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Mehrfach- Hochspannungskabel.
Die Dreileiterkabel bestehen gewöhnlich aus drei voneinander getrennten Seelen, deren jede einen elektrischen Leiter mit getränkter Papierumhüllung oder einer andern isolierenden Schicht umfasst, die zu einem Körper mit kreisrundem Querschnitt vereinigt sind, der mit mehreren Lagen getränkten Papieres umhüllt ist, während aussen ein Bleimantel vorgesehen ist.
Bei diesen Kabeln war nichts vorgesehen gegen eine Ausdehnung oder Kontraktion der Imprägnierungsflüssigkeit, so dass bei Abkühlung des Kabels sich zwischen den Leitern und der Umhüllung Hohlräume bilden konnten, welche die Güte der Isolierung und die Eignung des Kabels für hohe Spannungen beeinträchtigten.
Eine andere, speziell für sehr hoch gespannte Ströme bestimmte Kabelbauart bestand aus einer hohlen Seele, über welche dünne Leitungsdrähte gewickelt waren. Diese Drähte wurden mit der Isolierhülle (z. B. Papier) aufgebracht, und darüber war ein Bleimantel vorgesehen. Die hohle Seele wurde mit Öl, das die Isolierhülle tränkte, gefüllt. Bei den abwechselnden Erwärmungen und Abkühlungen des Kabels konnte sich das Öl ausdehnen und zusammenziehen, indem es in bzw. aus zu diesem Zweck vorgesehene Behälter trat. Die Anordnung dreier hohler Seelen der eben erwähnten Art machte das Kabel zu teuer, insbesondere im Hinblick auf den grossen Durchmesser und den erheblichen Materialaufwand.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Mehrfachkabel mit allen Vorteilen der Ölzirkulation und genügenden Durchtrittsräumen für das Öl, das dabei denselben Durchmesser und dasselbe Profil hat wie die gewöhnlichen Kabel mit fester Isolierung.
Fig. 1 zeigt im Schaubild das eine Ende des Kabels, Fig. 2 einen Querschnitt, Fig. 3 eine Seitenansicht, Fig. 4 stellt schematisch den Schnitt durch ein Kabel dar.
Fig. 1, 2 und 3 zeigen ein Kabel mit drei Leitern (drei Seelen), deren jeder mit isolierendem Material 8 (z. B. ölgetränktes Papier) eng umwickelt ist. Die drei Seelen sind unter 1200 versetzt und (s. Fig. 3) nach Art von Hanfseilen schraubenförmig verdrillt. Die Ganghöhe der Schraube hängt von den Abmessungen der Seelen und von ihrer Isolierung ab. In der Mehrzahl der Fälle wird eine Ganghöhe von 60-90 cm am Platze sein. Über die Seelen ist eine isolierende Hülle vorgesehen, die aussen von einem Bleimantel geschützt wird.
Wenn die drei Seelen im Dreieck angeordnet sind, ihre isolierenden Hüllen sich untereinander und mit dem Aussenmantel berühren (s. Fig. 4), so ist klar, dass dann bei einem bestimmten Durchmesser der Seelen der Kabelquerschnitt ein Minimum sein wird und sich dann kleine Zwisehen-i'aum 9 ergeben, durch welche das 01 abfliessen kann. Trotz des für bestimmte Abmessungen der Seelen minimalen Querschnittes hat diese Konstruktion für hohe Spannungen Mängel, indem die Durchgangsquers'cMtt für das Öl zu klein sind und ferner das Kabel als ganzes zufolge seiner Form nicht in die Kabelschacht und unterirdischen Kabelrohre eingezogen werden kann.
Es ist sehr wichtig, dass die Durchflussräume für das Öl im Kabel so dimensioniert sind, dass tie dem Öldurchfluss nicht einen übermässigen Widerstand entgegensetzen, da die Bildung eines Hohlraumes an irgendeiner Stelle das Kabel ernstlich beschädigen könnte.
Um praktisch die Bildung von Hohlräumen im Kabel bei dessen Abkühlung zu verhindern, muss man den Abfall des hydrostatischen Druckes des von den Behältern zu den verschiedenen Pukten des Kabels sich ergiessenden Öles begrenzen.
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Ist a die für die Längeneinheit des Kabels bei gegebener Temperaturschwankung erforderlichp Ölmenge, so ist das für eine Länge 1 erforderliche Ölquantum a. l. Bei einem Kabel mit an einem Ende angeordneten Speisebehälter wird die unmittelbar beim Behälter durchfliessende Ölmenge a. sein, während sie am andern Ende Null ist.
Für ein Längenelement clx ist der Druckabfall
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wo b den Widerstandskoeffizienten des Kabeldurchflusskanals und g die an der betrachteten Stelle durchfliessende Olmenge bezeichnet. Ist die Stelle in der Entfernung x vom Speisebehälter so ist
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substituiert'man das in die vorhergehende Gleichung, so ergibt sich :
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Die Integration, ergibt :
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Dieser Ausdruck stellt den Spannungsabfall für die ganze Länge des Kabels dar und zeigt. dass dieser proportional ist dem Koeffizienten b und dem Quadrat der Lange des Abschnittes. Der Koeffizient variiert in steigendem Ausmass mit dem Querschnitt des Ölkanals im Kabel, so zwar, dass er bei Verdoppelung der Querschnittsfläche auf einen Wert sinkt, der kleiner ist als die Hälfte des früheren Wertes.
Man kann dann die Länge des Kabels um 40% steigern, wodurch sich der Preisanteil der teuren. am Ende jedes Kabelabschnittes erforderlichen Einrichtung ermässigt.
Um den Ölkanälen geeignete Abmessungen zu geben und die Dreieckform des Kabels zu vermeiden, sind bei einem Kabel mit drei Seelen Scheidewände 10, 11 und 12 gemäss Fig. 1 vorgesehen.
0 Diese Scheidewände aus getränktem Papier sind Rücken an Rücken gegeneinander über die ganze Länge des Kabels vorgesehen und so breit, dass sie, in der dargestellten Form zusammengelegt, in den drei Seelen umschriebenen Kreis fallen.
Jede Scheidewand ist so angeordnet, dass sie einen Leiter bzw. eine Seele des Kabels von den andern trennt.
Die Scheidewände sind relativ dünn und sind an ihren äusseren Kanten von einer sich gegen diese abstützenden schraubenförmig gewickelten Hülle 18 aus getränktem Papier umgeben. Da die Scheidewände zwischen den Kabelseelen in Schraubenwindungen angeordnet sind, kann das Papier 13 direkt über'die Ränder aufgerollt werden, ohne dass man diese vorher zusammenpressen muss, was wichtig ist, da von vornherein die Kontur gesichert ist. Auch kann das Kabel je nach Erfordernis gerollt werden, ohne dass die Scheidewände beschädigt oder dem Öldurchgang ein Hindernis bereitet wird. Da die Papierhülle 13 dünn ist und auf sechs Stützen aufruht, so ergibt sich daraus ein sechseckiger Querschnitt.
An den Stellen, wo das Papier die Kabelseelen umschliesst, wird die Aussenfläche etwas mehr gerundet sein als an den Stellen, wo es auf den Rändern der Seheidewände aufruht. Dabei wird das Papier direkt durch die Kabelseelen und die Scheidewände gestützt und jeder Schraubengang hilft den nächsten halten.
Über die Papierhülle ist dicht anliegend ein Bleimantel aufgebracht. Die Verbindungsstellen sind
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Die so verbesserte Kabelkonstruktion gemäss der Erfindung hat den Vorteil, dass der Querschnitt der Ölkanäle fast doppelt so gross ist als der beim Kabel gemäss Fig. 4, so dass die Behälter sehr weit voneinander entfernt sein können.
Diese Vorteile werden übrigens erzielt, ohne dass die Kosten gegenüber der alten Kabelform beträchtlich höher sind. Das neue Kabel hat ferner den erforderlichen Grad der Flexibilität, so dass es in Kabelschächte und Kabelkanäle ohne Gefahr der Beschädigung eingezogen werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrisches Hochspannungskabel mit mehreren isolierten, schraubenförmig angeordneten Leitern, gekennzeichnet durch zwischen den Leitern schraubenförmig gewundene, nicht metallische Scheidewände und eine von deren Rändern und den Leitern gestützte, aussen von einem Metallmantel umgebene Isolierhülle, die zusammen mit den Scheidewänden Kanäle für den Durchgang des Öles bildet.
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Multiple high voltage cables.
The three-core cables usually consist of three separate cores, each of which comprises an electrical conductor with an impregnated paper cover or some other insulating layer, which are combined to form a body with a circular cross-section, which is covered with several layers of soaked paper, while a lead jacket is provided on the outside .
In these cables, nothing was intended to prevent the impregnation liquid from expanding or contracting, so that when the cable cooled, voids could form between the conductors and the sheath, which impaired the quality of the insulation and the suitability of the cable for high voltages.
Another type of cable, specially designed for very high voltage currents, consisted of a hollow core over which thin conductor wires were wound. These wires were covered with the insulating sheath (e.g. paper) and a lead jacket was provided over them. The hollow soul was filled with oil that soaked the insulating cover. With the alternating heating and cooling of the cable, the oil could expand and contract by stepping into and out of containers provided for this purpose. The arrangement of three hollow cores of the type just mentioned made the cable too expensive, especially in view of the large diameter and the considerable material expenditure.
The subject of the present invention is a multiple cable with all the advantages of oil circulation and sufficient passage spaces for the oil, which has the same diameter and the same profile as the usual cables with solid insulation.
Fig. 1 shows one end of the cable in a diagram, Fig. 2 shows a cross section, Fig. 3 shows a side view, Fig. 4 shows schematically the section through a cable.
1, 2 and 3 show a cable with three conductors (three cores), each of which is tightly wrapped with insulating material 8 (e.g. oil-soaked paper). The three souls are offset under 1200 and (see Fig. 3) twisted helically like hemp ropes. The pitch of the screw depends on the dimensions of the souls and on their insulation. In the majority of cases, a pitch of 60-90 cm will be in place. An insulating sheath is provided over the souls and is protected on the outside by a lead jacket.
If the three souls are arranged in a triangle, their insulating shells touch each other and with the outer jacket (see Fig. 4), it is clear that the cable cross-section will then be a minimum at a certain diameter of the souls and then there will be small spaces -i'aum 9, through which the 01 can flow off. Despite the minimum cross-section for certain dimensions of the cores, this construction has shortcomings for high voltages in that the cross-sections of the passage are too small for the oil and, furthermore, the shape of the cable as a whole cannot be drawn into the cable duct and underground cable ducts.
It is very important that the flow spaces for the oil in the cable are dimensioned in such a way that they do not offer excessive resistance to the oil flow, as the formation of a cavity at any point could seriously damage the cable.
In order to practically prevent the formation of cavities in the cable when it cools, the drop in hydrostatic pressure of the oil pouring from the containers to the various points of the cable must be limited.
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If a is the amount of oil p required for the unit of length of the cable with a given temperature fluctuation, then the oil quantity required for a length 1 is a. l. In the case of a cable with a feed container arranged at one end, the amount of oil flowing directly through the container a. while at the other end it is zero.
For a length element clx is the pressure drop
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where b denotes the resistance coefficient of the cable flow channel and g denotes the amount of oil flowing through at the point under consideration. If the point is at the distance x from the food container so is
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Substituting this in the previous equation results in:
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The integration gives:
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This expression represents the voltage drop for the entire length of the cable and shows. that this is proportional to the coefficient b and the square of the length of the section. The coefficient varies to an increasing extent with the cross-section of the oil duct in the cable, so that when the cross-sectional area is doubled, it drops to a value that is less than half of the previous value.
You can then increase the length of the cable by 40%, which increases the price share of the expensive. equipment required at the end of each cable section.
In order to give the oil channels suitable dimensions and to avoid the triangular shape of the cable, partition walls 10, 11 and 12 according to FIG. 1 are provided for a cable with three cores.
0 These partitions made of soaked paper are provided back to back against each other over the entire length of the cable and so wide that, when folded in the form shown, they fall into the circle circumscribed by three souls.
Each partition is arranged in such a way that it separates one conductor or core of the cable from the others.
The partition walls are relatively thin and are surrounded at their outer edges by a helically wound sleeve 18 made of impregnated paper and supported against them. Since the partitions between the cable cores are arranged in screw turns, the paper 13 can be rolled up directly over the edges without having to compress them beforehand, which is important because the contour is secured from the outset. The cable can also be rolled up as required without damaging the partition walls or creating an obstacle to the oil passage. Since the paper envelope 13 is thin and rests on six supports, this results in a hexagonal cross section.
At the points where the paper encloses the cable cores, the outer surface will be slightly more rounded than at the points where it rests on the edges of the silk walls. The paper is supported directly by the cable cores and the partition walls and every screw thread helps hold the next.
A lead jacket is applied tightly over the paper envelope. The connection points are
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The cable construction according to the invention improved in this way has the advantage that the cross-section of the oil channels is almost twice as large as that of the cable according to FIG. 4, so that the containers can be very far apart.
Incidentally, these advantages are achieved without the costs being considerably higher compared to the old cable form. The new cable also has the required degree of flexibility so that it can be pulled into cable ducts and ducts without risk of damage.
PATENT CLAIMS:
1.Electric high-voltage cable with several insulated, helically arranged conductors, characterized by between the conductors helically wound, non-metallic partition walls and an insulating sleeve supported by the edges and the conductors and surrounded on the outside by a metal jacket, which together with the partition walls channels for the passage of the Oil forms.
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