SE531308C2 - Högspänningskabel - Google Patents

Description

20 25 30 35 531 EÜB 2 en enda central tràd i ett första skikt. Ett andra skikt innefattande 12 tràdar är koncentriskt anordnat kring det första skiktet. Ett tredje skikt innefattande 18 tràdar är koncentriskt anordnat kring det andra skiktet osv. Varje skikt har sex tràdar mer än det underliggande skiktet. Anta- let skikt i en koncentriskt slagen ledare bestäms med hänsyn till den erforderliga strömmen hos kabeln. Det finns åtskil- liga standarder beträffande antalet tràdar i de olika skik- ten. Vanligen är tràdarna hos det andra, tredje och varje därpà följande skikt spirallindade kring föregående skikt. I stället för en central tråd med sex omgivande tràdar i ett första skikt, kan t ex en massiv ledare eller en ihàlig le- dare användas.

Att anordna tràdarna i koncentriska skikt skapar mellanrum i ledaren, och ledaren kompakteras därför för att öka fraktio- nen metall i ledartvärsnittet och för att minska diametern hos ledaren. Denna kompaktering görs vanligen för varje skikt av tràdar genom en dragskiva för tráddragning eller genom valsar. Kompakteringen skulle också kunna göras för den fullständiga ledaren efter att det yttersta skiktet har lagts.

För tillverkning av en extruderad högspänningskabel är nästa steg efter att ledaren har tillverkats att extrudera de le- dande skikten och isoleringsskiktet koncentriskt kring leda- ren. Den kompakterade ledaren lindas vanligen kring en ka- beltrumma och transporters till extruderlinjen. I ett steg före extruderingen kan ett längsgående halvledande band vikas runt ledaren för att förhindra att material från det inre ledande skiktet skjuts in i spalter mellan närliggande tràdar i de yttre skikten hos ledaren. Extruderingen utförs i en extruderlinje, där ledaren matas in i ett extruderhuvud där vanligen det inre ledande skiktet, isoleringsskiktet, och det yttre ledande skiktet extruderas kring ledaren i samma arbetssteg.

Vid extrudering av det inre ledande skiktet är det viktigt att det yttre skiktet hos ledaren är tätt, dvs att det inte 10 15 20 25 30 35 531 BÜB 3 finns nägra spalter mellan närliggande tràdar i det yttre skiktet. Detta är särskilt fallet för ledare med stort tvär- snitt, sasom t ex mellan 800 och 3000 mmz. Om en lös ledare, dvs där det yttre skiktet inte är tätt, matas till tvär- stycket i extruderlinjen kan det yttre skiktet hos ledaren skjutas bakat av tvärstycket, och när diametern blir alltför stor för tvärstycket kommer det yttre skiktet att fastna och en sà kallad fàgelbursstruktur bildas pà kort tid. Om detta är fallet maste extruderlinjen omedelbart stoppas. Ledaren utsätts för böjning när den transporteras fràn tràddrag- ningsmaskinen och efter extruderingen när kabeln lindas pà en kabeltrumma.

Emellanàt kan en lös ledare köras genom extruderlinjen utan nàgot omedelbart problem, och utan att upptäckas. Den inre gränsytan hos det inre ledande skiktet kan bli oregelbunden pà grund av spalter mellan närliggande tràdar i det yttre skiktet av ledaren. Detta kan orsaka en ökning av det elek- triska fältet vid gränsytan och kan resultera i elektriskt genombrott vid högspänningsprovning av kabeln.

För att minimera risken för att en lös ledare fastnar i ex- trudermunstycket är den yttre ytan av ledaren vanligen spi- rallindad med ett halvledande band före extruderingen, eller också tilläts större toleranser för tvärstycket i extruder- linjen än vad som skulle ha varit nödvändigt om risken för att fà en lös ledare skulle vara mycket liten. Stora tole- ranser för tvärstycket skulle kunna ge en kabel där centre- ringen av ledaren i kabeln inte blir sà bra som om toleran- serna hos tvärstycket inte skulle behöva ökas pà grund av risken för en lös ledare.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en förbättrad extruderad högspänningskabel och ett förfarande för tillverkning av en extruderad högspänningskabel. 10 15 20 25 30 35 531 308 4 Enligt en första aspekt av föreliggande uppfinning àstadkoms en extruderad högspänningskabel enligt särdragen i den kännetecknande delen av oberoende patentkrav l. Fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen kommer att framgå av nedan- stående beskrivning och av de beroende patentkraven.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar en extru- derad högspänningskabel en ledare med åtminstone tre koncen- triska skikt av spirallindade metalltràdar. Ett extruderat inre ledande skikt omger ledaren och en extruderad elektrisk isolering är anordnad utanför det inre ledande skiktet. De tvà yttersta skikten hos ledaren har samma slagriktning.

Med “slagriktning” menas den spiralriktning som metalltrà- darna lindas i i varje skikt. Slagriktningen kan vara en högerslagning eller en vänsterslagning.

En extruderad högspänningskabel innefattande en ledare som har samma slagriktning i de tvà yttersta skikten ger en yta hos ledaren som är tät och jämn för att erbjuda goda för- hàllanden för det extruderade inre ledande skiktet och det elektriska isoleringsskiktet. Detta gör det möjligt för ledaren att inträda i tvärstycket hos extruderlinjen utan krav pà att förse det yttersta skiktet med ledarband, vilket leder till en tillverkning av kabeln som är kostnadseffek- tiv. Vidare minimerar det risken för en ökning av det elek- triska fältet vid gränsytan mellan den yttre ytan av ledaren och den elektriska isoleringen.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är slaglängden hos det yttersta skiktet kortare än slaglängden hos det näst yttersta skiktet. Detta förbättrar ytterligare egenskaperna hos ledarytan och gränsytan mellan ledaren och kabelns iso- lering.

Med “slaglängd” menas den sträcka längs med ledaren och parallellt med längdaxeln hos ledaren som det tar för en metalltràd i ledaren att göra ett varv runt ledaraxeln. 10 15 20 25 30 35 531 3GB 5 Enligt en utföringsform av uppfinningen är slaglängden hos det yttersta skiktet kortare än slaglängden hos det näst yttersta skiktet, och skillnaden mellan slaglängden hos det yttersta skiktet och slaglängden hos det näst yttersta skiktet är större än, eller lika med, tvà gånger ytterdia- metern hos ledaren. Det har visat sig att detta ger en yttre yta hos ledaren med ytterligare förbättrade ytegenskaper. Pà detta sätt undviks ocksà problem med att tràdar fràn det yttersta skiktet faller ned i det näst yttersta skiktet när ledaren tillverkas.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är atminstone ett av skikten som ligger innanför de tva yttersta skikten i leda- ren anordnat med en slagriktning i motsatt riktning mot slagriktningen hos de tvà yttersta skikten. När man anordnar ett av skikten som ligger under de tva yttre skikten i mot- satt riktning mot de tva yttersta skikten förbättras tor- sionsegenskaperna vid axiell belastning.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar ledaren àtminstone fem koncentriska skikt av spirallindade metall- tràdar, och ledaren har en tvärsnittsarea större än 700 mmz.

För ledare större än 700 um? ger anordnandet av de tva yttersta skikten hos ledaren i samma riktning en avsevärd kostnadsbesparing eftersom det inte är nödvändigt att använ- da ett skikt av band pà den yttre ytan av ledaren för att fä en ledare med tillräckliga ytegenskaper, dvs med ett tätt yttersta skikt hos ledaren, för extruderingsprocessen.

Enligt en utföringsform har ledaren en tvärsnittsarea av mellan 800 nn? och 3000 mmz.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är det inre halv- ledande skiktet anordnat direkt och i kontakt med det yttersta skiktet hos ledaren.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är det inre halv- ledande skiktet anordnat direkt pà ett längsgående halvle- dande band i kontakt med och runt det yttersta skiktet hos 10 15 20 25 30 35 _ eten, 531 3133 6 ledaren. Detta ger en betydande kostnadsbesparing jämfört med att använda spiralgàende applicering av ledarband för att hàlla ihop ledartràdarna och för att àstadkomma en jämn ytteryta hos ledaren innan isoleringssystemet extruderas pà ledaren.

Materialet hos ledaren är t ex koppar eller aluminium.

Materialet hos isoleringen innefattar t ex tvärbunden poly- (EPM, EPDM) tvärbunden etenpropengummi eller silikon- gummi.

Enligt en andra aspekt av uppfinningen tillhandahålls ett förfarande för tillverkning av en högspänningskabel enligt patentkrav 9. Fördelaktiga utföringsformer av förfarandet framgår av de beroende patentkraven 10-17.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar tillverk- ningen av en extruderad högspänningskabel att man tillverkar en ledare genom spirallindning av åtminstone tre skikt av metalltràdar kring en central ledare, att man lindar skikten av metalltràdar sà att de tvà yttersta skikten lindas i sama slagriktning. Ett inre ledande skikt extruderas kring den yttre ytan av ledaren, och ett isoleringsskikt anordnas utanför och helt omslutande det inre ledande skiktet. sà att det omger ledaren, Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar förfaran- det att man kompakterar ledaren sà att ledarens diameter minskas. Kompakteringen ger en tät ledare med ökad andel metall i ledarens tvärsnitt.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar förfaran- det att man spirallindar de två yttersta skikten hos ledaren sä att slaglängden hos det yttersta skiktet blir kortare än slaglängden hos det näst yttersta skiktet.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar förfar- andet att man lindar de tva yttersta skikten hos ledaren sà att slaglängden hos det yttersta skiktet blir kortare än 10 l5 20 25 30 35 534 3GB 7 slaglängden hos det näst yttersta skiktet och att skillnaden mellan slaglängden (L2) hos det yttersta skiktet (3) och slaglängden (Ll) hos det näst yttersta skiktet (4) blir större än, eller lika med, tva gànger ytterdiametern (D) hos ledaren.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar förfar- andet att man lindar àtminstone ett av de under de tvà yttersta skikten belägna skikten i motsatt riktning jämfört med de tvà yttersta skikten.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar förfar- andet att man lindar ledaren med àtminstone sex skikt kring en central tràd.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar förfar- andet att man extruderar det inre halvledande skiktet som är anordnat direkt pá ett längsgående halvledande band anordnat i kontakt med och kring det yttersta skiktet hos ledaren.

Upfinningen tillhandahåller en extruderad högspänningskabel med en förbättrad gränsyta mellan ledaren och det inre le- dande skiktet, vilket resulterar i sàväl en betydande kost- nadsbesparing vid tillverkningen av kabeln som minskad risk för att fá ett elektriskt genombrott i isoleringen av kabeln vid provningen av kabeln efter tillverkning.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall beskrivas närmare genom beskrivning av utföringsformer med hänvisning till bifogade ritningar där: Figur l visar en extruderad högspänningskabel enligt en ut- föringsform av uppfinningen med de tvà yttre skikten hos le- daren anordnade i samma slagriktning, 10 15 20 25 30 35 Eåfi EÜB 8 Figur 2 visar en extruderad högspänningskabel enligt en ut- föringsform av uppfinningen där ett av skikten hos den under de tva yttersta skikten belägna ledaren är anordnat i en annan riktning än de tvà yttersta skikten, och Figur 3 är ett tvärsnitt av den extruderade högspännings- kabeln i figur l, Figur 4 visar en skillnad i slaglängd hos de tvà yttersta skikten enligt en utföringsform av uppfinningen.

BESKRIVNING Av FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Figur l visar en högspänningskabel l innefattande en koncen- triskt slagen ledare 2. En enkel central tràd 14 omges av ett första skikt 8 av i huvudsak raka tràdar. Kring det första skiktet 8 är anordnade fem skikt 3, 4, 5, 6, spirallindade metalltràdar ll, 7 av 12. De tvà yttersta skikten 3, 4 hos ledaren är anordnade i samma slagriktning. I figur 2 är de tre under de tva yttersta skikten 3, ten 5, 6, 7 anordnade i samma slagriktning som de två ytter- sta skikten. De tvâ yttersta skikten 3, slagriktning. De fem skikten 3, 4, 5, 6, dade trådarna sträcker sig genom kabelns l längd, men för att visa slagriktningen för varje efterföljande skikt har varje skikt i figur l skurits av ett stycke vid änden. Ett extruderat inre ledande skikt 9 är anordnat koncentriskt kring och i kontakt med ett längsgående halvledande band (icke visat) som är anordnat i kontakt med och koncentriskt kring det yttersta skiktet av ledaren. Ett isoleringsskikt 10 och ett yttre ledande skikt 13 är koncentriskt anordnade kring det inre ledande skiktet. 4 belägna skik- 4 är slagna i höger- 7 hos de spirallin- I stället för en central träd med sex omgivande tràdar i ett första skikt kan en massiv ledare eller en ihålig central ledare användas. 10 15 20 25 30 35 53 'i 3GB 9 Vid tillverkningen av den koncentriskt slagna ledaren 2 enligt figur l anordnas ett första skikt 8 av metalltràdar fast kring en enstaka central träd 14. Ett andra skikt 7 av metalltràdar lindas koncentriskt och spiralformat kring det första skiktet 8. Ett tredje skikt 6 av metalltràdar lindas koncentriskt och spiralformat kring det andra skiktet och sà vidare tills en koncentriskt slagen ledare med fem skikt 3, 4, 5, 6, 7 av spirallindade metalltràdar är tillverkad.

Ledaren 2 kompakteras genom en dragskiva för tràddragning eller ett valspar för varje skikt av trådar för att undvika mellanrum hos ledaren 2. När ledaren 2 har kompakterats ma- tas den genom ett extrudermunstycke och ett inre ledande skikt 9, ett isoleringsskikt 10, och ett koncentriskt extru- derat ledande skikt 13 extruderas kring ledaren 2 sà att det inre ledande skiktet 9 är tätt fixerat mot det yttersta skiktet hos ledaren 2.

Figur 2 visar den extruderade högspänningskabeln l enligt ovan beskrivna exempel pà en utföringsform i relation till figur l med den skillnaden att ett av de under de tvà yttersta skikten 3, 4 liggande skikten 5, 6, 7 är anordnat i motsatt slagriktning jämfört med slagriktningen hos de två yttersta skikten 3, 4.

Figur 3 visar ett tvärsnitt av den extruderade högspännings- kabeln l i figur l. där leda- ren är en koncentriskt slagen ledare med fem skikt 3, 4, 5, 6, 7 av spirallindade metalltràdar ll, Kabeln innefattar en ledare 2, 12 kring ett första skikt 8 av i huvudsak raka trådar anordnade kring en central tràd 14. De sex skikten av spirallindade tràdar ll, 12 sträcker sig genom kabelns l längd. Ett extruderat inre le- dande skikt 9 är anordnat koncentriskt kring och i kontakt med ett längsgående halvledande band (icke visat) som är an- ordnat i kontakt med och koncentriskt kring det yttersta skiktet av ledaren. Ett isoleringsskikt 10 är anordnat kon- centriskt kring det inre ledande skiktet 9 och ett yttre le- 10 15 20 25 30 35 531 3933 10 dande skikt 13 är koncentriskt anordnat kring isolerings- skiktet 10. Vanligen finns det också skyddsskikt (icke visa- de), anordnade koncentriskt kring det yttre ledande skiktet 13. Alla ledande, isolerande och skyddande skikt sträcker sig genom kabelns längd.

Figur 4 visar ett typexempel pà en utföringsform av uppfinn- ingen där slaglängden L2 hos det yttersta skiktet 3 är kor- tare än slaglängden Ll hos det näst yttersta skiktet 4.

Skillnaden (L1-L2) mellan slaglängden L2 hos det yttersta skiktet 3 och slaglängden L1 hos det näst yttersta skiktet 4 är större än, eller lika med, tvà gànger ytterdiametern D hos ledaren. Om t ex ytterdiametern D är 50 mm bör skillna- den mellan slaglängden L2 hos det yttersta skiktet 3 och slaglängden Ll hos det näst yttersta skiktet vara 100 mm, eller större än 100 mm, för att ge de önskade egenskaperna hos ytterytan av ledaren. Endast en av trådarna ll, 12 i de tvà yttersta skikten visas i figur 4. Skikten 3, 4 i figur 4 har högerslagning. De skikt som ligger under de tre yttersta skikten 3, 4, 5 hos ledaren visas inte i figur 4.

Eftersom endast vissa föredragna utföringsformer av före- liggande uppfinning har beskrivits är mànga modifieringar och ändringar uppenbara för fackmännen utan att man gör av- steg fràn ramen för uppfinningen såsom denna beskrivs i de vidhängande patentkraven med stöd i beskrivningen och rit- ningarna.

Exempelvis har i beskrivningen endast visats exempel pà ex- truderade kablar med en ledare med sex skikt av tràdar, men antalet skikt kan bero pà den erforderliga storleken pà le- daren. Även slagriktningen hos de under de tvà yttersta skikten liggande skikten kan anordnas i en annan slagrikt- ning än enligt de tvà ovan beskrivna exemplen.

Claims (12)

10 l5 20 25 30 35 531 BÜB ll PATENTKRAV

1. Extruderad högspänningskabel (1) innefattade en ledare (2) med åtminstone fem koncentriska skikt (3, 4, 5, 6, 7) av spirallindade metalltràdar, ett extruderat inre ledande Skikt (9) och en extruderad elektrisk isolering (10) anordnad utanför det inre ledande skiktet (9), kännetecknad av att de två yttersta skikten (3, 4) av omgivande ledaren (2) ledaren (2) har samma slagriktning, att slaglängden (L2) hos det yttersta skiktet (3) är kortare än slaglängden (L1) hos det näst yttersta skiktet (4), och att skillnaden mellan slaglängden (L2) hos det yttersta skiktet (3) och slaglängden (L1) hos det näst yttersta skiktet (4) är större än, eller lika med, två gånger ytterdiametern (D) hos ledaren.

2. Extruderad högspänningskabel (1) varvid åtminstone ett av de innanför de två yttersta skikten (3, 4) belägna skikten (5, 6, 7) i ledaren (2) med en slagriktning i motsatt riktning mot slagriktningen hos de två yttersta skikten (3, 4). enligt patentkrav 1, är anordnat

3. Extruderad högspänningskabel (1) enligt något av föregå- ende patentkrav, varvid skikten (3, 4, 5, 6, 7) lindade metalltràdar är lindade kring en central ledare (14), och att mellan den centrala ledaren (14) och det innersta spirallindade skiktet (7) finns ett skikt av i huvudsak raka trådar (8). av spiral-

4. Extruderad högspänningskabel (1) enligt något av föregå- ende patentkrav, varvid ledaren (2) har ett tvärsnitt större än 700 mmz.

5. Extruderad högspänningskabel (1) enligt något av föregå- ende patentkrav, varvid det inre ledande skiktet (9) extru- 10 15 20 25 30 53% 3GB 12 deras direkt på ledaren (2) så att det inre ledande skiktet (9) är i kontakt med det yttersta skiktet (3) hos ledaren (2).

6. Extruderad högspänningskabel (1) enligt något av patent- krav 1-4, varvid det inre ledande skiktet (9) extruderas direkt på ett längsgående halvledande band anordnat kring och i kontakt med det yttersta skiktet (3) hos ledaren (2).

7. Förfarande för tillverkning av en extruderad högspän- ningskabel (1) innefattande: - spirallindning av en ledare (2) av åtminstone fem skikt (3, 4, 5, 6, 7, 8) av metalltràdar, - lindning av ledaren (2) så att de två yttersta skikten (3, 4) av metalltràdar lindas i samma slagriktning, - spirallindning av de tvà yttersta skikten (3, 4) av ledaren så att slaglängden (L2) hos det yttersta skiktet (3) blir kortare än slaglängden (L1) hos det näst yttersta skiktet (4). - lindning av de två yttersta skikten (3, 4) av ledaren så att skillnaden mellan slaglängden (L2) hos det yttersta skiktet (3) och slaglängden (Ll) hos det näst yttersta skik- tet (4) blir större än, eller lika med, två gånger ytterdiametern (D) hos ledaren. - extrudering av ett inre ledande skikt (9) på Ytfierytan av ledaren (2) så att det omger ledaren, och - extrudering av ett isoleringsskikt, så att det anordnas utanför och helt omslutande det inre ledande skiktet (9).

8. Förfarande enligt patentkrav 7, innefattande kompaktering av ledaren (2) så att diametern hos ledaren minskas.

9. Förfarande enligt något av patentkrav 7-8, innefattande tillverkning av ledaren (2) genom att linda skikten (3, 4, 10 15 Eêfi QÛB 13 5, 6, 7) av spirallindade metalltràdar kring en central (14), och att anordna ett skikt av i huvudsak raka trådar mellan den centrala ledaren (14) och det innersta spirallindade skiktet (7). ledare

10. Förfarande enligt något av patentkrav 7-9, innefattande lindning av åtminstone ett av de under de två yttersta Skikten (3, 4) belägna skikten (5, 6, 7) jämfört med de två yttersta skikten. i motsatt riktning

11. Förfarande enligt något av patentkrav 7-10, innefattande extrudering av det inre ledande skiktet (9) direkt på det yttersta skiktet (3) av ledaren (2).

12. Förfarande enligt något av patentkrav 7-10, innefattande extrudering av det inre ledande skiktet (9) direkt på ett längsgående halvledande band anordnat kring och i kontakt med det yttersta skiktet (3) av ledaren (2).