Hochspannungskabel Die Erfindung bezieht sich auf ein Hoch spannungskabel.
Das übliche Hochspannungskabel hat eine leitende Ader aus verseiften Drähten, auf die mehrere Lagen Papierisolierband ge wickelt sind. Das Ganze ist mit einem Blei- oder einem andern Schutzmantel überzogen. Das Verlegen solcher Kabel verursacht be trächtliche Kosten, von denen ein grosser Teil für das Verbinden aneinanderstossender Ka belenden bzw. eines Kabelendes und eines bestimmten Gerätes, an das es angeschlossen wird, z. B. eines Transformators oder eines Kabelendverschlusses, aufgebraucht wird.
Um einen elektrischen Durchschlag durch die Kabelisolierung zu vermeiden, ist es üb lich, die Hülle so weit zurückgeschnitten aus zubilden, dass ein genügender für die Kriech ströme in Betracht kommender Abstand von dem Mantel über die Oberfläche der Papier isolierung zu dem Leiter besteht. Das Pro blem liegt darin, einen genügend niedrigen Wert des Potentialgradienten entlang der freigelegten Papierbahn zu erhalten, um ein Durchschlagen der an den Flächen entlang kriechenden Ströme zu vermeiden. Da die Kriechlänge ziemlich bedeutend ist, sind Massnahmen notwendig, die eine ziemlich gleichmässige Verteilung des Potentials ent lang diesem Wege sicherstellen.
Bisher wurde versucht, diese gleichmässige Verteilung des Potentials dadurch zu erreichen, dass von Hand zusätzlich Band um das Kabel ge wickelt wurde. Da dieses Wickeln von Hand sehr mühsam und noch mühevoller ist, wenn die Arbeit in beschränktem Raum, etwa einem Mannloch, durchgeführt werden muss, sind viele Arbeitsstunden notwendig, . um diese Handarbeiten durchzuführen, so dass die Kosten der Kabelverbindung einen we sentlichen Bestandteil der Gesamtanlage kosten ausmachen. Die hohen Lohnkosten werden noch weiter erhöht, wenn der Kon strukteur das Ideal kurzer Kabelverbindun gen zwischen den einzelnen Teilen der Geräte anstrebt.
In diesen Fällen sind die Kosten der Kabelenden so hoch, dass diese Bauweise aufgegeben wurde.
Durch die Erfindung können diese frühe ren Schwierigkeiten vollständig beseitigt werden, so dass z. B. für Hochspannungs kabel eine einfache und wirksame Verbindung der Kabellängen des Kabels gegeben ist, die eine grosse Ersparnis an Lohnkosten mit sich bringt.
Das Hochspannungskabel nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen zentral angeordneten elektrischen Leiter, einen Schutzmantel, der den Leiter in Ab stand umgibt, eine Anzahl Lagen von Hoch spannungsisolierband, das um den elektri schen Leiter gewunden ist, um im Raume zwischen dem Leiter und dem Mantel als Isolation zu wirken, wobei der Mantel wenig stens vom einen Ende des Leiters zurück- geschnitten und die freiliegende Isolations schicht konisch zulaufend ausgebildet ist, um zwischen Leiter und Mantel einen verlänger ten Kriechweg zu bilden, wenigstens eine zwischen bestimmten Lagen des Hochspan nungsisolierbandes liegende konzentrische Lage eines metallischen elektrisch leitenden Werkstoffes,
der infolge der konischen Aus bildung der Isolation freiliegt und entlang dem Konus einen Potentialgradienten ergibt, der von einheitlichem Wert ist, ferner gekenn zeichnet durch einen zweiten elektrischen Leiter, der mit dem zentralen Leiter verbun den ist und dessen Verlängerung darstellt, einen Aussenmantel, der den zweiten Leiter umhüllt und den gleichen Durchmesser be sitzt wie der erste Aussenmantel, eine Anzahl Lagen von Hochspannungsisolierband, das um den zweiten elektrischen Leiter gewun den ist, um im Raume zwischen dem zweiten Leiter und dem zweiten Mantel als Isolation zu wirken, wobei die Enden, die durch das Band gebildet sind, konisch verlaufend ge formt sind,
um einen verlängerten Kriechweg zwischen dem zweiten Leiter und dem zweiten Mantel zu bilden, wobei eines von den letzt genannten Enden bei dem erstgenannten Konus liegt, der von der um den erstgenann ten zentralen Leiter gewundenen Isolation gebildet ist und den erstgenannten Konus zu einem Zylinder ergänzt, und wenigstens eine zwischen Lagen des Hochspannungsisolier bandes liegende konzentrische Lage aus metallischem elektrisch leitendem Werkstoff, deren Enden bei dem zum Zylinder ergänzen den Konus liegen und entlang der Konus fläche einen einheitlichen Wert des Potential gradienten ergeben.
In der beigefügten Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes veranschaulicht.
Es zeigen Fig.l einen Längsschnitt durch zwei Kabellängen eines Hochspannungskabels, die entsprechend der Erfindung miteinander aer- bunden sind, Fig.2 einen vergrösserten Längsschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Kupplung, Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung einer andern Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 und 2 bestehen die beiden zu verbindenden Hochapannungskabellängen 1 und 2 aus den Bleimänteln 3 und 4, den Iso lierungen 5 und 6 aus z. B. ölimprägniertem Batistpapier, Styrenat-Papier oder derglei chen und den Leitern 7 und B. In den Kabel längen 1 und<B>29</B> sind mehrere elektrisch leiten de Einlagen 9 bzw.<B>1.0</B> angeordnet. Diese Ein lagen, die aus einer dünnen Metallfolie be stehen können, unterteilen die Isolations schichten 5 und 6. Die leitenden Schichten 9 und 10 sind konzentrisch zii den Isolier schichten 5 und 6 und den zentralen leitenden Adern angeordnet.
Wie später im einzelnen beschrieben wird, nehmen die leitenden Schichten 9 und 10 elektrisches Potential auf, das von ihrer Kapazität. abhängt: derart, dass beim Schneiden der Kabelenden in einer be stimmten Schräge eine gleichmässige Ver teilung des Potentials entlang der durch den Schnitt gebildeten Endoberfläche erreicht wird.
Bei der Vorbereitung der Verbindung wer den die Leiter 7 und 8 der Kabel freigelegt und die Kabelenden schräg zugeschnitten, wie bereits erläutert wurde. so dass sie ko nisch (kegelförmig) zulaufen. Als Vorrichtung zur Herstellung der Verbindung ist die Kupp lung 11 vorhanden. Diese Kupplung ist fabrikmässig hergestellt, so dass die a,af der Baustelle zum Verbinden der Kabel benötigte Zeit stark verringert wird.
Die Kupplung 11 hat eine Hülse 12, die innerhalb einer Umhüllung liegt (Fig. 2). Die Umhüllung besteht. ans den Isolierband schichten 15, die mit den elektrisch leitenden Schichten 16 abwechseln. Das Ganze ist von dem Bleimantel 18 umschlossen. Die Um hüllungsenden laufen nach innen konisch zu, so dass sie zu den konischen Gegenenden der Kabel passen. Die Büchse 12 ist: an ihren En den mit einem Rechts- und einem Links gewinde versehen. In gleicher Weise haben die Enden der Leiter 7 und 8 entsprechende Gewinde 13 und 14, auf welche die Gewinde- teile der Büchse 12 aufschraubbar sind. Die Kabel weiden durch Drehen der Kupplung 11 verbunden.
Die elektrisch leitende Verbin dung der Kabelleiter ist: durch die Büchse 12 gewährleistet.. Wenn die mechanische Ver bindung fertigbestellt ist, werden die Blei mäntel 3, 4 und 18 miteinander verbunden. Die Verbindungsstelle wird getrocknet und tnit der Isoliermasse 17 in üblicher Weise ausgefüllt.
Bei Hochspannungskabeln ist der Wert des radialen Potentialgradienten sehr hoch, so dass, wenn die Kabel an ihrem Ende senk recht zur Längsachse des Kabels durch geschnitten wären, ein elektrischer Durch schlag wegen des geringen Abstandes zwi schen dem Mantel und dem Leiter erfolgen würde. Wie schon erwähnt, ist früher vor geschlagen worden, den für Kriechströme in Betracht kommenden Abstand zwischen dem Mantel und denn Leiter dadurch zu vergrö ssern, dass die Kabelenden konisch zugeschnit ten wurden.
Es war dann nötig, von Hand zusätzliche Isolierbänder auf den freigelegten Schnitt zu wickeln, wobei sich eine zufrieden stellende Verteilung des Potentials entlang dieser Oberfläche erreicht wurde, indem an Stellen höheren Potentialgradienten durch Aufwickeln genügenden Isolierbandes die Formgebung so verändert und der Kriech weg so verlängert wurden, dass sich auch an diesen Stellen ein entsprechender, niedrigerer Potentialgradient ergab.
Das Einfügen konzentrischer leitender Einlagen (z. B. Schichten) zwischen den iso lierenden Schichten der Hochspannungskabel unterteilt das Kabel in eine Anzahl konzen trische Kondensatoren, die zwischen dem Mantel und dem Leiter angeordnet sind. Diese leitenden Schichten nehmen ein Potential an, das von der Kapazität zwischen dem Kabel mantel, den Metallschichten und dem Leiter bestimmt wird. Durch Schneiden des Kabel endes in einer entsprechenden Schräge ergibt sich eine gleichmässige Verteilung des Poten tials zwischen dem Mantel und dein Leiter, ohne dass zusätzliches Isolierband entlang der Oberfläche des Schnittes angebracht werden muss.
Wenn das Kabel in einem Kabelendver- schluss enden soll, dann braucht nur die Por zellanbüchse des Verschlusses über das Kabelende geschoben und die übliche öldichte Verbindung zwischen der Isolierung und dem Leiter und zwischen der Isolierung und dem Mantel hergestellt zu werden.
Die Güte der hier beschriebenen Kabel längenverbindungen ist besser als die der jetzigen Verbindungen. Da die Kupplung fabrikmässig hergestellt werden kann, sind nur wenige Handgriffe des Monteurs an der Baustelle notwendig. Die Möglichkeit eines menschlichen Fehlers wird ebenfalls stark herabgesetzt, so dass die Kabelverbindungen in der gesamten Anlage von gleichmässig hoher Güte sind.
Die Einfachheit, mit der die Kabellängen verbindung auf der Baustelle durchgeführt werden kann, verringert auch die Zeit, wäh rend der die Kabelisolation der Feuchtigkeit der Atmosphäre ausgesetzt ist. Die Zeit, die von dem Trocknungsprozess in Anspruch ge nommen wird, ist daher ebenfalls wesentlich geringer. Die endgültigen Ergebnisse sind niedrigere Kosten und höhere Qualität der Kabellängenverbindungen.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungs form gezeigt, bei der die Kupplung 19 eine mittlere leitende Büchse 12 hat, die von den isolierenden durch die leitenden Schichten 16 getrennten Schichten 15 und von einem äussern Mantel 18 umgeben ist. Ein Endteil 20 der Umhüllung 15-16-18 ist aussen kegel förmig, während der andere Endteil 21 hohl konisch ausgenommen ist. Der Leiter 7 des Kabels ist an seinem herausragenden Ende in die Büchse 12 an dem Ende 21 der Kupp lung 19 geschraubt. Ein kurzer zentraler Leiter 22 ist am entgegengesetzten Ende in die Büchse 12 geschraubt oder in anderer Weise befestigt. Er ragt etwas aus dem Ende des Teils 20 hervor.
Der Teil 20 kann in eine Kupplung ähnlich der in Fig. 1 und 2 gezeig ten Kupplung 11 eingeführt werden.
High voltage cable The invention relates to a high voltage cable.
The usual high-voltage cable has a conductive core made of saponified wires on which several layers of paper insulating tape are wound. The whole thing is covered with a lead or other protective coat. The laying of such cables causes considerable costs, of which a large part belenden for connecting abutting Ka or a cable end and a certain device to which it is connected, eg. B. a transformer or a cable termination is used up.
In order to avoid electrical breakdown through the cable insulation, it is common to form the sheath cut back so far that there is a sufficient distance from the sheath over the surface of the paper insulation to the conductor. The problem is to obtain a sufficiently low value of the potential gradient along the exposed paper web to prevent the currents creeping along the surfaces from breaking through. Since the creep length is quite significant, measures are necessary to ensure a fairly even distribution of the potential along this path.
So far, attempts have been made to achieve this even distribution of the potential by additionally wrapping tape around the cable by hand. Since this winding by hand is very troublesome and even more troublesome when the work has to be carried out in a confined space such as a manhole, many man-hours are necessary. to carry out this manual work, so that the costs of the cable connection make up an essential part of the overall system. The high labor costs are increased even further if the designer strives for the ideal of short cable connections between the individual parts of the devices.
In these cases the cost of the cable ends is so high that this type of construction has been abandoned.
By the invention, these earlier difficulties can be completely eliminated, so that, for. B. for high voltage cables a simple and effective connection of the cable lengths of the cable is given, which brings a large saving in labor costs with it.
The high-voltage cable according to the invention is characterized by a centrally located electrical conductor, a protective sheath that surrounds the conductor in Ab, a number of layers of high-voltage insulating tape that is wound around the electrical conductor's to in the space between the conductor and the sheath to act as insulation, the jacket at least cut back from one end of the conductor and the exposed insulation layer is tapered to form a lengthened creepage path between the conductor and jacket, at least one concentric between certain layers of the high-voltage insulating tape Location of a metallic electrically conductive material,
which is exposed as a result of the conical formation of the insulation and results in a potential gradient along the cone, which is of uniform value, is also characterized by a second electrical conductor that is verbun to the central conductor and the extension thereof, an outer jacket that the second conductor is sheathed and has the same diameter as the first outer sheath, a number of layers of high-voltage insulating tape that is wound around the second electrical conductor to act as insulation in the space between the second conductor and the second sheath, the ends, which are formed by the tape, are conically shaped,
in order to form an extended creepage distance between the second conductor and the second jacket, one of the last-mentioned ends lying at the first-mentioned cone, which is formed by the insulation wound around the first-mentioned central conductor and complements the first-mentioned cone to form a cylinder, and at least one concentric layer of metallic, electrically conductive material lying between layers of the high-voltage insulating tape, the ends of which lie at the cone complementing the cylinder and result in a uniform value of the potential gradient along the cone surface.
In the accompanying drawings, two embodiments of the subject invention are illustrated.
FIG. 1 shows a longitudinal section through two cable lengths of a high-voltage cable which are connected to one another according to the invention, FIG. 2 shows an enlarged longitudinal section through the coupling shown in FIG. 1, FIG. 3 shows another illustration similar to FIG Embodiment of the invention.
In Fig. 1 and 2, the two high voltage cable lengths to be connected 1 and 2 consist of the lead sheaths 3 and 4, the Iso lations 5 and 6 from z. B. oil-impregnated batiste paper, styrenate paper or the like chen and the conductors 7 and B. In the cable lengths 1 and 29, several electrically conductive inserts 9 and 1.0 are arranged . These A layers, which can be made of a thin metal foil, subdivide the insulation layers 5 and 6. The conductive layers 9 and 10 are concentric zii the insulation layers 5 and 6 and the central conductive wires are arranged.
As will be described later in detail, the conductive layers 9 and 10 receive an electrical potential that is derived from their capacitance. depends: in such a way that when the cable ends are cut in a certain bevel, a uniform distribution of the potential along the end surface formed by the cut is achieved.
When preparing the connection who exposed the conductors 7 and 8 of the cable and cut the cable ends at an angle, as already explained. so that they taper conically. As a device for making the connection, the coupling 11 is available. This coupling is factory-made so that the time required at the construction site to connect the cables is greatly reduced.
The coupling 11 has a sleeve 12 which lies within a casing (Fig. 2). The wrapping consists. ans the insulating tape layers 15, which alternate with the electrically conductive layers 16. The whole is enclosed by the lead jacket 18. The ends of the sheath are tapered inwards so that they match the conical mating ends of the cables. The sleeve 12 is: provided with a right and a left thread at their En. In the same way, the ends of the conductors 7 and 8 have corresponding threads 13 and 14, onto which the threaded parts of the sleeve 12 can be screwed. The cables are connected by turning the coupling 11.
The electrically conductive connection of the cable ladder is: guaranteed by the socket 12. When the mechanical connection has been ordered, the lead sheaths 3, 4 and 18 are connected to one another. The connection point is dried and filled with the insulating compound 17 in the usual way.
In high-voltage cables, the value of the radial potential gradient is very high, so that if the cables were cut through at their end perpendicular to the longitudinal axis of the cable, an electrical breakdown would occur because of the small distance between the sheath and the conductor. As already mentioned, it has previously been proposed to increase the distance between the jacket and the conductor, which is considered for leakage currents, by cutting the cable ends conically.
It was then necessary to wind additional insulating tape by hand on the exposed cut, whereby a satisfactory distribution of the potential along this surface was achieved by changing the shape at places with higher potential gradients by winding sufficient insulating tape and thus lengthening the creep path that there was a corresponding, lower potential gradient also at these points.
The insertion of concentric conductive inserts (e.g. layers) between the insulating layers of the high voltage cables divides the cable into a number of concentric capacitors, which are arranged between the jacket and the conductor. These conductive layers assume a potential that is determined by the capacitance between the cable jacket, the metal layers and the conductor. By cutting the end of the cable at a corresponding bevel, the potential between the jacket and your conductor is evenly distributed without additional insulating tape having to be attached along the surface of the cut.
If the cable is to end in a cable end closure, then only the porcelain bushing of the closure needs to be pushed over the cable end and the usual oil-tight connection between the insulation and the conductor and between the insulation and the sheath has to be established.
The quality of the cable length connections described here is better than that of the current connections. Since the coupling can be manufactured in the factory, only a few steps on the part of the fitter are necessary on the construction site. The possibility of human error is also greatly reduced, so that the cable connections in the entire system are of consistently high quality.
The ease with which the cable length connection can be made on site also reduces the time during which the cable insulation is exposed to the humidity of the atmosphere. The time taken by the drying process is therefore also much less. The final results are lower cost and higher quality cable length connections.
In Fig. 3 a further embodiment is shown in which the coupling 19 has a central conductive sleeve 12 which is surrounded by the insulating layers 15 separated by the conductive layers 16 and by an outer jacket 18. One end part 20 of the envelope 15-16-18 is conical on the outside, while the other end part 21 is hollow and conical. The head 7 of the cable is screwed at its protruding end into the socket 12 at the end 21 of the hitch 19 development. A short central conductor 22 is screwed or otherwise secured into the sleeve 12 at the opposite end. It protrudes slightly from the end of part 20.
The part 20 can be inserted into a coupling similar to the coupling 11 shown in FIGS. 1 and 2.