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Hochspannungskabel
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Hochspannungskabel, bei welchen die Isolation aus wen- delförmig gewickelten Bändern, z. B. Bändern aus mit Isolieröl getränktem Papier oder aus Kunststoff, wie
Polyäthylen, Polystyrol oder Polyäthylenterephthalat, besteht und bei welchen zwischen dem Dielektrikum und mindestens einem der metallischen Teile des Kabels Abschirmbewicklungen angeordnet sind.
Insbesondere betrifft die Erfindung elektrische Kabel, deren Abschirmbewicklungen aus Metall beste- hen oder von Folien aus Papier oder Kunststoff gebildet werden, die aus zwei übereinander liegenden, miteinander verbundenen Schichten zusammengesetzt sind, von denen die eine Schicht isolierend und die andere leitend ist.
Es ist bereits bekannt, als Kabelabschirmbänder entweder Kunststoff- oder Papierfolien zu verwenden, die an einer Oberfläche mit einer sehr dünnen Metallschicht, z. B. aus Aluminium, überzogen sind, oder auch Papierfolien, die aus zwei übereinanderliegenden, miteinander verbundenen Schichten zusammen- gesetzt sind, von denen die eine Schicht isolierend ist und die andere in bekannter Weise durch Einverleibung eines elektrisch leitenden Pulvers, vorzugsweise leitenden Russ, in den Zellulosepapierbrei leitend gemacht ist.
Abschirmbänder dieser letzteren Art sind in der österr. Patentschrift Nr. 199245 beschrieben.
Es ist ohne weiteres verständlich, dass Kabelabschirmungen, die durch Bewickeln des Kabels mit Bändern der beschriebenen Art hergestellt werden, nur dann voll wirksam sind, wenn die Bänder mit ihrer isolierenden Oberfläche dem Kabeldielektrikum zugekehrt gewickelt sind, so dass vom Dielektrikum aus kein Teil ihrer metallischen oder leitenden Oberfläche sichtbar ist und ein guter elektrischer Kontakt zwischen der leitenden Oberfläche der Bewicklung und dem Kabelleiter oder dem Kabelmantel gewährleistet ist.
Die Abschirmbewicklung muss ferner im Hinblick auf ihre Zweckbestimmung eine äusserst gleichmä- ssige Oberfläche haben, d. h. es müssen Vorsprünge oder Erweiterungen vermieden werden, welche örtliche Verdichtungen des elektrischen Feldes verursachen und so die Schirmwirkung herabsetzen könnten.
Es ist ferner bekannt, dass die Abschirmbänder im allgemeinen überlappt gewickelt werden, d. h., dass jede Windung die benachbarte Windung teilweise überdeckt. Es ist leicht einzusehen, dass bei dieser Wicklungsweise die Oberfläche der Abschirmung nicht glatt bzw. gleichmässig sein kann, weil in den Überlappungsbereichen Verdickungen auftreten.
Anderseits ist eine Bewicklung mit Windungszwischenräumen. bei der also zwischen den benachbarten Windungen ein schmaler Spalt belassen ist, nicht zufriedenstellend, weil hiebei der Kabelleiter oder der Kabelmantel vom Kabeldielektrikum aus durch die Windungszwischenräume hindurch sichtbar bleibt.
Dieser Nachteil wird bei bekannten Ausführungen von Kabeln mit einer aus wendelförmigen Bändern bestehenden Isolationswicklung und mit Abschirmbewicklungen dadurch vermieden, dass mindestens eine der Abschirmbewicklungen eine isolierende Schicht aufweist, welche die metallischen Teile des Kabels und die leitenden Teile der Abschirmbewicklungen gegen die Isolationsbewicklung verdeckt.
Bei diesen Kabeln weisen aber die für die Abschirmbewicklungen verwendeten Bänder einen komplizierten Aufbau mit um die Bandränder umgebogenen bzw. in die Bänder einseitig eingebetteten leitenden Schichten auf oder diese Bänder müssen beim Bewickeln in besonderer, relativ komplizierter Art längsweise verformt, Insbesondere gefaltet, gekröpft und ineinander gefalzt werden, um eine Verdeckung der metallischen Teile des Kabels und der leitenden Teile der Abschirmbewicklungen gegen die Isolationsbewicklungen
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unter Einhaltung einer möglichst gleichförmigen Oberfläche zu erzielen.
Infolgedessen ist die Herstellung der Bänder für die Abschirmbewicklungen schon an sich schwierig und kostspielig und ausserdem kann das Aufwickeln nur unter Verwendung komplizierter Maschinen durchgeführt werden, wobei bei den Faltungsund Falzvorgängen leicht Fehler auftreten können.
Beim erfindungsgemässen Hochspannungskabel werden die Nachteile der bekannten Kabelausführungen durch eine besondere Anordnung der Abschirmbewicklung vermieden. Das erfindungsgemässe Hochspannungskabel ist im wesentlichen gekennzeichnet durch eine zweigängige Abschirmbewicklung aus zwei verschiedenen Bändern gleicher Breite und Dicke, welche am metallischen Teil des Kabels anliegen und deren mit gleicher Ganghöhe gewickelte Windungen Trennfuge zwischeneinander einschliessen, wobei das eine der beiden Bänder vollständig aus leitendem Material besteht, wogegen das zweite Band aus einer isolierenden Schicht und einer in direktem Kontakt mit dem metallischen Teil des Kabels stehenden, leitenden Schicht zusammengesetzt ist, und durch eine eingängige Abschirmbewicklung aus einem einzigen, aus einer isolierenden Schicht und einer leitenden Schicht zusammengesetzten Band,
welches doppelt so breit ist wie die beidenBänder der zweigängigen Abschirmbewicklung und unter Belassung von Trennfugen zwischen den benachbarten Windungen mit der gleichen Ganghöhe wie die beiden Bänder zwischen dem Dielektrikum des Kabels und den beiden Bändern der zweigängigen Abschirmbewicklung gewickelt ist, wobei seine Windungen das vollständig leitende Band der zweigängigen Abschirmbewicklung und die Trennfugen zwischen den beiden Bändern derselben vollständig bedecken und seine leitende Schicht an den beiden Bändern der zweigängigen Abschirmbewicklung anliegt.
Das erfindungsgemässe Hochspannungskabel bietet gegenüber den bekannten Ausführungen wichtige Vorteile, welche insbesondere darin bestehen, dass die Bänder für die Abschirmbewicklungen in einfacher und wirtschaftlicher Weise hergestellt und mit einfachen Vorrichtungen auf das Kabel aufgewickelt werden können, wobei nur die Ganghöhe undBandspannung eingestellt werden muss und vollkommen automatisch eine elektrisch und in der Oberflächenbeschaffenheit einwandfreie Abschirmbewicklung erzielt werden kann.
Die vollständig leitenden Bänder können aus Metall oder aus durch Beladung mit Russ leitend gemachtem Papier hergestellt sein.
Die aus zwei Schichten bestehenden Bänder können aus Papier oder Kunststoffmaterial, wie z. B.
Polyäthylenterephthalat, das als Träger für einen Metallfilm dient, hergestellt sein oder durch feste Verbindung einer Schicht aus isolierendem Papier mit einer Schicht aus durch Beladung mit Russ leitend gemachtem Papier gebildet sein.
Zur Herstellung der zweigängigen Bewicklung können zur Gänze aus Metall bestehende Bänder zwischen Bändern aus Papier oder Kunststoff, die an einer Fläche vorzugsweise mit dem gleichen Metall wie die metallischen Bänder metallisiert sind, gewickelt werden ; z. B. können hiefür Aluminiumbänder und mit Aluminium metallisierte Bänder verwendet werden.
Zur Erzielung einer glatten Oberfläche müssen die metallischen Bänder annähernd gleich dick wie die metallisierten Bänder sein. In diesem Falle besteht die eingängige Bewicklung aus einem analog dem metallisierten Band der zweigängigen Bewicklung ausgebildeten metallisierten Band.
Die zweigängige Bewicklung kann aber auch von einem Band, das zur Gänze aus durch Beladung mit Russ leitend gemachtem Papier besteht, und einem aus zwei Schichten zusammengesetzten Band gebildet werden, bei dem die leitende Schicht aus mit Russ beladenem Papier und die isolierende Schicht nur aus Papier besteht. In diesem Falle wird auch für die eingängige Bewicklung ein analog dem zweischichtigen Band der zweigängigen Bewicklung aus zwei Schichten gebildetes Papierband verwendet.
Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in welcher unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt die erfindungsgemässe Anordnung der Abschirmbewicklung an einem Kabelleiter im Längsschnitt und Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch ein Kabel, welches mit dem Kabelleiter in Kontakt stehende und mit dem Metallmantel des Kabels in Kontakt stehende Abschirmbewicklungen aufweist. Zwecks Hebung der Deutlichkeit sind in der Zeichnung die Isolierbewicklungen übertrieben dick dargestellt.
In Fig. 1 bezeichnet 1 den Kabelleiter ; 2 ist ein Band mit einer Dicke S und einer Breite L, welches zur Gänze aus leitendem Material, z. B. Aluminium oder aus in bekannter Weise durch Beladen mit Russ leitend gemachtem Papier, besteht und direkt um den Kabelleiter 1 gewickelt ist. 3 ist ein Band, das aus zwei Schichten zusammengesetzt ist, von denen die leitende, z. B. aus Aluminium oder aus mit Russ beladenem, leitendem Papier. bestehende Schicht 3a dem Kabelleiter 1 und die isolierende Schicht 3b dem Dielektrikum 5 des Kabels zugekehrt sind.
Das Band 3, das die gleiche Dicke S und Breite L wie das Band 2 hat, ist mit gleicher Ganghöhe wie
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das Band 2 direkt um den Kabelleiter 1 gewickelt, wobei jede Windung des Bandes 3 zwischen zwei Windungen des Bandes 2 liegt. Die Breite L der Bänder 2 und 3 ist so bemessen, dass zwischen benachbarten Windungen ein Zwischenraum N freibleibt. 4 bezeichnet das einzige Band der eingängige Abschirmbewicklung, welches aus dem gleichen Material wie das Band 3, nämlich aus zwei Schichten 4a und 4b besteht und eine Breite gleich 2 L hat.
Das Band 4 ist mit einer der Windungsganghöhe der Bänder 2 bzw. 3 gleichen Ganghöhe unter direkter Berührung seiner leitenden Schicht mit den Bändern 2 und 3 so um diese gewickelt, dass das vollständig leitende Band 2 zur Gänze bedeckt ist und durch den Spalt zwischen seinen Windungen das aus zwei Schichten bestehende Band 3 sichtbar bleibt.
Durch diese Bewicklungen wird das gewünschte Ziel erreicht, indem einerseits ein guter Kontakt zwischen der leitenden Oberfläche jedes der aus zwei Schichten bestehenden Bänder und dem Kabelleiter entweder direkt (für das Band 3) oder über das zur Gänze leitende Band 2 (für das Band 4) gewährleistet wird und anderseits die Abschirmbewicklung die besterreichbare Oberflächengleichmässigkeit aufweist.
Fig. 2 veranschaulicht ein Kabel, bei dem sowohl mit dem Kabelleiter 1 als auch mit dem metallschen Kabelmantel 6 Abschirmbewicklungen in Kontakt stehen.
Die mit dem Kabelleiter 1 in Kontakt stehenden Abschirmbewicklungen sind analog den in Fig. l gezeigten Bewicklungen ausgebildet und mit gleichen Bezugszeichen wie diese bezeichnet, wogegen die mit dem Kabelmantel 6 in Kontakt stehenden Bewicklungen durch gleiche, aber mit einem Indexstrich versehene Bezugsziffern bezeichnet sind.
Gemäss Fig. 2 besteht die zweigängige, mit dem Kabelmantel 6 in Kontakt stehende Abschirmbewicklung aus einem Band 2'und einem Band 3', deren Windungen am Kabelmantel 6 anliegen und mit gegenseitigem Abstand gewickelt sind. Die eingängige Bewicklung besteht aus einem einzigen Band 4', dessen Windungen ebenfalls mit gegenseitigem Abstand zwischen dem Dielektrikum 5 des Kabels und den Bändern 2'und 3'mit gleicher Ganghöhe wie diese angeordnet sind. Das Band 4'ist doppelt so breit wie die Bänder 2'und 3', so dass seine Windungen das Band 2'und die Zwischenräume zwischen den Windungen der Bänder 2'und 3'überdecken. Das Band 2'besteht zur Gänze aus leitendem Material, wogegen die Bänder 3'und 4'aus einer leitenden Schicht und einer isolierenden Schicht zusammengesetzt sind.
Die leitende Schicht des Bandes 3'steht in Kontakt mit dem Kabelmantel 6, wogegen die leitende Schicht des Bandes 4'in Berührung mit den Bändern 2'und 3'steht.
Die als Ausführungsbeispiele der Erfindung beschriebenen Kabelabschirmungen können selbstverständlich im Rahmen der Erfindung in Einzelheiten noch verschiedenartig abgewandelt werden.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Hochspannungskabel mit einer Isolationsbewicklung aus wendelförmig gewickelten Bändern und mit Abschirmbewicklungen, welche zwischen dem Dielektrikum und mindestens einem der metallischen Teile des Kabels, z. B. dem Leiter oder den Leitern des Kabels oder dem metallischen Kabelmantel, angeordnet sind, wobei mindestens eine der Abschirmbewicklungen eine isolierende Schicht aufweist, welche die metallischen Teile des Kabels und die leitenden Teile der Abschirmbewicklungen gegen die Isolationsbewicklung verdeckt, so dass der Isolationsbewicklung nur die isolierenden Schichten der zweischichtigen Abschirmbewicklung zugekehrt sind, gekennzeichnet durch eine zweigängige Abschirmbewicklung aus zwei verschiedenen Bändern gleicher Breite und Dicke, welche am metallischen Teil (l, 6)
des Kabels anliegen und deren mit gleicher Ganghöhe gewickelte Windungen Trennfugen zwischeneinander einschliessen, wobei das eine der beiden Bänder (2, 2') vollständig aus leitendem Material besteht, wogegen das zweite Band (3, 3') aus einer isolierenden Schicht (3b) und einer in direktem Kontakt mit dem metallischen Teil des Kabels stehenden, leitenden Schicht (3a) zusammengesetzt ist, und durch eine eingängige Abschirmbewicklung aus einem einzigen, aus einer isolierenden Schicht (4b) und einer leitenden Schicht (4a) zusammengesetzten Band (4, 4'), welches doppelt so breit ist wie die beiden Bänder (2, 3 ;
2'. 3') der zweigängigen Abschirmbewicklung und unter Belassung von Trennfuge zwischen den benachbarten Windungen mit der gleichen Ganghöhe wie die beiden Bänder zwischen dem Dielektrikum (5) des Kabels und den beiden Bändern der zweigängigen Abschirmbewicklung gewickelt ist, wobei seine Windungen das vollständig leitende Band (2,2') der zweigängigen Abschirmbewicklung und die Trennfugen (N) zwischen den beiden Bändern (2, 3 ; 2', 3') derselben vollständig bedecken und seine leitende Schicht (4a) an den beiden Bändern (2, 3 ; 2', 3') der zweigängigen Abschirmbewicklung anliegt.