DE957049C - Elektrisches Hochspannungskabel - Google Patents
Elektrisches HochspannungskabelInfo
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
- H01B7/02—Disposition of insulation
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- Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein für den Betrieb bei hohen Spannungen bestimmtes elektrisches Starkstromkabel
mit einer aus Faserstoff und Isoliermasse bestehenden Isolation. Unter dem Ausdruck
»Isoliermasse« oder, wie diese meist bezeichnet wird, »Kabelcompound« ist dabei ein Isoliermaterial
wie beispielsweise Kabelöl oder eine Kabel öl enthaltende Mischung aus isolierenden
Substanzen zu verstehen. Zu dieser Art von Kabeln gehören sowohl diejenigen, bei denen sich die
Menge der Isoliermasse in dem im Betrieb stehenden Kabel nicht ändert, als auch die ölgefüllten
Kabel, bei welchen die Menge des Öls im Kabel sich von Zeit zu Zeit ändert, weshalb Ausgleichsbehälter
vorgesehen werden müssen, die mit Kanälen im Innern des Kabels in Verbindung stehen
und das Vorhandensein einer ausreichenden Ölmenge in der Kabelisolation gewährleisten. Der in
der Isolation enthaltene Faserstoff wird in diesen Kabeln durch die Isoliermasse imprägniert. Unter
dem Ausdruck »imprägnieren« soll dabei verstanden werden, daß nicht nur die Hohlräume im
Faserstoff mit Isoliermasse ausgefüllt werden, sondern daß die Masse in den Faserstoff eindringt.
Die in einem Kabel vorhandene Menge Isoliermasse hängt von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise
davon, ob ein massiver oder ein verseilter Leiter vorhanden ist, ferner auch von der
Größe des freien Raumes zwischen den aufeinanderliegenden
Lagen des Faserstoffes und von den Absorptionseigenschaften des Faserstoffes. Es sind
schon verschiedene Vorschläge gemacht worden, um die Menge der innerhalb eines Kabels erforderlichen
Isoliermasse herabzusetzen. So wurde z. B.
vorgeschlagen, den Leiter massiv auszubilden, anstatt einen verseilten Leiter zu verwenden, um dadurch
die Menge an Isoliermasse einzusparen, die zum Ausfüllen der im Leiter vorhandenen Hohlräume
erforderlich ist, die 25% des vom Leiter eingenommenen Raumes ausmachen können. Es ist
auch schon vorgeschlagen worden, den Leiter mit einem Bleimantel zu umgeben, wodurch das gleiche
Ergebnis erzielt wird.
Außer diesen Maßnahmen am Leiter, mit denen die Menge der zähflüssigen Isoliermasse im Kabel
herabgesetzt wird, sind auch schon Maßnahmen an der Isolierung bekanntgeworden bzw. vorgeschlagen
worden, die sogar zu Kabeln ohne jede Massefüllung führen. Es sind nämlich einerseits
schon elektrische Kabel bekannt, deren Isolierung im ganzen aus Kunststoffen besteht, z. B. aus
unvulkanisierten und vorzugsweise auf den Leiter aufgespritzten kautschukartigen Polyacrylaten.
Mit dem Fortfall der Isoliermasse ist dabei allerdings auch der Charakter und Vorteil der Masseisolierung
verlorengegangen, und dies auch dann, wenn den Polyacrylaten andere Stoffe, unter denen
auch Papier genannt ist, zugesetzt werden. Anas dererseits ist schon von anderer Seite vorgeschlagen
worden, die Faserstoffisolierung elektrischer Kabel zuerst mit einem polymerisierbaren Stoff zu
tränken, sie dann — insbesondere unmittelbar nach ihrer Tränkung — auf den oder die Leiter aufzubringen
und anschließend die Polymerisation durchzuführen. Dabei erhält die äußere Schicht der
Isolierung einen die Polymerisation beschleunigenden Zusatz und wird zuerst polymerisiert, während
die innere Schicht der Isolierung einen verzögernden Zusatz erhält und infolgedessen erst später
polymerisiert wird. Mit dieser zweistufigen Maßnahme soll die Gefahr verhütet werden, daß durch
eine Verdampfung des flüchtigen Tränkstoffes vor seiner Auspolymerisation schädliche Hohlräume
im Kabel gebildet werden. Auch diese Kabel mit' dieser Isolierung können nicht mehr als Massekabel
im eigentlichen Sinne angesehen werden, um deren Verbesserung bezüglich der Isoliermassemenge
es sich bei der Erfindung (handelt. Im Gegensatz zu diesen bisher bekannten bzw.
früher vorgeschlagenen Maßnahmen besteht das die Erfindung bildende Verfahren zur Herstellung
eines elektrischen Hochspannungskabels mit einer aus Lagen eines Faserstoffes und Isoliermasse
(Kabelcompound) bestehenden Isolation darin, daß mindestens ein Teil des faserigen Isolierstoffes mit
einem bereits polymerisierten, bei der ArbeitstemperatUtr
des Kabels fest bleibenden Material imprägniert, dann die Isolierung in bekannter Weise
auf den oder die Leiter des Kabels aufgebracht und schließlich die Isoliermasse nur in die Zwischenräume
zwischen den benachbarten Lagen des faserigen Isolierstoffes und dessen vorher nicht
imprägnierten Teil eingebracht wird. Die Erfindung soll im folgenden an Hand der
Figuren der Zeichnung näher erläutert werden, welche schematisch in Fig. 1 den zu verbessernden
Stand der Technik und in den Fig. 2 bis 4 Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.
Fig. ι zeigt schematisch die Lagen des Faserstoffes,
der einen Teil der Isolation eines bekannten Starkstromkabels bildet. Zwischen den benachbarten
Lagen und zwischen den aufeinanderliegenden Windungen des Faserstoffes 1 befinden sich die
Zwischenräume 2, die natürlich übertrieben groß dargestellt sind. Bei dieser Kabelisolation füllt die
Isoliermasse sämtliche Hohlräume 2 aus, und außerdem ist auch der Faserstoff mit Isoliermasse
imprägniert. Bei einem solchen Kabel können, wie es sich gezeigt hat, bis zu 60% des in der gesamten
Isolation vom Faserstoff eingenommenen Raumes mit Isoliermasse ausgefüllt sein.
Die Fig. 2 zeigt demgegenüber ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar derart, daß der
gesamte Faserstoff τ', wie dies durch die Schraffierung angedeutet ist, so behandelt worden ist, daß
eine Absorption der Isoliermasse durch den Faserstoff weitgehend verhindert wird. Versuche haben
gezeigt, daß in diesem Fall die Isolation bis zu 60% weniger Isoliermasse enthält als die in der
Fig. ι dargestellte Isolation. Der Isolierstoff ist somit vollständig mit einem polymerisierten Stoff
imprägniert, der selbst ein Isoliermaterial darstellt, das ausreichende Isolationseigenschaften besitzt
und nur in geringem Maßelsoliermasse absorbieren kann.
Der mit einem polymerisierten Material imprägnierte Faserstoff i' wird vorzugsweise in Form
von Lagen eines Bandes aus Papier od. dgl. aufgebracht. Es kann beispielsweise ein Band verwendet
werden, das gemäß den Angaben der britischen Patentschrift 454 923 imprägniert worden
ist.
Bei einer anderen Ausführungsform kann das Band (z. B. wieder aus Papier) an der Oberfläche
mit polymerisiertem Material imprägniert oder bestrichen sein. In diesem Fall ist darauf zu achten,
daß die Kanten des Bandes ebenfalls bestrichen sind, so daß die Isoliermasse, mit welcher die
Zwischenräume zwischen dem Faserstoff ausgefüllt sind, nicht in das Innere des Bandes eindringen
kann. Das unimprägnierte Innere soll in seinen Bemessungen derart verringert sein, daß während
des Betriebes keine Ionisation eintritt. In Fällen, i.n denen bestrichene Bänder verwendet werden,
können zum Bestreichen polymere Stoffe, die nicht flüssige Monomere haben, beispielsweise Polyisobutylen,
zur Anwendung kommen. Die Bänder können vor dem Bestreichen mit einer einen hohen Schmelzpunkt besitzenden Isoliermasse, z.B.
mit dem bekannten Halowachs, imprägniert werden, so daß das Band durchgehend imprägniert ist.
Dieses Imprägnierungsmittel würde, falls es der nach der Bewicklung der Leiter beigefügten Isoliermasse
ausgesetzt werden würde, in dieser aufgelöst, was jedoch durch das Bestreichen der Bänder mit
polymerem Stoff verhindert wird.
Vorzugsweise ist der als Imprägniermittel zur Verwendung kommende polymere Stoff Polystyrol,
das für die Imprägnierung durch Beifügung eines
Weidimachmittels plastisch gemacht werden kann,
wie es z. B. in der britischen Patentschrift 490 814
beschrieben ist, oder dem nach Wunsch andere polymere Stoffe zugesetzt sein können. Allgemein
gilt für das als Imprägniermittel für den Faserstoff verwendete polymere Material, daß es diejenigen
Isolationseigenschaften besitzen soll, die es zur Verwendung in der Isolation eines Hochspannungskabels
geeignet machen. Es muß nach der Imprägnierung des Faserstoffes in festem Zustand
sein und darf bei der maximalen Arbeitstemperatur des Kabels nicht flüssig werden. Ferner darf es
nicht zusammen mit der Isoliermasse irgendeine schädliche Reaktion ergeben. Das polymere Material
darf beispielsweise in der Isoliermasse nicht löslich sein, da es sonst durch die Isoliermasse aus
der Faserstoffisolation herausgezogen wird.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß der in der britischen Patentschrift
391222 beschriebene Nachteil, daß die Papierbänder infolge der Tatsache, daß sie während der
Erwärmung Isoliermasse ausgeschwitzt haben, sich während der Abkühlung wieder von neuem imprägnieren
müssen, bei einem Kabel, dessen Isolation gemäß der Erfindung aufgebaut ist, insoweit
beseitigt ist, als die Papierbänder mit dem Polymerisat imprägniert sind. Dies ist deshalb sehr vorteilhaft,
weil während des Prozesses der Wiederimprägnierung die Isolation elektrisch schlechtere
Eigenschaften als sonst hat.
Beim Aufbau der Isolation können die Lagen des mit dem Polymerisat imprägnierten Faserstoffes in
der normalen Weise aufgebracht werden, wobei das Kabel verhältnismäßig kühl gehalten werden soll,
bis die Isoliermasse zugesetzt ist. Eine übermäßige Erwärmung des Kabels macht das Polymerisat in
dem faserigen Isolierstoff weich und klebrig, so daß die aneinanderliegenden Schichten aneinander
anhaften, wodurch ein Biegen des Kabels undurchführbar wird. Immerhin darf ein solches Kabel der
normalen Erwärmung ausgesetzt werden, wie sie
■ z. B. beim Umpressen mit einem Bleimantel oder bei der Vakuumtrocknung zur Beseitigung der
Feuchtigkeit auftritt. Um aber ein Trocknen mit hohen Temperaturen vermeiden zu können, soll der
imprägnierte faserige Isolierstoff in trockenem Zustand aufgebracht und in diesem Zustand gehalten
werden, bis die Isoliermasse zugesetzt worden ist. Dies kann nach dem in der britischen Patentschrift
379704 beschriebenen Verfahren erfolgen. Das
Hinzusetzen der Isoliermasse im Kabel wird natürlich vereinfacht, da eine geringe Menge erforderlich
ist.
Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Kabels sind zwei Schwierigkeiten zu beachten:
a) Eine Wanderung der Isoliermasse gegen den Kabelmantel hin kann eine Aufbauchung des
Mantels verursachen, ■ welche zum Entstehen von Hohlräumen zwischen dem Mantel und der Isolation
führen kann, insbesondere, wenn das Kabel sich abkühlt. Im übrigen ist diese Schwierigkeit
keineswegs auf Kabel gemäß der Erfindung beschränkt.
b) Die bei den Unterbrechungen des im allgemeinen in der Kabelpresse erfolgenden Auf bringens
des Bleimantels, d. h. bei stillstehendem Kabel, der Isolation des in der Kabelpresse befindlichen Teils
des Kabels zugeführte Wärme kann das Polymerisat in den äußeren Schichten zum Schmelzen
bringen, so· daß die äußeren Lagen der Isolation aneinanderhaften.
Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, kann es zweckmäßig sein, die die äußere Schicht der Isolation
bildenden Lagen aus Faserstoff nicht mit einem Polymerisat, sondern mit Isoliermasse, beispielsweise
Öl, zu imprägnieren, so daß die äußeren Lagen der Isolation durch normale imprägnierte
Bänder gebildet werden.
Eine solche Isolation ist in der Fig. 3 gezeigt, bei der die äußere Schicht 1 aus Faserstoff besteht,
der in der gleichen Weise wie die Isolation nach Fig. ι mit Isoliermasse imprägniert ist, während
die inneren Schichten 1' mit polymerisiertem Material, wie z. B. mit Polystyrol, imprägniert sind.
Die Zwischenräume 2 sind wie vorher mit Isoliermasse ausgefüllt, die alle Hohlräume der Isolation
ausfüllt, jedoch nicht in die inneren Schichten 1' eindringen kann.
Um ferner 'der unter a) genannten Schwierigkeit
weiter entgegenzuwirken, kann die äußere Schicht so ausgebildet werden, daß dabei ein sie umgebender
Kapillarraum entsteht, wie dies schon in den britischen Patentschriften 291871 und 355291 beschrieben
ist. Zusätzlich können innerhalb der Isolation Kapillarräume nach der britischen Patentschrift
340303 vorgesehen sein, um eine Wanderung der Isoliermasse längs des verseilten Leiters
zu verhüten. Die genannten Kapillarräume enthalten faseriges Material, das unimprägniert oder
mit einem Polymerisat imprägniert sein kann und das vorzugsweise eine viel geringere Absorptionsfähigkeit
besitzen soll als der Faserstoff des übrigen Teils der Isolation.
Um eine Kapillarwirkung zu erzielen oder aus Gründen der Wirtschaftlichkeit kann der mit einem
Polymerisat imprägnierte Faserstoff mit Faserstofflagen durchsetzt sein, die mit Isoliermasse,
beispielsweise öl, imprägniert sind. Diese Lagen können unimprägniert angebracht werden. Es läßt
sich somit auch ein Kabel herstellen, dessen Isolation aus Schichten eines Faserstoffes besteht, der
mit polymerisiertem Material imprägniert ist, und die von Schichten eines mit Isoliermasse imprägnierten
Faserstoffes durchsetzt sind. AlleHohiräume dieser Isolation sind mit Isoliermasse ausgefüllt.
Eine solche Isolation ist sehematisch in Fig. 4 dargestellt. Hierin ist 1' der mit polymerisiertem
Material imprägnierte Faserstoff und 1 der mit Isoliermasse imprägnierte Faserstoff. Der mit polymerisiertem
Material imprägnierte Faserstoff ist somit mit Faserstoff durchsetzt, der mit Isoliermasse
imprägniert ist, so daß ein Aneinanderhaften der mit polymerisiertem Material imprägnierten
Faserstoffschichten bei höheren Temperaturen vermieden wird. Das Kabel kann daher wieder auf-
genommen und nach Wunsch an einer anderen Stelle ausgelegt werden. Das Kabel mit einer Isolation
nach Fig. 4 ist wesentlich billiger als das Kabel mit einer Isolation nach Fig. 2 und hat dennoch
eine höhere elektrische Festigkeit als das Kabel mit einer Isolation nach Fig. 1. Anderseits
können, wenn gewünscht, verschiedene Lagen von Faserstoff, der mit polymerisiertem Material imprägniert
ist, von mehreren Lagen von Faserstoff, der mit Isoliermasse, imprägniert ist, durchsetzt
werden.
Das erfindungsgemäße Kabel kann, wenn nötig, mit leitenden, untereinander verbundenen Zwischenschichten
in der Isolation versehen sein, wie es z.B. in der britischen Patentschrift 461677 beschrieben
ist. Die Zwischenschichten sind dort so angeordnet und verbunden, daß eine Anzahl von
parallel geschalteten Kapazitäten in der Hauptisolation über dem Leiter liegt, durch die eine zusätzliche
Kapazität zwischen dem Leiter und den Zwischenschichten, oder zwischen einer oder mehreren
Zwischenschichten eingeführt wird, so daß die Verteilung der elektrischen Beanspruchung
zwischen dem Hauptleiter und dem Kabelmantel wirkungsvoll abgestuft ist.
Bei Mehrleiterkabeln können auch die Zwischenräume zwischen den Adern (die sogenannten
Zwickelräume) mit faserigem Isolierstoff ausgefüllt werden, der mit einem Polymerisat imprägniert ist,
das vorzugsweise, wie schon erwähnt, in geeigneter Weise plastisch gemacht ist. Anderseits kann eine
Mischung von Faserstoff, wie z. B. Papier, Band, Jute od. dgl., der mit einem Polymerisat imprägniert
ist, mit einem mit Isoliermasse imprägnierten Faserstoff vorgesehen werden, wobei der letztere
bei der Herstellung des Kabels in unimprägniertem Zustand angebracht wird. Diese Maßnahmen geben
bei Mehrleiterkabeln einen erhöhten Strömungswiderstand, verringern 'dadurch die Wanderung
der Isoliermasse während des Betriebes und setzen außerdem die Menge der erforderlichen Isoliermasse
herab.
Bei solchen Ausführungsformen des Kabels nach der Erfindung, welche als Ölkabel in Verbindung
mit Druckausgleichseinrichtungen ausgebildet sind, wie sie z. B. in der britischen -Patentschrift380 506
beschrieben sind, können die Abmessungen der Ausgleichsvorrichtungen beträchtlich verringert
werden. Bei ovalen Kabeln, wie sie in der britischen Patentschrift451239 beschrieben sind, wird
die Verformung und der entsprechende Wiederherstellungsdruck verringert.
Wenn die Erfindung bei solchen mit Isoliermasse gefüllten Kabeln angewendet wird, die wie beispielsweise
die Ölkabel Kanäle enthalten und deren Betriebssicherheit von einer Längsbewegung der
Isoliermasse über beträchtliche Strecken zu besonderen Behältern und von diesen weg abhängt,
so wird eine bemerkenswerte Verbesserung der Wirtschaftlichkeit erzielt. Weil die Menge der
Isoliermasse verringert und das Ausdehnungsvolumen bei Belastung herabgesetzt wird, können
die besonderen Behälter kleiner sein, und die Größe der Kanäle kann herabgesetzt werden. Wenn anderseits
die Größe der Behälter und der Kanäle im wesentlichen beibehalten wird, kann dafür der Abstand
zwischen den Behältern vergrößert werden; es sind in diesem Fall also weniger Behälter pro
Längeneinheit des Kabels erforderlich.
Die Herstellung des Kabels gemäß der Erfindung erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß der oder die
Leiter mit Faserstoff umwickelt werden, welcher wenigstens teilweise mit polymerisiertem Material
imprägniert ist, darauf die Isolation mit einer Schutzhülle versehen, und dann dem Kabel die
Isoliermasse so lange, zugeführt wird, bis sie die nicht mit dem Polymerisat imprägnierte Isolation
vollkommen durchsetzt hat, wobei das Kabel so lange, unter der Temperatur, bei der das Polymerisat
klebrig wird, gehalten wird, bis die Isoliermasse eingebracht wird.
Claims (6)
- PATENTANSPRÜCHE:ι. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Hochspannungskabels mit einer aus Lagen eines Faserstoffes und Isoliermasse (Kabelcompound) bestehenden Isolation, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des faserigen Isolierstoffes mit einem bereits polymerisierten, bei der Arbeitstemperatur des Kabels fest bleibenden Material imprägniert, dann die Isolierung in bekannter Weise auf den oder die Leiter des Kabels aufgebracht und schließlich die Isoliermasse nur in dieZwischenräume zwischen den benachbarten Lagen des faserigen Isolierstoffes und dessen vorher nicht imprägnierten Teil eingebracht wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Leiter mit einem faseriigen, mit bereits polymerisiertem Material imprägnierten Isolierstoff umwickelt werden, darauf die Isolation mit einer Schutzhülle versehen und dann dem Kabel die Isoliermasse so lange zugeführt wird, bis sie die nicht mit dem Polymerisat imprägnierte Isolation vollkommen durchsetzt hat, wobei das Kabel so lange unter derjenigen Temperatur gehalten wird, bei der das Polymerisat klebrig wird, bis die Isoliermasse fertig eingebracht ist.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Aufbau der Isolation verwendeten Faserstoffbänder nur an ihrer Oberfläche mit polymerisiertem Material imprägniert oder bestrichen werden.
- 4. Kabel nach Anspruch 1 hergestellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation aus zwei Faserstoffschiichten besteht, von denen die am Leiter liegende Schicht mit polymerisiertem Material imprägniert ist, während die zwischen dieser Schicht und dem Kabelmantel liegende Schicht aus mit Isoliermasse imprägniertem Faserstoff besteht.
- 5. Kabel nach Anspruch 1 hergestellt, dadurch gekennzeichnet, daß die mit polymeri-siertem Material imprägnierte Isolation mit Lagen eines mit Isoliermasse imprägnierten Faserstoffes durchsetzt ist.
- 6. Mehrleiter-Kabel nach Anspruch ι hergestellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation in den Zwickelräutnen zwischen den Kabeladern aus faserigem Isolierstoff besteht, der mit polymerisiertem Material imprägniert und von der Isoliermasse durchsetzt ist.In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 635 163, 651 001.Entgegengehaltene ältere Rechte: Deutsches Patent Nr. 730 858.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 609 776 1.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB957049X | 1937-12-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE957049C true DE957049C (de) | 1957-01-31 |
Family
ID=10786458
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEI3380D Expired DE957049C (de) | 1937-12-24 | 1938-12-09 | Elektrisches Hochspannungskabel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE957049C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1288663B (de) * | 1966-10-07 | 1969-02-06 | Sueddeutsche Kabelwerke Zweign | Hochspannungskabel |
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DE635163C (de) * | 1931-07-30 | 1936-09-11 | Siemens Schuckertwerke Akt Ges | Elektrisches Kabel oder elektrische Leitung mit nicht metallischer Panzerung |
DE651001C (de) * | 1928-10-27 | 1937-10-06 | Roehm & Haas Akt Ges | Isolierung elektrischer Leitungen |
DE730858C (de) * | 1938-01-26 | 1943-01-28 | Siemens Ag | Verfahren zum Isolieren von elektrischen Leitern |
-
1938
- 1938-12-09 DE DEI3380D patent/DE957049C/de not_active Expired
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