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Elektrisches Starkstromkabel.
Die vorliegende Erfindung betrifft Starkstromkabel und ihre Erzeugung. In Starkstromkabeln verwendet man gewöhnlich ölimprägnierte Papierisolationen, und die Notwendigkeit sorgfältigen Tränkens, um alle Hohlräume und Luftblasen in der Isolation zu vermeiden, ist allgemein bekannt.
Es ist auch bekannt, dass die vollkommene Imprägnierung während aller Erwärmungs- und Abkiihl- vorgänge während der Verwendung aufrechterhalten werden soll.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, ein Kabel herzustellen, das in der oberwähnten Hinsicht verbessert ist, so dass eine nachteilige Konzentrierung der elektrischen Feldstärke an irgendeiner Stelle der Isolation verhindert wird.
Nach einem Erfindungsmerkmal ist die Kabelisolation bezüglich ihrer Dichte vom Kabelkern zur Aussenseite derart abgestuft, dass die Lagen in der Nähe des Kerns weniger dicht sind als die weiter entfernten.
Ein Kabel dieser Art kann mit einem Vorratsbehälter oder Zwischenlagen versehen werden, wie dies in den britischen Patentschriften Nr. 291871 und 340303 beschrieben ist.
Ein derartiges Kabel kann bestimmten Imprägnationsverfahren und Behandlungen unterworfen werden, die besonders hiefür geeignet sind und im folgenden ausgeführt werden.
Bei papierisolierten Kabeln kommt es oft vor, dass die Papierhüllen kleine radiale Zwischenräume zwischen den Streifen lassen, und es können auch Längsspalten zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen des Streifens entstehen. Diese Zwischenräume und Schlitze bilden Kapillarkanäle, die sich mit Öl füllen und dadurch alle Teile der Isolation durchtränken.
Die Ölmenge, die in einer Zeiteinheit in einem Schlitz gezogen wird, kann beträchtlich sein und dadurch kann ein beträchtlicher Abfall des hydraulischen Drucks stattfinden, infolge der Viskosität des Öls und des Reibungswiderstandes des Schlitzes. Diese verringern die Kapillarwirkung, verlangsamen den Fluss und können bewirken, dass die Papierstreifen das Öl aus den Zwischenräumen schneller entziehen, als es dort eindringen kann. Der Zwischenraum wird in so einem Fall ohne Isoliermasse sein und zu lonisationswirkung neigen.
Derartige Wirkungen werden im Betrieb an vom Leiter entfernten Stellen, wo die Zwischenräume grösser und die Viskosität des Öls infolge der bekannten Temperaturabnahme vom Leiter zum Mantel höher ist, noch verstärkt.
Es wird sich daher als notwendig erweisen, die Geschwindigkeit, mit der das Öl von dem Papier aufgenommen wird, an solchen Stellen zu verringern. Dies kann durch erhöhte Dichte des Papiers erreicht werden, d. h. Erhöhung des Zellulosegehalts, wobei der zu imprägnierende Raum und das absolute Volumen jedes Prozents von unimprägniertem Zwischenraum verringert wird. Infolge der Schwierigkeiten, sehr dichtes Papier zu erzeugen, kann das Papier gewalzt werden, wodurch ebenfalls die Ölaufnahme verzögert und ausserdem die Kapillarkraft der Zwischenraumwand vergrössert wird.
Während der Imprägnierung ist das Papier ungleichmässig, da Luftspalte oder Hohlräume vorhanden sind, in denen eine Ionisierung stattfinden kann. Das Papier hat keine konstante dielektrische Festigkeitszeitcharakteristik, sondern eine, die mit der Imprägnierung steigt ; und von diesem Gesichtspunkt aus ist es wichtig, dass der Imprägnierungsvorgang so schnell als möglich vor sich geht. Dies ist im Widerspruch mit der Bedingung, die Zwischenräume gefüllt zu erhalten, und es ist daher notwendig, einen Ausgleich zu finden. Die elektrische Beanspruchung einer Kabelisolation nimmt vom Leiter zur
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Aussenhülle logarithmisch ab. Die um den Leiter liegenden Papierlagen haben daher eine grössere Belastung auszuhalten als die im Bereich des Mantels. Bei gleicher Imprägnierung wird daher ihre Lebensdauer kürzer sein.
Zweck der vorliegenden Erfindung zist ass nun, diese Lebenszeit gleichzumachen, und dies wird erreicht, indem man die Dichte oder Porosität der Papierisolation so abstuft, dass die Papierlagen in der Nähe der Seele weniger dicht und poröser sind als die weiter entfernten. Es kann z. B. bei einem Kabel die innerste Lage 1'5 Einheiten dick sein mit einer relativen Dichte von 0'90, die Mittellage 2-0 Einheiten
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tiven Dichte von 1'04. Wird ein Vorratsbehälter für die Kabelseele nach der britischen Patentschrift Nr. 340303 verwendet, dann kann die Dichte der Isolationslagen noch immer so wie oben sein. Wenn nötig, kann auch ein Vorratsbehälter aussen um die äusserste Isolationslage unter dem Bleimantel verwendet werden.
Dazwischenliegende Behälter, wie sie im britischen Patent Nr. 291871 beschrieben sind, können auch entweder allein oder zusammen mit den Kabelseelen-oder Mantelbehältern verwendet werden.
Statt die Isolation in drei Stufen abzustufen, wie beim obigen Beispiel, kann es in manchen Fällen wünschenswert sein, vier oder mehr Abstufungen zu machen.
Die Abstufung hat auch eine bedeutende Wirkung auf den Imprägnierungsvorgang. Es ist allgemein üblich, anfänglich Vakuumimprägnation anzuwenden, so dass das Öl vom äusseren Umfang der Isolation nach innen wandert. Wenn alle Papierlagen gleich dicht und porös sind, folgt daraus, dass die inneren Papierlagen mangelhaft mit Öl getränkt werden im Verhältnis zu den äusseren Lagen, wenn das Kabel herausgenommen und in Betrieb genommen wird. Dies ergibt zwei Nachteile. Die Lebensdauer der inneren Papierlagen wird im Verhältnis zu den äusseren kürzer und zweitens werden die inneren Lagen auf Kosten der äusseren Öl aufnehmen und ein Austrocknen der Zwischenräume in den äusseren Lagen bewirken.
Erhöhung der Dichte der äusseren Papierlagen beschleunigt den Fluss in den inneren Lagen (da eine geringere Menge in der Zeiteinheit abgenommen wird) und der Zeitunterschied zwischen dem Beginn der Impräg- nierung in verschiedenen Lagen (wobei die äussere Lage zuerst mit der Imprägnierung beginnt) ist derartig, dass alle Lagen ungefähr gleich imprägniert sind, wenn das Kabel aus der Imprägnierungsmasse genommen wird. Die unvermeidliche Fortsetzung der Imprägnierung geschieht daher unter gleichartigen und nicht verzerrten Bedingungen.
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Druck gesetzt und gehalten, bis eine Probe anzeigt, dass die Imprägnierung 95% überschritten hat. Dann wird der Druck abgestellt, eine Probe bei atmosphärischem Druck vorgenommen und evakuiert, bis der Gasgehalt wieder auf einen vernachlässigbaren Wert herabgesetzt ist.
Darauf wird wieder Druck angewendet ; eine Probe genommen und mit dem Abkühlen begonnen. Erreicht die Abkühlung eine Temperatur von 100 C über der Temperatur der äusseren Luft, dann wird der Druck abgestellt und wieder evakuiert, bis der Gasgehalt wieder vernachlässigbar ist und die Temperatur auf 20 über der äusseren Lufttemperatur gesunken ist. Dann wird der Kessel geöffnet und das Kabel schnell zum Aufbringen des Mantels in eine Bleipresse gebracht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrisches Starkstromkabel, bei welchem die Papierisolation bezüglich ihrer Dichte radial abgestuft ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Papierlagen vom Kern nach aussen zunimmt, so dass während der Imprägnierung mit der Imprägniernngsflüssigkeit, wobei die Flüssigkeit von der Aussenseite der Isolation gegen die Innenseite wandert, die Imprägnierung in den äusseren Lagen verzögert wird und die vom Beginn der Imprägnierung an auftretende Verzögerung in den verschiedenen Lagen derart ist, dass der Imprägnierungsgrad aller Lagen am Ende des Imprägnierungsvorgangs annähernd gleich ist.