Elektrisches Hochspannungskabel mit zu jedem seiner Leiter konzentrischen Metallumhüllungen und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Hochspannungs kabel mit zu jedem seiner Leiter konzentrischen Metall umhüllungen zur Steuerung der Feldstärke und des Feldli nienverlaufs innerhalb der Adern des Kabels sowie ein
Verfahren zu seiner Herstellung.
Es ist bekannt, die Isolation der einzelnen Leiter mehr adriger Hochspannungskabel aussen mit einer auf Erdpo tential liegenden metallischen Umhüllung zu versehen, um auf diese Weise zwischen den Leitern des Kabels und ihrer Metallumhüllung einen radialen Feldlinienverlauf zu erzielen (Höchststädter-Kabel). Die Metallumhüllung wird dabei vielfach durch eine aussen auf die Papierisolation aufgewickelte Aluminiumfolie mit vielen kleinen Löchern gebildet, die beim Trocknen des Kabels Luft und Feuch tigkeit aus der Isolation entweichen lässt. Eine dazu ver wendete etwa 30 ,um dicke, gelochte Aluminiumfolie ist auf Kabelpapier aufkaschiert; sie hat den Nachteil, dass an den Lochrändern die Feldstärke erhöht und dadurch die elektrische Durchschlagsfestigkeit herabgesetzt wird.
Es ist ferner bekannt, bei Hochspannungskabeln, deren
Leiter aus mehreren miteinander verdrillten Drähten be stehen, die Drahtbündel mit einer elektrisch leitenden, nach aussen hin glatten Hülle zu versehen, um dadurch die an der Oberfläche der Leiter auftretende hohe Feld stärke durch einen möglichst homogenen Feldverlauf zu beherrschen. Zu diesem Zweck wurden bisher die Drähte mit einem durch Graphit leitend gemachten Papier um wickelt. Da bei Ölkabeln durch unvermeidliche Tempera turschwankungen das Öl im Kabel zu fliessen beginnt, wird die Graphitschicht im Laufe der Zeit aus dem Papier herausgeschwemmt, so dass die gewünschte Wirkung mehr und mehr verloren geht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektri sches Hochspannungskabel zu entwickeln, bei dem die vorgenannten Nachteile bekannter Metallumhüllungen vermieden sind.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass mindestens eine der Metallumhüllungen aus einem luft und feuchtigkeitsdurchlässigen Isolierstoffband mit min destens einem darauf haftenden Metallbelag besteht. Zur
Herstellung der-Metallumhüllungen wird der Metallbelag in einer Dicke von höchstens 1 ,um unter Vakuum auf das Isolierstoffband aufgedampft.
Eine derartige aus einem Metallpapierband bestehende Umhüllung kann sowohl aussen auf die Isolation der Leiter als auch auf aus mehreren miteinander verdrillten Drähten bestehende Leiter eines Kabels unmittelbar aufgewickelt sein. Eine weitere vorteilhafte Anwendung von Metallpapierbändern besteht darin, sie als elektrisch neutrale Zwischenfolie konzentrisch zu den Leitern des Kabels in die zumeist aus Kabelpapier bestehenden Isolationsschichten der Leiter einzuwickeln. Dadurch wird die elektrische Feldstärke im Bereich der Leiter und der Zwischenfolien herabgesetzt und eine höhere elektrische Durchschlagsfestigkeit und Lebensdauer des Kabels erzielt.
Anhand den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Dreileiter Hochspannungskabel (Höchststädter-Kabel) mit einer Metallpapierumhüllung der isolierten Leiter und einer Bleimantel-Armierung.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt eines zur äusseren Umhüllung der einzelnen isolierten Leiter gemäss Fig. 1 dienenden Metallpapierbandes mit zwei darauf aufgedampften Metallschichten.
Fig. 3 zeigt eine Ader eines Hochspannungskabels mit einem aus mehreren Kupferdrähten bestehenden Leiter und mit Metallpapierbändern für die äussere Umhüllung der Isolation sowie für die unmittelbare Umhüllung des Leiters und für die Zwischenfolien innerhalb der Leiterisolation.
In Fig. list ein Dreileiter-Hochspannungskabel mit 10 bezeichnet. Es enthält drei Leiter 11 aus Kupfer und eine jeden Leiter 11 umgebende Isolation 12 aus aufgewickeltem Kabelpapier. Aussen auf die Isolation 12 ist eine Umhüllung 13 aus einem luft- und feuchtigkeitsdurchlässigen Papierband mit aufgedampftem Metallbelag aufgewickelt.
Die aus den Leitern 11, der Isolation 12 und ihrer Umhüllung 13 gebildeten drei Adern 14 des Hochspannungskabels 10 sind mit einem gemeinsamen Bleimantel 15 bewehrt, der beim Betrieb des Kabels zusammen mit den Metallumhüllungen 13 an Erdpotential liegt. Die elektrisch neutralen Räume zwischen den einzelnen Adern 14 und dem Bleimantel 15 sind mit einem Isolierstoff 16 ausgefüllt. Der Metallbelag des Papierbandes besteht aus einem korrosionsfesten Material, welches durch die beim Trocknungsprozess aus der Papierisolation 12 austretende Feuchtigkeit nicht angegriffen wird. Besonders geeignet ist dabei ein Metallbelag aus einer Metallegierung mit etwa 40 /0 Zink und 60 Cadmium (Gew.- /0). Eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit ergibt sich auch bei Metallbelägen aus Nickel oder Aluminium.
Um eine Erhöhung der Feldstärke an durch das Aufdampfen des Metallbelages entstehenden Metallspitzen an der Oberfläche des Metallpapierbandes auszuschliessen, wird das Metallpapierband derart auf die Isolation 12 aufgewickelt, dass der Metallbelag aussen liegt und dort mit dem Bleimantel 15 kontaktiert ist. Um eine genügende Luft- und Feuchtigkeitsdurchlässigkeit des Metallpapierbandes zu erreichen, wird der Metallbelag in grob kristalliner Form auf ein Papier mit rauher Oberfläche in etwa 0,5 - 1tm Dicke aufgedampft.
Die Luft- und Feuchtigkeitsdurchlässigkeit lässt sich ausserdem noch dadurch erhöhen, dass das Papierband vor der Metallbedampfung mit punkt- oder linienförmigen Ölflecken versehen wird, an denen sich beim Aufdampfen des Metallbelages kein Metall niederschlägt und so ein Papierband mit nichmetallisierten Flächenteilen gewonnen wird, durch die Luft und Feuchtigkeit austreten können ohne den Metallbelag anzugreifen. Die Metallpapierbänder werden dann so aufgewickelt, dass die metallfreien Stellen durch den Metallbelag einer zweiten Lage abgedeckt und Feldverzerrungen vermieden sind.
Eine vorteilhafte Ausführung des als Metallumhüllung 13 dienenden Metallpapierbandes 20 zeigt Fig. 2. Hier ist ein Papierband 21 mit zwei übereinanderliegenden Metallbelägen mit unterschiedlicher Dicke und Qualität versehen. Das Papierband 21 wurde dabei zunächst mit einem etwa 0,01 ltm dicken Metallbelag 22 aus korrosionsfestem Material wie Nickel oder Aluminium vorbedampft und hierauf mit einem zweiten, etwa 0,5-1 llm dicken Metallbelag 23 aus leicht aufzudampfendem Material, wie Zink oder Cadmium, versehen. Der dickere Metallbelag 23 weist dabei Löcher 24 auf, die durch Auftragen einer punkt- bzw. linienförmigen Ölschicht auf dem unteren dünnen Metallbelag 22 vor dem Aufdampfen des dickeren Metallbelags 23 erzielt werden, und durch die eine ausreichende Luft- oder Feuchtigkeitsdurchlässigkeit gewährleistet ist.
Der durchgehende dünne Metallbelag 22 verhindert dabei eine Feldverzerrung und damit eine herabgesetzte Durchschlagsfestigkeit an den Lochrändern des dikkeren Metallbelages 23. Bei einem Hochspannungskabel mit einem Bleimantel 15 nach Fig. list darauf zu achten, dass der auf dem Papierband 21 aussen aufgedampfte Metallbelag 23 und das zur Armierung verwendete Metall in der elektrochemischen Spannungsreihe möglichst nahe beieinander liegen, um einen elektrolytischen Abbau des Metallbelages zu verhindern.
Die in Fig. 3 dargestellte, mit 30 bezeichnete Ader eines Hochspannungskabels hat einen aus mehreren miteinander verdrillten Kupferdrähten 31 bestehenden Leiter 32, der unmittelbar mit einem metallbedampften Papierband 33 umwickelt ist. Um an den nach aussen gerichteten Spitzen des Metallbelages eine lokale Erhöhung der hier besonders kritischen Feldstärke zu vermeiden, sind die Kupferdrähte 31 mit dem Metallpapierband 33 so umwickelt, dass der Metallbelag an der den Drähten 31 zugewandten Innenseite des Papierbandes 33 liegt. Um eine Korrosion und eine elektrolytische Wirkung zwischen den Kupferdrähten 31 und dem Metallpapierband 33 zu vermeiden, ist auf den Metallbelag des Papierbandes 33 eine isolierende Schicht, z. B. aus Lack oder Quarz, aufgetragen.
Eine andere Lösung dieses Problems besteht darin, dass der Metallbelag des Papierbandes 33 und die den Leiter 32 bildenden Kupferdrähte aus Materialien bestehen, die in der elektrochemischen Spannungsreihe benachbart sind. Als Metallbelag ist dann z. B. Kupfer oder Wismut zu verwenden. Bei Verwendung von Aluminiumdrähten wird der Metallbelag des Papierbandes zweckmässig auch aus Aluminium hergestellt.
Der Leiter 32 ist mit einer Papierbandisolation 34 konzentrisch umgeben, die aussen mit einem an Erdpotential liegenden Metallpapierband 35 bewickelt ist. Einzelheiten über das hierfür zu verwendende Metallpapierband 35 sind in der Beschreibung der Fig. 1 und Fig. 2 angegeben.
Da die Ader 30 einen Kondensator bildet, dessen Elektroden einerseits aus dem Leiter 32 und andererseits aus dem geerdeten Metallpapierband 35 bestehen, wirkt die Papierbandisolation 34 als Dielektrikum, welches von radial verlaufenden Feldlinien 36 durchdrungen ist. Um die normalerweise inhomogene Potentialverteilung, die sich mit der Zeit in einem hochspannungsbelasteten Dielektrikum einstellt, weitgehend herabzusetzen und damit die Lebensdauer eines solchen Kabels zu erhöhen, sind in die Papierbandisolation 34 konzentrisch verlaufende, elektrisch neutrale Zwischenfolien 37 aus metallbedampftem Papier eingewickelt.
Da diese Zwischenfolien 37 ebenso wie das aussen auf der Papierbandisolation 34 befindliche Metallpapierband 35 luft- und feuchtigkeitsdurchlässig sowie korrosionsbeständig sein müssen, ist hierfür das gleiche Metallpapier zu verwenden, das für die äussere Umhüllung der Isolation 34 benutzt wird und dessen Aufbau in der Beschreibung der Fig. 1 und 2 näher erläutert ist.
Feldverzerrungen und Ionisierungserscheinungen an den Spitzen des Metallbelages werden dadurch vermieden, dass für die Zwischenfolien 37 jeweils zwei Metallpapierbänder verwendet werden, die mit ihren Metallbelägen aufeinanderliegen. Bei Verwendung nur eines Metallpapierbands mit aussenliegendem Metallbelag als Zwischenfolie 37, lassen sich die Ionisationserscheinungen an den Spitzen des Metallbelages beispielsweise durch eine auf den Metallbelag aufgedampfte Siliciumoxidschicht verhindern, die so dünn ist, dass sie die Durchlässigkeit von Luft und Feuchtigkeit nicht beeinträchtigt. Anstelle der Siliciumoxidschicht kann in vorteilhafter Weise auch eine zweite etwa 0,01 Rm dicke Schicht aus einem oxydierenden Metall auf den Metallbelag aufgedampft werden. So wird z.
B. beim Aufdampfen von Magnesium eine elektrisch nichtleitende Magnesiumoxidschicht und bei Alumi nium eine Aluminiumoxidschicht gebildet.
Eine gleichmässige Spannungsverteilung in dem durch die Papierbandisolation 34 gebildeten Dielektrikum wird ferner dadurch erreicht, dass das Dielektrikum zwischen den Zwischenfolien 37 und den als Elektroden wirkenden Metallpapierbändern 33 und 35 nach aussen hin in der Dicke abnimmt.
Werden insbesondere für die aussen liegende, geerdete Metallpapierumhüllung zur Ableitung starker Ströme im Störungsfall mehrere um dicke Metallschichten benötigt, so besteht ein besonders wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung der Metallumhüllungen darin, zuerst eine z. B. 0,05 um dicke Kupferschicht im Vakuum auf ein Isolierstoffband aufzudampfen und diese anschliessend galvanisch auf die gewünschte Dicke zu verstärken.
Da beim Trocknen des Hochspannungskabels aus dem
Innenleiter keine Feuchtigkeit austritt, ist es möglich, anstelle des Metallpapierbandes 33 in Fig. 3 eine metallbb dampfte Kunststoffolie um den Innenleiter zu wickeln.
Auch in diesem Falle wird das metallisierte Isolierstoffband so aufgewickelt, dass der Metallbelag auf dem Innenleiter aufliegt. Die Kunststoffolie dient dann als hochwertige Isolation im Bereich der höchsten Feldstärke. Bei der Verwendung bedampfter Kunststoffbänder ist darauf zu achten, dass der Kunststoff durch das zum Tränken des Hochspannungskabels verwendete Tränkmittel nicht aufgelöst wird. Aus diesem Grund müssen die Kunststoffbänder und die als Tränkmittel verwendeten Öle so aufeinander abgestimmt sein, dass für Kunststoffe mit einem hohen Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen Öle mit einem niedrigen Aromatengehalt und für Kunststoffe mit einem niedrigen Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen Öle mit einem hohen Aromatengehalt verwendet werden.
Es wird vorgeschlagen. für Polykarbonat-Folie ein Öl mit einem Aromatengehalt unter 5 /0, für Poly äthylen-Glycolterephthalat-Folie ein Öl mit 5-15 % Aromatengehalt und für Polyäthylen- und Polypropylen-Folie ein Öl mit 15-40 0/0 Aromatengehalt zu verwenden.
PATENTANSPRUCH 1
Elektrisches Hochspannungskabel mit zu jedem seiner Leiter konzentrischen Metallumhüllungen zur Steuerung der Feldstärke und des Feldlinienverlaufs innerhalb der Adern des Kabels, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine dieser Umhüllungen (13) aus einem luft- und feuchtigkeitsdurchlässigen Isolierstoffband mit mindestens einem darauf haftenden Metallbelag besteht.
UNTERANSPRÜCHE
1. Hochspannungskabel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit mindestens einem Metallbelag aus korrosionsfestem Material versehenes Papierband (13) aussen um eine den Leiter konzentrisch umgebende Isolation (12) aus Papierlagen herumgewickelt ist, wobei der Metallbelag des Papierbandes (13) aussen liegt.
2. Hochspannungskabel nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Papierband (13) nichtmetallisierte Flächenteile aufweist und so aufgewickelt ist, dass die nichtmetallisierten Flächenteile durch metallisierte Flächenteile einer weiteren Lage des Papierbandes (13) überdeckt sind.
3. Hochspannungskabel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leiter (32) aus mehreren miteinander verdrillten Drähten (31) besteht und unmittelbar mit dem Isolierstoffband (33) umwickelt ist, dessen Metallbelag auf der den Leiterdrähten zugewandten Innenseite des Isolierstoffbandes (33) liegt.
4. Hochspannungskabel nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Metallbelag des Isolierstoffbandes (33) eine elektrisch isolierende Schicht aufgetragen ist.
5. Hochspannungskabel nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Leiter (32) und dem äusseren die aus Papierlagen (34),gebildete Isolation umhüllenden Metallpapierband (35) innerhalb der Papierlagen (34) konzentrisch verlaufende, elektrisch leitende Zwischenfolien (37) aus einem einen Metallbelag tragenden Papier eingewickelt sind.
6. Hochspannungskabel nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenfolien (37) aus jeweils zwei Metallpapierbändern bestehen, die mit ihrem Metallbelag aufeinanderliegen.
7. Hochspannungskabel nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallbelag mit einer zweiten, etwa 0,01 um dicken Schicht aus einem Metall oxid bedeckt ist.
PATENTANSPRUCH 11
Verfahren zur Herstellung eines Hochspannungskabels nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet; dass der Metallbelag in einer Dicke von höchstens 1 um unter Vakuum auf das Isolierstoffband aufgedampft wird.
UNTERANSPRÜCHE
8. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallbelag in grobkristalliner Form auf ein Papierband (13) mit rauher Oberfläche in 0,5-1 um Dicke aufgedampft wird.
9. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass ein Papierband (21) zunächst mit einem ersten, 0,01-0,1 um dicken Metallbelag (22) aus korrosionsfestem Material wie Nickel und Aluminium vorbedampft wird, dass anschliessend auf diesen Metallbelag Ölflecken aufgetragen werden und dass schliesslich auf den ersten Metallbelag an seinen ölfreien Stellen ein zweiter, 0,5-1 um dicker Metallbelag (23) aus leicht zu verdampfendem Material wie Zink und Cadmium aufgedampft wird.
10. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Metallbelag eines als Zwischenfolie (17) verwendeten Papierbandes eine zweite als Isolation dienende Schicht aufgedampft wird.
11. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch ge- kennzeichnet, dass bei einem Isolierstoffband aus einem Kunststoff mit höherem Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen die Kabelisolation mit einem Tränkmittel mit niedrigerem Aromatengehalt und bei einem Isolierstoffband aus Kunststoff mit einem niedrigerem Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen die Kabelisolation mit einem Tränkmittel mit höherem Aromatengehalt getränkt wird.
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High voltage electrical cable with metal sheaths concentric to each of its conductors and process for their manufacture
The invention relates to an electrical high-voltage cable with metal sheaths concentric to each of its conductors to control the field strength and the Feldli line within the wires of the cable and a
Process for its manufacture.
It is known to provide the insulation of the individual conductors of more core high-voltage cables outside with a metallic sheath lying on Erdpo potential in order to achieve a radial field lines between the conductors of the cable and their metal sheath (Höchststädter cable). The metal sheath is often formed by an aluminum foil with many small holes wound on the outside of the paper insulation, which allows air and moisture to escape from the insulation when the cable dries. A perforated aluminum foil about 30 µm thick is laminated onto cable paper; it has the disadvantage that the field strength is increased at the hole edges and the dielectric strength is thereby reduced.
It is also known in high voltage cables, the
Head of several wires twisted together be available to provide the wire bundle with an electrically conductive, smooth to the outside sheath to thereby control the high field strength occurring on the surface of the conductor by a homogeneous field course. For this purpose, the wires were previously wrapped with a paper made conductive by graphite. Since in oil cables the inevitable temperature fluctuations cause the oil to flow in the cable, the graphite layer is washed out of the paper over time, so that the desired effect is lost more and more.
The invention has for its object to develop an electrical high voltage cable cal, in which the aforementioned disadvantages of known metal sheaths are avoided.
According to the invention, this is achieved in that at least one of the metal sheaths consists of an air and moisture-permeable insulating tape with at least one metal coating adhering to it. To
For the production of the metal sheaths, the metal coating is vapor-deposited onto the insulating material tape in a thickness of at most 1 μm under vacuum.
Such a sheathing consisting of a metal paper tape can be wound directly both on the outside of the insulation of the conductors and on conductors of a cable consisting of several wires twisted together. Another advantageous application of metal paper tapes is to wrap them as an electrically neutral intermediate film concentrically to the conductors of the cable in the insulation layers of the conductors, which are mostly made of cable paper. This reduces the electrical field strength in the area of the conductors and the intermediate foils, and increases the dielectric strength and service life of the cable.
The invention will be explained in more detail using the exemplary embodiments shown in the drawing.
Fig. 1 shows a cross section through a three-wire high-voltage cable (Höchststädter cable) with a metal paper wrapping of the insulated conductors and a lead sheath armoring.
FIG. 2 shows a cross section of a metal paper tape used for the outer covering of the individual insulated conductors according to FIG. 1, with two metal layers vapor-deposited thereon.
3 shows a core of a high-voltage cable with a conductor consisting of several copper wires and with metal paper tapes for the outer covering of the insulation as well as for the direct covering of the conductor and for the intermediate foils within the conductor insulation.
A three-conductor high-voltage cable is designated by 10 in FIG. It contains three conductors 11 made of copper and an insulation 12 surrounding each conductor 11 made of wound cable paper. On the outside of the insulation 12, a sheath 13 made of an air and moisture-permeable paper tape with a vapor-deposited metal coating is wound.
The three wires 14 of the high-voltage cable 10 formed from the conductors 11, the insulation 12 and their sheathing 13 are reinforced with a common lead sheath 15 which, together with the metal sheaths 13, is at ground potential when the cable is in operation. The electrically neutral spaces between the individual wires 14 and the lead sheath 15 are filled with an insulating material 16. The metal covering of the paper tape consists of a corrosion-resistant material which is not attacked by the moisture emerging from the paper insulation 12 during the drying process. A metal coating made of a metal alloy with approximately 40/0 zinc and 60 cadmium (wt / 0) is particularly suitable. Metal coatings made of nickel or aluminum also have excellent corrosion resistance.
In order to rule out an increase in the field strength at metal peaks on the surface of the metal paper tape caused by the vapor deposition of the metal coating, the metal paper tape is wound onto the insulation 12 in such a way that the metal coating is on the outside and is in contact with the lead jacket 15 there. In order to achieve sufficient air and moisture permeability of the metal paper tape, the metal coating is vapor-deposited in a coarse crystalline form on a paper with a rough surface in a thickness of about 0.5-1 μm.
The air and moisture permeability can also be increased by providing the paper tape with point or line-shaped oil stains before the metal vapor deposition, on which no metal is deposited during the vapor deposition of the metal coating and thus a paper tape with non-metallized areas is obtained through the air and moisture can escape without attacking the metal coating. The metal paper strips are then wound up in such a way that the metal-free areas are covered by the metal covering of a second layer and field distortions are avoided.
An advantageous embodiment of the metal paper strip 20 serving as a metal envelope 13 is shown in FIG. 2. Here, a paper strip 21 is provided with two superposed metal coverings of different thickness and quality. The paper tape 21 was first pre-vaporized with an approximately 0.01 ltm thick metal coating 22 made of corrosion-resistant material such as nickel or aluminum and then with a second, approximately 0.5-1 lm thick metal coating 23 made of material that can easily be vaporized, such as zinc or cadmium, Mistake. The thicker metal coating 23 has holes 24 which are achieved by applying a point or line-shaped oil layer to the lower thin metal coating 22 before the vapor deposition of the thicker metal coating 23, and which ensure sufficient air or moisture permeability.
The continuous thin metal coating 22 prevents a field distortion and thus a reduced dielectric strength at the hole edges of the thicker metal coating 23. In the case of a high-voltage cable with a lead sheath 15 according to FIG. 1, it is important to ensure that the metal coating 23 evaporated on the outside of the paper tape 21 and that to Reinforcement metal used in the electrochemical series are as close together as possible in order to prevent electrolytic degradation of the metal coating.
The core of a high-voltage cable shown in FIG. 3 and designated 30 has a conductor 32 consisting of several copper wires 31 twisted together, which is directly wrapped with a metal-coated paper tape 33. In order to avoid a local increase in the particularly critical field strength at the outwardly directed tips of the metal coating, the copper wires 31 are wrapped with the metal paper tape 33 in such a way that the metal coating lies on the inside of the paper tape 33 facing the wires 31. In order to avoid corrosion and an electrolytic effect between the copper wires 31 and the metal paper tape 33, an insulating layer, for. B. from lacquer or quartz applied.
Another solution to this problem is that the metal coating of the paper tape 33 and the copper wires forming the conductor 32 consist of materials which are adjacent in the electrochemical series. As a metal covering is then z. B. to use copper or bismuth. When using aluminum wires, the metal covering of the paper tape is also expediently made of aluminum.
The conductor 32 is concentrically surrounded by a paper tape insulation 34, which is wrapped on the outside with a metal paper tape 35 at ground potential. Details about the metal paper tape 35 to be used for this purpose are given in the description of FIGS. 1 and 2.
Since the wire 30 forms a capacitor, the electrodes of which consist on the one hand of the conductor 32 and on the other hand of the grounded metal paper tape 35, the paper tape insulation 34 acts as a dielectric through which radially extending field lines 36 penetrate. In order to largely reduce the normally inhomogeneous potential distribution that occurs over time in a high-voltage dielectric and thus to increase the service life of such a cable, concentrically running, electrically neutral intermediate foils 37 made of metallized paper are wrapped in the paper tape insulation 34.
Since these intermediate foils 37 as well as the metal paper tape 35 located on the outside of the paper tape insulation 34 must be permeable to air and moisture as well as corrosion-resistant, the same metal paper is to be used for this purpose that is used for the outer covering of the insulation 34 and whose structure is shown in the description of FIG 1 and 2 is explained in more detail.
Field distortions and ionization phenomena at the tips of the metal coating are avoided in that two metal paper strips are used for the intermediate foils 37, with their metal coatings lying on top of one another. If only a metal paper tape with an external metal coating is used as the intermediate film 37, the phenomena of ionization at the tips of the metal coating can be prevented, for example, by a silicon oxide layer that is vapor-deposited on the metal coating and is so thin that it does not impair the permeability of air and moisture. Instead of the silicon oxide layer, a second approximately 0.01 µm thick layer of an oxidizing metal can advantageously be vapor-deposited onto the metal coating. So z.
B. formed an electrically non-conductive magnesium oxide layer during the vapor deposition of magnesium and an aluminum oxide layer in Alumi nium.
A uniform voltage distribution in the dielectric formed by the paper tape insulation 34 is also achieved in that the dielectric between the intermediate foils 37 and the metal paper tapes 33 and 35 acting as electrodes decreases in thickness towards the outside.
If, in particular, for the outer, grounded metal paper wrapping to divert strong currents in the event of a fault, several thick metal layers are required, a particularly economical method for producing the metal wrapping is to first use a z. B. to vaporize a 0.05 µm thick copper layer in a vacuum onto an insulating tape and then galvanically reinforce it to the desired thickness.
Since when drying the high-voltage cable from the
If no moisture escapes from the inner conductor, it is possible, instead of the metal paper tape 33 in FIG. 3, to wrap a metalbb steamed plastic film around the inner conductor.
In this case too, the metallized insulating tape is wound up in such a way that the metal coating rests on the inner conductor. The plastic film then serves as a high-quality insulation in the area of the highest field strength. When using vapor-coated plastic strips, make sure that the plastic is not dissolved by the impregnating agent used to impregnate the high-voltage cable. For this reason, the plastic straps and the oils used as impregnating agents must be coordinated with one another in such a way that oils with a low aromatic content are used for plastics with a high content of aromatic hydrocarbons and oils with a high aromatic content are used for plastics with a low content of aromatic hydrocarbons.
It is suggested. Use an oil with an aromatic content of less than 5/0 for polycarbonate film, an oil with 5-15% aromatic content for polyethylene-glycol terephthalate film and an oil with 15-40% aromatic content for polyethylene and polypropylene film.
PATENT CLAIM 1
Electric high-voltage cable with metal sheaths concentric to each of its conductors to control the field strength and the course of the field lines within the wires of the cable, characterized in that at least one of these sheaths (13) consists of an air and moisture-permeable insulating tape with at least one metal coating adhering to it.
SUBCLAIMS
1. High-voltage cable according to claim 1, characterized in that a paper tape (13) provided with at least one metal coating made of corrosion-resistant material is wrapped around the outside of an insulation (12) made of paper layers concentrically surrounding the conductor, the metal coating of the paper tape (13) being on the outside .
2. High-voltage cable according to dependent claim 1, characterized in that the paper tape (13) has non-metallized surface parts and is wound so that the non-metallized surface parts are covered by metallized surface parts of a further layer of the paper tape (13).
3. High-voltage cable according to claim 1, characterized in that each conductor (32) consists of several wires (31) twisted together and is wrapped directly with the insulating tape (33), the metal coating of which lies on the inside of the insulating tape (33) facing the conductor wires .
4. High-voltage cable according to dependent claim 3, characterized in that an electrically insulating layer is applied to the metal coating of the insulating tape (33).
5. High-voltage cable according to claim I, characterized in that between the conductor (32) and the outer one of the paper layers (34), formed insulation enveloping metal paper tape (35) within the paper layers (34) concentric, electrically conductive intermediate foils (37) are wrapped in a metal sheet supporting paper.
6. High-voltage cable according to dependent claim 5, characterized in that the intermediate foils (37) each consist of two metal paper strips which lie on top of one another with their metal coating.
7. High-voltage cable according to dependent claim 6, characterized in that the metal coating is covered with a second, approximately 0.01 µm thick layer of a metal oxide.
PATENT CLAIM 11
Method for producing a high-voltage cable according to claim 1, characterized in that; that the metal coating is vapor-deposited onto the insulating material tape in a thickness of at most 1 µm under vacuum.
SUBCLAIMS
8. The method according to claim II, characterized in that the metal coating is vapor-deposited in coarsely crystalline form on a paper tape (13) with a rough surface in a thickness of 0.5-1 µm.
9. The method according to claim II, characterized in that a paper tape (21) is first pre-steamed with a first, 0.01-0.1 µm thick metal coating (22) made of corrosion-resistant material such as nickel and aluminum, and then oil stains are applied to this metal coating are applied and that finally a second, 0.5-1 µm thick metal coating (23) made of easily evaporable material such as zinc and cadmium is vapor-deposited on the first metal coating at its oil-free points.
10. The method according to claim II, characterized in that a second layer serving as insulation is vapor-deposited onto the metal covering of a paper tape used as an intermediate film (17).
11. The method according to claim II, characterized in that with an insulating tape made of a plastic with a higher content of aromatic hydrocarbons, the cable insulation with an impregnating agent with a lower aromatic content and in an insulating tape made of plastic with a lower content of aromatic hydrocarbons, the cable insulation with a Impregnating agent is impregnated with a higher aromatic content.
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