<Desc/Clms Page number 1>
Starkstromkabel
Die Erfindung bezieht sich auf Starkstromkabel, u. zw. sowohl auf gewöhnliche Hochspannungskabel als auch auf solche Kabel, bei welchen das Dielektrikum zur Steigerung der Isolierwirkung auf einem höheren als dem Atmosphärendruck gehalten wird. Diese Bedingung kann auf verschiedene Weise erfüllt werden, doch konnten die gewünschten hohen Drücke, die beispielsweise 15 Atmosphären betragen können, bisher nur durch Einlegen des Kabels in eine fortlaufende Stahlrohrleitung, in welcher der in Rede stehende Druck herrschte, aufrechterhalten werden. Die bekannten Bleimantelkabel mit kreisförmigem Querschnitt können auf die Dauer nur einem Innendruck von wenigen Atmosphären standhalten, wenn sie aussen dem Atmosphärendruck ausgesetzt sind, auch dann, wenn sie mit äusseren oder inneren Bandagen oder Verstärkungen versehen sind.
Dies beruht zum Teil auf der geringen mechanischen Festigkeit des Bleies und zum Teil auf der Weichheit der Längsnaht des mittels gewöhnlicher hydraulischer Pressen hergestellten Bleimantels.
Im Bleimantel oder Überzug von Kabeln gewöhnlicher Bauart mit ölimprägnierter Papierisolation treten bei ansteigenden Temperaturen und der damit verbundenen Volumsvergrösserung des Öles übermässige Drücke auf, sofern nicht in gewissen Abständen Druckbehälter od. dgl., ähnlich den bei den sogenannten ölgefüllten Kabeln gebräuchlichen, angeordnet werden. Die in bekannter Weise armierten oder verstärkten Bleimäntel können mit der Armierung nicht in hinreichendem Mass elastisch deformiert werden und sind gegen ein Reissen des Bleies infolge der mechanischen Beanspruchung nicht geschützt.
Die vorliegende Erfindung hat eine solche Ausbildung des Kabelmantels zum Gegenstand, dass er über die ganze Länge des Kabels bei Ver- änderungen des Innendruckes elastischen Deformationen unterworfen werden. kann, wobei diese Deformationen in solcher Weise vor sich gehen, dass keine schädlichen Formveränderungen dts Camels auftreten können.
Die Erfindung kann deshalb nicht nur bei durch besondere Mittel unter Druck gehaltene Kabeln, sondern auch bei gewöhnlichen Starkstromkabeln mit Isolation aus ölimprägniertem Papier angewendet werden.
Es ist bekannt, ein Mehrleiterkabel mit Bleimantel so zu formen, dass der Bleimantel flache oder annähernd flache Teile aufweist. So wurde z. B. bei Dreileiterkabeln der Bleimantel so geformt, dass er mit der gemeinsamen Tangente nebeneinanderliegender, in den Scheiteln eines gleichseitigen Dreiecks angeordneter isolierter Leiter zusammenfällt, so dass der Mantel an Stelle des kreisförmigen Querschnittes einen annähernd dreieckigen Querschnitt erhält, während die Armierung seinen gewöhnlichen kreisförmigen Querschnitt behält.
Um den Bleimantel eines solchen Kabels dazu geeignet zu machen, nach Erwärmung in seine ursprüngliche Lage zurückzukehren und dadurch Hohlräume im Dielektrikum zu vermeiden, ist es vorgeschlagen worden, zwischen dem Bleimantel und der Armierung federnde Organe in Form von Schraubenfedern, Blattfedern, druckluftgefüllten Rohren oder Weichgummieinlagen einzulegen, welche auf die flachen Teile des Mantels einen Druck ausüben.
Solche Kabel mit äusseren Bandagen oder Armierungen üblicher Art sind jedoch nicht in der Lage, höhere Innendruck auszuhalten.
Im Gegensatz dazu ist das den Gegenstand der Erfindung bildende Starkstromkabel so ausgebildet, dass es einem inneren Überdruck über dem Atmosphärendruck widerstehen kann, so dass das Dielektrikum auf dem gleichen Druck wie die sogenannten ölgefüllten Kabel gehalten werden kann, nämlich bis zu Drücken von einigen
Atmosphären oder bis zu 15 Atmosphären, bei
EMI1.1
Kanäle oder Hohlräume und die Anordnung von Druckbehältern in Abständen längs des Kabels, wie bei den ölgefüllten Kabeln, überflüssig gemacht, da das Kabel infolge seiner Bauart einen ständigen Druckausgleich über seine ganze Länge versieht, wobei gleichzeitig hinsichtlich der Wahl der Ölviskosität eine grössere Bewegungsfreiheit erreicht wird.
<Desc/Clms Page number 2>
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Starkstromkabel, die einem inneren Überdruck über dem Atmosphärendruck widerstehen können und einen Mantel aus Blei oder anderem dichten Material, z. B. Pressstoff, besitzen, der gegen die äussere Armierung oder Bandage des Kabels mittels federnder Organe abgestützt ist, wobei die isolierte Leiteranordnung und dementsprechend der diese bedeckende Mantel im Querschnitt zwei gegenüberliegende, stark gekrümmte oder halbkreisförmige Oberflächenteile und dazwischen zwei weniger gekrümmte oder ebene Oberflächenteile aufweisen Die Erfindung besteht hauptsächlich darin,
dass zur elastischen Abstützung der von jeder Breitseite des Kabelmantels gebildeten Membranfläche gegen ständigen oder gelegentlichen inneren Überdruck im Kabel zwischen der Breitseite und der äusseren Armierung oder Bandage in der Längsrichtung des Kabels ein fortlaufender elastischer Metallstreifen angeordnet ist, der sich im wesentlichen über die Weite der Breitseite erstreckt, mit in Abständen angeordneten Querrippen versehen ist und durcis die aussere Armierung oder Bandage auf seinem Platz gehalten wird.
Mit einem solchen Kabel können die oben angegebenen Wirkungen erzielt werden, weil die zwei gegenüberliegend angebrachten Metallstreifen dank der Rippen imstande sind, zusammen mit der Armierung die Membranfläche des Mantels gegen den Innendruck wirksam und doch elastisch zu stützen. Trotzdem kann das Kabel auf Grund seines mehr oder minder flachen Querschnittes und der geschilderten Lage der Rippen in der Längsrichtung hinreichend flexibel hergestellt werden, so dass es leicht gehandhabt und auf grosse Trommeln aufgewunden werden kann. Ausserdem ergibt sich der Vorteil, dass die Naht oder gegebenenfalls die Nähte des Bleimantels über die gesamte Länge des Kabels in vorbestimmten Lagen in bezug auf die Achsen des Kabelquerschnittes gehalten werden können.
Wenn der Mantel mit Nahtverbindungen versehen ist, ist es vorteilhaft, den Mantel so auszubilden, dass diese Teile an solchen Stellen liegen, an denen die Armierung über einen weiten Winkel (der in manchen Fällen nicht viel weniger als 180 u betragen kann) anliegt, wodurch die Nähte von den Membranfläche ferngehalten werden.
Ausserdem kann der Mantel in der Nähe der Stellen, wo sich die Nähte befinden, in an sich bekannter Weise eine grössere Wandstärke aufweisen. Gemäss der Erfindung geschieht dieses in der Weise, dass die Aussenfläche und die Innern- fläche des Mantels rund um die äussersten
Leiter exzentrischen Kreisen folgen, die tangential in die Bzgrenzungsflächen der ebenen oder weniger gekrümmten, nicht verstärkten Teile ubergehen.'
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Er- findung schematisch veranschaulicht.
Fig. 1 ist ein Querschnitt eines Dreileiterkabels gemäss der
Erfindung, teilweise im Schema, Fig. 2 ist ein
Längsschnitt durch einen Teil desselben Kabels, Fig. 3 ist eine Draufsicht auf einen Zickzackstreifen, der als Stützorgan für die Membran dienen kann, und dessen gerade Teile im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Kabels verlaufen und Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform eines Stützorgans für die Membran in Streifenform mit ausgestanzten Rippen, die so aufgebogen sind, dass sie senkrecht zur Längsrichtung des Kabels stehen.
Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Kabel besitzt drei Leiter 10, deren Mittelpunkte auf einer geraden Linie angeordnet sind und deren jeder von einer Isolierschicht 12 umgeben ist. Gegebenenfalls kann noch eine weitere, allen Leitern gemeinsame Isolierung angebracht werden, die nicht dargestellt ist. Um die Isolierung der Leiter ist ein Bleimantel 14 gepresst, der oben und unten zwischen den äusseren Leitern geradlinig verläuft und an den Seiten der gekrümmten Randfläche der Isolation der Aussenleiter folgt. In der Mitte dieser gekrümmten Randfläche sind die Nähte 16 des Bleimantels untergebracht. Gegebenenfalls kann der Bleimantel auch nur eine Naht auf nur einer Seite aufweisen. Um den Bleimantel, der mit einer bituminösen Masse bedeckt und mit Leinen oder Papier überzogen sein kann, ist eine enganliegende Armierung, die z.
B. aus einem oder vorzugsweise zwei Eisenoder Bronzebändern bestehen kann, dent gewickelt, dass der Bleimantel vollkommen bedeckt, jedoch noch biegsam ist. An den flachen Breitseiten des Kabels ist oben und unten über diese Armierung ein fortlaufend gewellter Streifen 20 aus Eisen-oder Bronzeblech gelegt. Die Streifen 20 erstrecken sich quer über die ganze Weite der Breitseite. Wie in Fig. 2 veranschaulicht, können diese Streifen so gebogen sein, dass schmale Wellenkämme und breite Wellentäler entstehen, welch letztere in engem Abstand derart am Kabel anliegen, dass nur schmale Zwischenräume übrig bleiben, in welchen der Bleimantel bloss von der Armierung 18 gestützt wird.
Die Wellen des Streifens verlaufen in der Hauptsache quer zum Kabel. Über die Wellenkämme jedes Streifens 20 ist ein zweiter fortlaufend gewellter Streifen 22 gelegt, der schmäler ist, As der ersterwähnte Streifen und gegenüber dessen Längsachse über die ganze Länge des Kabels angeordnet ist. Die Streifen 22 können ähnlich wie die Streifen 20 aus Eisen-oder Bronzeblech bestehen.
Die äussere Bandage des Kabels kann z. B : aus einem oder mehreren Eisen-oder Bronzedrähten 24 bestehen, die um das Kabel schraubenförmig herumgewickelt sind, mit einer Steigung, die dem Abstand der benachbarten Wellenkämme der gewellten Streifen 2C und 22 gleich oder von diesem verschieden ist. In Fig. 2 sind zwei Drähte 24 dargestellt, die so gewickelt sind, dass sie zwischen den Wellen des Streifens 20 ver- laufen und auf den Wellentälern der Steifen 22 aufliegen.
Auf den Schmalseiten des Kabels liegen die Drähte an der Armierung 18 an und üben dabei einen Druck auf den Bleimantel aus, wobei die Anlagefläche auf jeder Seite einen Winkel
<Desc/Clms Page number 3>
von annähernd 180'einschliesst. Dadurch wird der Bleimantel besonders gut bei den Nähten 16 und in deren Nachbarschaft unterstützt, so dass die Gefahr eines Platzen des Mantels in den Nähten wesentlich vermindert ist.
Da die Wellen der Streifen 22 wesentlich flacher sind als diejenigen der Streifen 20, werden die Drähte 24 der Bandage über dem Mittel der ebenen Bleimantelteile angehoben, wodurch die Zugspannungen in den Drähten 24 zusammen mit den Streifen 22 und 20 in vorteilhafter Weise ausgenützt werden, um die ebenen Bleimantelteile elastisch zu unterstützen, so dass der gewünschte elastische Membraneffekt ohne Auftreten einer allzugrossen Formveränderung erreicht wird.
Wie in Fig. 1 dargestellt, können die Drähte 24 nicht nur gegenüber dem Mittel der Membranfläche an den Streifen 22 anliegen, sondern auch in den Wellentälern an den Kanten der
Streifen 20, wodurch die letzteren besonders gut abgestützt werden. Die Deformation der
Membranfläche nimmt bei einem bestimmten Überdruck über dem Atmosphärendruck von beiden Seiten gegen die Mitte stetig zu, so dass das Blei nicht in schädlicher Weise deformiert wird und insbesondere auch keinen nennens- werten Zugspannungen ausgesetzt ist.
Wenn erforderlich, kann der Bleimantel 14 in bekannter Weise bei den Nähten auch verstärkt werden, indem seine Innenfläche und seine Aussenfläche rund um die äusseren Leiter nach exzentrischen Kreisen verlaufen, die tangential in die Begrenzungsflächen der ebenen Teile des Bleimantels münden, so dass längs der Krümmungen die Wandstärke von oben und unten gegen die Nähte 16 stetig zunimmt.
Die dargestellte und beschriebene Abstützung der Membranfläche des Kabelmantels durch Streifen 20 und 22 kann auf verschiedene Weise variiert werden, wichtig dabei ist jedoch, dass die Bandagen oder Armierungen und die fortlaufenden mit querstehenden Rippen od. dgl. versehenen Metallstreifen mitsammen elastische Versteifungsglieder für die Membranfläche des Bleimantels bilden. Ferner ist es wichtig, das quergestellte Versteifungsglied der Membranfläche so auszubilden, dass die Biegsamkeit des Kabels nicht ungünstig herabgesetzt wird. Dies wurde durch die nachstehend beschriebene Ausführungsform in besonderem Masse erreicht.
Die äussere Bandage oder Armierung kann statt aus den Drähten 24 aus ein oder mehreren Bändern entsprechender Breite bestehen, die mit einer solchen Steigung herumgewunden sind, dass die Streifen 20 bei den Aussenkanten an den Wellenkämmen gestützt werden. Jeder Streifen 20 kann durch eine Mehrzahl von Streifen von gleicher oder unterschiedlicher Breite, Stärke, Wellen- mp ! itude und Wellenlänge ersetzt werden, wobei es nur notwendig ist, eine hinreichende Steifheit in der Qat-Dichtung und eine hinreichende Bieg- samkeit in der Längsrichtung des Kabels sicherzustellen und ausserdem zu gewährleisten, dass der Bleimantel an eng benachbarten Stellen ab-t gestützt wird.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann, bei Beibehaltung des Streifens 20 jeder Streifen 22 durch einen oder mehrere Drähte ersetzt werden, die schraubenförmig gewunden sein können. Auch kann der Streifen 22 gänzlich entfallen, wenn die Aussenarmierung aus Streifen oder Draht besteht, wobei die Aussenarmierung so herumgewickelt werden kann, dass sie an den Aussenkanten des beibehaltenen gewellten Bandes in den Wellentälern und in einem gewissen Abstand davon unmittelbar auf dessen Wellenkämmen aufliegt. Die Armierung wird beim Wickeln schräg über die Wellenkämme geführt.
Die beschriebene Stütze für jede Membranfläche kann durch ein zickzackförmiges, z. B. hochkantig angeordnetes Band gemäss Fig. 3 ersetzt werden. Die Kurven 26 des Bandes sind glatt gebogen und können durch flache Teile ersetzt werden. Die geraden Teile 28 des Bandes sind sehr schwach geneigt, so dass das Kabel in der Längsrichtung biegsam bleibt. In diesem
Fall kann die Armierung auch aus Band an Stelle von Draht bestehen. Andere Formen fortlaufender Metallstreifen mit quer angeordneten Rippen können aus Bändern mit ausgestanzten und aufgebogenen Lamellen oder Zungen hergestellt sein.
In Fig. 4 sind zwei verschiedene Bänder dieser
Art dargestellt ; der obere, über der strichlierten
Linie befindliche Teil dieser Figur zeigt ein
Band 30 mit ausgestanzten Lamellen 34, die senkrecht zum Band aufgebogen sind, so dass rechteckige Öffnungen 32 entstehen. Unterhalb der strichlierten Linie ist ein Band 30 ver- anschaulicht, bei welchem der Form der Öff- nungen 36 entsprechende Lamellen 34 abwech- selnd auf gegenüberliegenden Seiten des Bandes ausgestanzt und sodann aufgebogen sind.
Die oben erwähnten Bänder und die früher genannten zickzackförmigen Bänder können zu- sammen mit gewellten Streifen, z. B. wie der
Streifen 22 in Fig. 2, zur Bildung der Membran- stütze und als Träger der Aussenarmierung oder
Bandage verwendet werden.
Die Bänder oder Streifen können auch auf andere Weise ausgestanzt oder gelocht sein, so können z. B. vorspringende Rippen in das Band eingepresst sein, die so geformt sind, dass die Ar- mierung über ihnen oder in Ausnehmungen zwischen ihnen angeordnet werden kann.
Im Hinblick auf hohe elektrische Spannungen kann eine Metallfolie oder Metallfolienpapier in an sich bekannter Weise unterhalb des Bleimantels direkt um die Papierisolation gewickelt werden.
Ferner kann rund um die Leiteranordnung direkt unter der rDierisolation ein ähnlicher Überzug vorgesehen werden, um schädliche
Zwischenräume zwischen der Leiteroberfläche und der Papierisolation auszuschalten. Über den
Leiter kann ein dünner Bleimantel gepresst werden, oder es können bei der erwähnten Aus- fuhrungsfbrm mit Einzelleitern alle Zwischen-
<Desc/Clms Page number 4>
räume zwischen den Leitern und Fülldrähten ausgefüllt werden, über welche eine gemeinsame Lage von Drähten gewunden sein kann, so dass eine flache oder ovale Leiterform entsteht.
Über dieser wird der Folienstreifen angebracht, so dass das so entstehende Leitergebilde sich ebenfalls gut an die Schmalseiten des Mantels anlegen kann.
Während des Betriebes ist das Kabel mit einem gasförmigen, flüssigen oder halbflüssigen Isoliermaterial ausgefüllt, das zusammen mit der Papierisolation die Kabelisolierung bildet. Wenn die Isolierung einem Druck ausgesetzt ist, werden die Membranfläche des Kabelmantels elastisch deformiert. Infolge der, Nachgiebigkeit der Armierung und der gewellten oder äquivalent geformten Metallbandstütze wird sich die Verformung der Membranfläche von selbst gemäss den durch Temperaturveränderungen u. dgl. hervorgerufenen Expansionen und Kontraktionen einstellen und dadurch den Druck stabilisieren.
Wenn das Kabel als Gasdruckkabel ausgebildet ist, kann der Überdruck durch Gaszufuhr nach beendeter Verlegung des Kabelstranges erzeugt werden.
Handelt es sich um ein ölgefülltes Kabel, so kann der Druck ebenfalls nach beendeter Installation durch Entführung von Öl in die Verbindungsmuffen oder Endmuffen unter Druck und gegebenenfalls unter Erwärmung, zur Herabsetzung der Viskosität des Öles erfolgen, vorausgesetzt, dass nicht ein hinreichend dünnflüssiges Öl verwendet wird. Der Druck kann aber auch schon in den einzelnen Herstellungslängen des Kabels vor deren Installation vorgesehen sein.
In letzterem Fall kann der erforderliche Druck vor oder nach der Armierung des Kabels, gegebenenfalls mit Erwärmung des unter Druck eingeführten Öles, erzeugt werden. Der gewünschte Druck kann aber auch in Verbindung mit dem Armierungsvorgang hergestellt werden, indem vorher soviel Öl eingeführt wird, dass die Membranfläche eine solche Verformung erhalten, dass sich der Druck infolge der durch den Armierungsvorgang bewirkten Deformation von selbst auf den gewünschten Wert einstellt.
Gewünschtenfalls kann eine solche Deformation der Membranfläche schon bei der Herstellung des Mantels durch entsprechende Formgebung der Presswerkzeuge (Dorn und Matrize) bewirkt werden.
Da bei Kabeln gemäss der Erfindung auch dickes Öl verwendet werden kann, SI) können Ölverluste unzulässigen Ausmasses während der
Installation leicht vermieden werden, indem während der Anbringung der Muffen die be- treffenden Kabelenden in geeigneter Entfernung von der Muffe, durch welche dann am Schluss genügend Öl unter Druck zugeführt wird, gekühk werden.
Um jede Neigung des Kabels sich zu ver- drehen oder zu krümmen, zu beseitigen, können einzelne Armierungen einander entgegengesetzte
Drallrichtung haben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Starkstromkabel, das einem inneren Überdruck über dem Atmosphärendruck widerstehen kann und einen die isolierte Leiteranordnung umschliessenden Mantel aus Blei oder einem anderen dichten Material, z. B. Pressstoff, besitzt, der gegen die äussere Armierung oder Bandage des Kabels mittels federnder Organe abgestützt ist, wobei die isolierte Leiteranordnung und dementsprechend der diese umschliessende Mantel im Querschnitt zwei gegenüberliegende, stark gekrümmte halbkreisförmige Aussenflächen und dazwischen zwei weniger gekrümmte oder ebene Flächenteile aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
dass zur elastischen Abstützung der von jeder Breitseite des Mantels gebildeten Membranfläche gegen ständigen oder gelegentlichen inneren Überdruck im Kabel zwischen der Breitseite und der äusseren Armierung oder Bandage in der Längsrichtung des Kabels ein fortlaufender elastischer Metallstreifen angeordnet ist, der sich im Wesentlichen über die Weite der Breitseite erstreckt, mit in Abständen angeordneten Querrippen versehen ist und durch die äussere Armierung oder Bandage auf seinem Platz gehalten wird.