Ionisierungsfreies Hochspannungskabel mit Papierisolation. Bei papierisolierten Hochspannungskabelu ist es bisher nicht gelungen, Hohlräume und Gaseinschlüsse bei der Herstellung der Ka bel gänzlich zu vermeiden, oder während des Betriebes zu verhindern, dass sich weitere Hohlräume, insbesondere unter dem Blei mantel, bilden, weil der durch Erwärmen der Tränkmasse ausgeweitete Bleimantel -in folge seiner geringen Elastizität nicht wie der seinen ursprünglichen geringeren Durch messer einnimmt. Während des -Betriebes können aber auch in der Nähe des Leiters durch Verarmen an Tränkmasse Hohlräume entstehen.
Da alle diese Hohlräume bei Be lastung des Kabels im Hochspannungsfeld lie gen, werden sie wegen ihrer gegenüber der übrigen Isolierung geringen Dielektrizitäts- konstänten so hoch beansprucht, dass Ionisie- rung und deren schädliche Folgeerscheinun gen, wie übermässig hohe Erwärmung und schliesslich Zerstörung der gesamten Isolie rung eintreten können. Um die Hohlräume zwischen Isolierung und Kabelmantel aus dem Feld herauszulegen, hat man bereits vor geschlagen, auf die äusserste Isolierschicht eine perforierte metallische Hülle, die in einer in üblicher Weise auf ein Papierband auf gebrachten Metallschicht besteht, fest auf zuwickeln.
Diese an sich wirksame Anord nung hat aber den Nachfeil, dass man die Grösse der Perforierung, mit qücksicht auf die Feldverzerrung, auf ein so geringes Mass begrenzen muss, dass dadurch die Tränkung des Kabels behindert wird, oder dass ein Teil der Masse, die beim Erwärmen aus dem Raum innerhalb der Hülle ausgetreten ist, beim Erkalten der Masse nicht wieder in ihn zurücktritt. Ausserdem hat sich in zahlrei chen Fällen gezeigt, dass die Metallschicht in ihrer chemischen Zusammenwirkung mit an dern Kabelbestandteilen zu Schäden in der Isolierung führen kann.
Gemäss der Erfindung wird Ionisierung, ohne dass die erwähnten schädlichen I\Teben- erscheinungen auftreten, dadurch vermieden, dass mindestens an einer der beiden Grenz- flächen der Isolierung eine Schicht angeord net ist, deren Isolationswiderstand klein ist gegenüber dem Isolationswiderstand bezw. dem Scheinwiderstand der übrigen Papier isolierung.
Dadurch wird der Isolations widerstand der Isolierung an den Stellen, an denen die Schichten geringeren Isolations widerstandes angeordnet sind, herabgemin dert und die Feldstärke in diesen Schichten so weit herabgesetzt, dass Ionisierung nicht mehr eintreten kann. Den Isolationswider stand der Schichten kann man dadurch ver mindern, dass man dem für diese Schichten zu verwendenden Papier schon bei der Her= stellung bestimmte leitende Stoffe, wie Gra phit, Russ, beimischt.
Dadurch, dass der we sentliche Bestandteil der erwähnten Schich ten aus Papier besteht und die Zusätze von Graphit und Russ vom Papier eingeschlossen sind, wird der besondere Vorteil erreicht, dass der mit den Zusätzen durchsetzte Teil der Isolierung des Kabels kein inhomogenes Gebilde darstellt. Die Verwendung von Pa pierschichten verminderten Widerstandes hat weiterhin den Vorteil' dass der Tränkmasse kein erhöhtes Hindernis, wie das bei Metal- lisierungen der Fall ist, geboten wird.
Sie gewähren daher eine einwandfreie Durch- tränkung der gesamten Kabelseele. Ausser dem wirken diese Schichten dem Verarmen an Tränkmasse innerhalb der eigentlichen Isolierung entgegen. Man kann die Schich ten verminderten Isolationswiderstandes un mittelbar auf dem Leiter anbringen, sie kön nen aber auch unmittelbar unter dem Kabel mantel liegen. In vielen Fällen ist es so gar zweckmässig, wenn sie sowohl unmittel bar auf dem Leiter, als auch unmittelbar un ter dem Kabelmantel angeordnet sind.
Als Grenzschichten an den Metallteilen des Ka bels sind die Schichten verminderten Isola tionswiderstandes am meisten an dem durch das Atmen des Kabels hervorgerufenen Wan dern der Tränkmasse beteiligt. Falls nun innerhalb der Schichten verminderten Isola tionswiderstandes irgendwelche Hohlräume entstehen oder vorhanden sein sollten, so können diese nicht ionisiert werden, da in den Schichten verminderten Isolationswider standes an sich nur eine sehr geringe Spannungsbeanspruchung vorhanden ist.
Die Schichten verminderten Isolationswiderstan des haben ausserdem den Vorteil, dass durch sie die Ungleichmässigkeiten des elektrischen Feldes ausgeglichen werden, die sonst durch die nicht glatte Oberfläche des Leiters her vorgerufen werden. Ein weiterer Vorteil ge genüber den bekannten metallischen Belägen besteht darin, dass ein Potentialausgleich bei diesen nicht nur in Richtung der Schichten eintritt, sondern dass man das elektrische Feld zum Beispiel durch Abstufung der Iso lationsfähigkeit der Schichten auch in die Tiefe hinein in erwünschter Weise beeinflus sen kann.
In der Abbildung ist ein Ausführungs beispiel der Erfindung dargestellt. Darin ist 2 der Leiter des Kabels; ä ist eine auf die sen in mehreren Lagen aufgebrachte Schicht verminderten Isolationswiderstandes, 4 die -eigentliche Papierisolierung und 5 eine zweite, auf die Papierisolierung ebenfalls in mehreren Lagen aufgebrachte Schicht 5 ver- minderten Isolationswiderstandes. 6 bildet den in üblicher Weise auf die Kabelseele auf gebrachten Metallmantel.
Ionization-free high-voltage cable with paper insulation. In the case of paper-insulated high-voltage cables, it has so far not been possible to completely avoid cavities and gas inclusions in the manufacture of the cables, or to prevent further cavities from forming during operation, especially under the lead sheath, because the lead sheath is expanded by heating the impregnating compound As a result of its low elasticity, it does not take on its original smaller diameter. During operation, however, voids can also arise in the vicinity of the conductor due to the impoverishment of the impregnating substance.
Since all these cavities lie in the high-voltage field when the cable is loaded, their dielectric constants are low compared to the rest of the insulation, so they are stressed so much that ionization and its harmful consequences, such as excessive heating and ultimately destruction of the entire insulation tion can occur. In order to lay out the voids between insulation and cable jacket from the field, it has already been proposed to wrap a perforated metallic shell on the outermost insulating layer, which consists of a metal layer applied to a paper tape in the usual way.
However, this arrangement, which is effective in itself, has the disadvantage that the size of the perforation, taking account of the field distortion, must be limited to such a small amount that it hinders the impregnation of the cable, or that part of the mass Heating has escaped from the space inside the shell, when the mass cools down, it does not recede into it. In addition, it has been shown in numerous cases that the chemical interaction of the metal layer with other cable components can damage the insulation.
According to the invention, ionization is avoided without the aforementioned harmful side effects occurring in that a layer is arranged on at least one of the two boundary surfaces of the insulation, the insulation resistance of which is low compared to the insulation resistance. the impedance of the rest of the paper insulation.
As a result, the insulation resistance of the insulation is reduced at the points where the layers of lower insulation resistance are arranged and the field strength in these layers is reduced to such an extent that ionization can no longer occur. The insulation resistance of the layers can be reduced by adding certain conductive substances, such as graphite, carbon black, to the paper to be used for these layers during manufacture.
Because the essential component of the mentioned layers consists of paper and the additions of graphite and carbon black are enclosed by the paper, the particular advantage is achieved that the part of the insulation of the cable interspersed with the additives is not an inhomogeneous structure. The use of paper layers of reduced resistance also has the advantage that the impregnating mass is not presented with an increased obstacle, as is the case with metallizations.
They therefore guarantee perfect impregnation of the entire cable core. In addition, these layers counteract the impoverishment of the impregnating substance within the actual insulation. The layers of reduced insulation resistance can be attached directly to the conductor, but they can also be placed directly under the cable jacket. In many cases it is even useful if they are arranged both immediacy bar on the conductor, as well as directly under the cable jacket.
As boundary layers on the metal parts of the cable, the layers of reduced insulation resistance are most involved in the wandering of the impregnating mass caused by breathing in the cable. If any cavities arise or should be present within the layers of reduced insulation resistance, they cannot be ionized, since in the layers of reduced insulation resistance there is only a very low voltage stress.
The layers of reduced insulation resistance also have the advantage that they compensate for the irregularities in the electrical field that are otherwise caused by the non-smooth surface of the conductor. Another advantage compared to the known metallic coverings is that potential equalization occurs not only in the direction of the layers, but that the electric field can be influenced in the desired manner, for example by grading the insulation capacity of the layers, deep down can.
In the figure, an execution example of the invention is shown. In it 2 is the conductor of the cable; ä is a layer of reduced insulation resistance applied to this in several layers, 4 the actual paper insulation and 5 a second layer 5 of reduced insulation resistance also applied to the paper insulation in several layers. 6 forms the metal sheath that is applied to the cable core in the usual way.