrudierten Leitschicht 2, einer vernetzten Polyäthylenisolierung 3, einer äußeren extrudierten Leitschicht 4, einer darüber angeordneten Einbettungsschicht 5, einer Bebänderung 8 und einem gewellten Aluminiummantel 9. - Die auf die äußere Leitschicht 4 aufgebrachte Einbettungsschicht 5 bildet eine Umhüllung für ein rohrförmiges Lichtwellenleiterelement 6 und zwei beidseitig angeordnete drahtförmige Stützelemente 7. Das LWL-Element 6 und die Stützelemente 7 sind dabei auf die äußere Leitschicht 4 aufgeseilt worden, im gleichen Arbeitsgang ist die Einbettungsschicht 5 extrudiert worden.

Diese ist ebenso elektrisch leitend ausgebildet wie die Bebänderung 8. - Der Kabelmantel 9 übernimmt zugleich die Schirmfunktion des Kabels. Anstelle eines Wellmantels aus

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Aluminium kann auch ein gewellter Kupfermantel vorgesehen sein. Ebenso kommt ein nicht gewellter Bleimantel oder ein sogenannter Schichtenmantel mit einer Metallschicht aus Kupfer in Betracht, deren .Dicke so bemessen ist, daß sie den erforderlichen Schirmquerschnitt aufweist.

Anstelle der in Figur 1 gezeigten Anordnung mit einem auf die äußere Leitschicht aufgeseilten LWL-Element und parallel angeordneten Stützelementen sowie einer extrudierten Einbettungsschicht kann man gemäß Figur 2 auch ein flaches Band 10 aus einem extrudierten Kunststoff wie Polyäthylen, Polyurethan oder Polyamid verwenden, das zugleich eine Umhüllung für ein rohrförmiges LWL-Element 11 und zwei beidseitig angeordnete Stützelemente 12 bildet. Dieses Band, dessen Breite b etwa das 6-fache seiner Höhe h beträgt, kann auf die äußere Leitschicht eines Energieübertragungskabels aufgesponnen werden. Um dabei das rohrförmige LWL-Element 11 beim Betrieb des Kabels von durch den Kabelmantel ausgeübten Druckbeanspruchungen zu entlasten, ist der Durchmesser der Stützelemente Ds wenigstens gleich, vorzugsweise etwas größer als der Durchmesser Dl des LWL-Elementes 11 gewählt,der beispielsweise 1,2 mm beträgt. In der gemäß Figur 2 vorgesehenen, möglichst flach ausgestalteten Ausführung des Bandes 10 sind bei gleichen Außendurchmessern des LWL-Elementes 11 und der Stützelemente 12 der gegenseitige Abstand a dieser Elemente etwas kleiner als der Durchmesser D₃ der Stützelemente 12 gewählt. Die Höhe h des Bandes 10 beträgt etwa das 1,2-Fache des Durchmessers D₃ der Stützelemente. Im übrigen ist der Kunststoff des Bandes 10 elektrisch leitend ausgebildet.

In Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2 können auch zwei oder mehr rohrförmige LWL-Elemente 11 zwischen jeweils zwei oder mehreren Stützelementen 12 angeordnet sein.

In einer weiteren Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2 können die drahtförmigen Stützelemente 12 entfallen, wenn für das Band 10 ein Kunststoff hoher Festigkeit verwen-

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det wird, so daß die beiden Seitenabschnitte des Bandes 10 zugleich eine Stützfunktion wahrnehmen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist ein bändchenförmiges LWL-Element 15, das aus vier in einer gemeinsamen Umhüllung nebeneinander angeordneten Lichtleitfasern besteht, in einer Kammer 14 eines extrudierten Kunststoffbandes 13 angeordnet. Der Querschnitt der Kammer 14 ist dabei größer als der Querschnitt des LWL-Bändchens 15 gewählt, so daß dieses lose in der Kammer 14 angeordnet ist. Die Höhe der Kammer beträgt vorzugsweise mindestens das Doppelte der Höhe des LWL-Bändchens 15. - Seitlich der Kammer 14 sind in dem Band 13 die drahtförmigen Stützelemente 16 angeordnet, deren Durchmesser - mit Rücksicht auf den etwas größeren Abstand zur Kammer 14 - größer als die Höhe der Kammer gewählt ist. Insgesamt beträgt die Breite des Bändchens etwa das 10-Fache seiner Höhe, so daß ein Verdrehen des Bandes bei seiner Aufwicklung auf eine Kabelader mit Sicherheit vermieden wird.

Claims

Schut zansprüche

1. Energieübertragungskabel mit einer auf die Kunststoffisolierung des Leiters .aufgebrachten extrudierten äußeren Leitschicht und mit einem Kabelmantel sowie mit einem auf die extrudierte Leitschicht aufgeseilten Lichtwellenleiterelement (LWL-Element),

dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines metallenen Kabelmantels mit integrierter Schirmfunktion dem LWL-Element beidseits Stützelemente zugeordnet sind, deren radiale Höhe wenigstens gleich der radialen Höhe des LWL-Elementes ist und die mit dem LWL-Element formschlüssig verbunden sind.

2. Energieübertragungskabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente aus einer flachen, das LWL-Element einschließenden Umhüllung aus einem Kunststoff hoher Festigkeit bestehen.

3. Energieübertragungskabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das LWL-Element aus wenigstens einem Röhrchen mit darin lose angeordneten Lichtleitfasern besteht und daß die Stützelemente drahtförmig ausgebildet und gemeinsam mit dem LWL-Element in eine flache Kunststoffumhüllung eingebettet sind,

wobei der Abstand der Stützelemente von dem LWL-Element kleiner als der Durchmesser des LWL-Elementes ist.

4. Energieübertragungskabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die flache Umhüllung aus einer auf die äußere Leitschicht extrudierten Schicht besteht. 35

5. Energieübertragungskabel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

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daß die flache Umhüllung aus einem Band besteht, dessen Breite größer als das 6-fache seiner Höhe ist.

6. Energieübertragungskabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Bandes kleiner oder höchstens gleich dem doppelten des Durchmessers des LWL-Elementes ist.

7. Energieübertragungskabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das LWL-Element aus einem flachen Bändchen mit mehreren nebeneinander angeordneten Lichtleitfasern besteht und daß dieses LWL-Bändchen lose in einer Kammer einer flachen, aus extrudiertem Kunststoff bestehenden Umhüllung angeordnet ist,

wobei entweder beidseits des LWL-Bändchens drahtförmige Stützelemente in die Umhüllung eingebettet sind, deren Durchmesser wenigstens gleich der Höhe der Kammer ist, oder die flache Umhüllung aus einem Kunststoff hoher Festigkeit besteht.

8. Energieübertragungskabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung elektrisch leitfähig ist.

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