CH615526A5

CH615526A5 - Screened power cable

Info

Publication number: CH615526A5
Application number: CH15977A
Authority: CH
Inventors: Gyoergy Dr Kardos; Istvan Hupuczi; Ferenc Dr Lanyi
Original assignee: Magyar Kabel Muevek
Priority date: 1976-04-29
Filing date: 1977-01-07
Publication date: 1980-01-31
Also published as: DK156788C; DK15277A; FR2349930A1; YU56777A; DK156788B; NL7700660A; BE850912A; IT1091802B; BG27765A3; DD129013A5; FR2349930B1; SE7700166L; PL114352B1; GB1549150A; DE2701233B2; CS207711B2; DE2701233A1; HU175494B; RO72343A; YU39384B

Description

Die Erfindung betrifft ein abgeschirmtes Starkstromkabel, das recht wirtschaftlich hergestellt werden kann. Das Kabel und das Verfahren zu dessen Herstellung kann äusserst günstig bei der Produktion von Hochspannungskabeln angewendet werden. The invention relates to a shielded power cable that can be manufactured quite economically. The cable and the method for its production can be used extremely cheaply in the production of high-voltage cables.

Dem Stand der Technik gemäss wird bei einer 2000 Volt überschreitenden Spannungsdifferenz zwischen dem Kabelleiter und den geerdeten Elementen je Ader ein abgeschirmtes Kabel verwendet. According to the state of the art, a shielded cable is used for each wire when the voltage difference between the cable conductor and the grounded elements exceeds 2000 volts.

Die Struktur der erwähnten Hochspannungskabel setzt sich im wesentlichen aus den folgenden Elementen zusammen. Ein verlitzter oder massiver Leiter, die halbleitende Schicht, die zur Abschirmung des Leiters dient, die Isolierschicht, die halbleitende Schicht, welche zur Abschirmung der Isolation dient, eine Abschirmung aus Metallband und/oder Metalldraht und der nichtleitende Mantel. Ferner ist ein Kabel bekannt, bei welchem ausser der zur Abschirmung der Isolation dienenden, halbleitenden Schicht nur einige wenige, z. B. sechs korrosionsbeständige Metalldrähte in Form einer Schraubenlinie mit hoher Gewindesteigung vorhanden sind, die gleichzeitig als Erdleiter dienen. The structure of the high-voltage cables mentioned essentially consists of the following elements. A stranded or solid conductor, the semiconducting layer which serves to shield the conductor, the insulating layer, the semiconducting layer which serves to shield the insulation, a shield made of metal tape and / or metal wire and the non-conductive sheath. Furthermore, a cable is known in which, apart from the semiconducting layer used for shielding the insulation, only a few, e.g. B. six corrosion-resistant metal wires are available in the form of a helix with a high pitch, which also serve as an earth conductor.

Das in der US-PS 3 474 189 beschriebene Kabel kann als eine weiterentwickelte Form des erwähnten Kabels betrachtet werden, bei dem die als Erdleiter dienenden, gewellten Drähte in der Abschirmung der halbleitenden Isolierung eingebettet, mit der Kabelachse parallel verlaufend angeordnet sind. Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass das Auftragen der Drähte des Erdleiters keinen separaten Arbeitsvorgang beansprucht, wodurch sich die Herstellungskosten vermindern. Durch die Wellung der Drähte wird die Biegsamkeit der mit der Kabelachse parallel angeordneten Drähte nicht beeinträchtigt. The cable described in US Pat. No. 3,474,189 can be regarded as a further developed form of the mentioned cable, in which the corrugated wires serving as earth conductors are embedded in the shielding of the semiconducting insulation and are arranged parallel to the cable axis. The advantage of this solution is that the application of the wires of the earth conductor does not require a separate operation, which reduces the manufacturing costs. The curl of the wires does not affect the flexibility of the wires arranged in parallel with the cable axis.

Das in der US-PS 3 728 474 beschriebene Kabel kann als eine weiterentwickelte Form des vorher geschilderten Kabels betrachtet werden, bei dem anstatt der gewellten Drähte eine auf einer Kabellitzmaschine vorgenommene Verseilung angewendet wird, die die Biegbarkeit des Kabels ebenfalls begünstigt. The cable described in US Pat. No. 3,728,474 can be regarded as a further developed form of the previously described cable, in which instead of the corrugated wires, a stranding made on a cable strand machine is used, which also promotes the flexibility of the cable.

Als eine weitere Stufe der Entwicklung kann das in der US-PS 3 794 752 beschriebene Kabel betrachtet werden, bei dem die Abschirmung der halbleitenden Isolierung keinen kontinuierlichen Metallerdleiter enthält, sondern der mit der halbleitenden Schicht überzogene metallische Erdleiter in einer continuierlichen und engen Verbindung mit der Abschirmung Jer halbleitenden Isolierung steht; auf diese Weise kann ein einadriges Kabel hergestellt werden. Die einwandfreie Wir-cungsweise des genannten Kabels beruht auf der Erkenntnis, iass bei einer fehlerhaften Funktion, bzw. beim Schadhaftwer-ien, die elektrische Leitfähigkeit der Abschirmung der halbleitenden Isolierung für die Aufrechterhaltung des Schutzes genügend sei, während der die Leitfähigkeit der halbleitenden Schicht überschreitende Strom durch den damit in elektrischem Kontakt stehenden Erdleiter aus Metall abgeleitet wird. Die Abschirmung der halbleitenden Isolierung kann dann die gestellte Aufgabe erfüllen, wenn der elektrische Widerstand innerhalb des Bereiches zwischen 3,28* 10 1 Ohm/m und 1,64 -1010 Ohm/m liegt und die Stärke der Schicht mindestens 0,6096 mm beträgt. As a further stage of development, the cable described in U.S. Patent No. 3,794,752 can be considered, in which the shielding of the semiconducting insulation does not contain a continuous metal earth conductor, but rather the metallic earth conductor covered with the semiconducting layer in a continuous and close connection with the Shielding Jer semiconducting insulation stands; a single-core cable can be produced in this way. The flawless mode of operation of the cable mentioned is based on the knowledge that if there is a malfunction or damage, the electrical conductivity of the shielding of the semiconducting insulation is sufficient to maintain protection while the conductivity of the semiconducting layer exceeds Current is dissipated through the metal earth conductor in electrical contact with it. The shielding of the semiconducting insulation can fulfill the given task if the electrical resistance is within the range between 3.28 * 10 1 Ohm / m and 1.64 -1010 Ohm / m and the thickness of the layer is at least 0.6096 mm .

Unter Berücksichtigung der Kabeldimensionierung kann der erwähnte Widerstandbereich durch einen, in den Bereich zwischen 1 Ohm • cm und 106 Ohm • cm entfallenden spezifischen Widerstand des Halbleiters erzeugt werden; auch dieser Kabeltyp kann, ähnlich wie die bereits erwähnten beiden Kabelarten, mit niedrigen Fertigungskosten hergestellt werden. Taking the dimensioning of the cable into account, the mentioned resistance range can be generated by a specific resistance of the semiconductor which falls into the range between 1 ohm • cm and 106 ohm • cm; This type of cable, like the two types of cables already mentioned, can also be manufactured at low manufacturing costs.

Der gemeinsame Nachteil der erwähnten Typen besteht darin, dass die als Kunststoffmantel dienende Abschirmung der halbleitenden Isolierung keinen einwandfreien Schutz gegen Korrosion bietet, so dass ein Erdleiter aus Aluminium wegen der elektrolytischen Korrosionsgefahr keineswegs angewendet werden kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass eine enge, teilentladungsfreie Verbindung zwischen der Isolierschicht und der Abschirmung der halbleitenden Isolierung nur durch die Paarung gewisser isolierender und halbleitender Stoffe erreicht werden kann, die die gemeinsame Anwendung der halbleitenden und isolierenden Materialien begrenzt. The common disadvantage of the types mentioned is that the shielding of the semiconducting insulation, which serves as a plastic jacket, does not offer perfect protection against corrosion, so that an earth conductor made of aluminum cannot be used because of the risk of electrolytic corrosion. Another disadvantage is that a close, partially discharge-free connection between the insulating layer and the shielding of the semiconducting insulation can only be achieved by pairing certain insulating and semiconducting substances, which limits the joint use of the semiconducting and insulating materials.

Schliesslich besteht ein Nachteil darin, dass die Kosten der halbleitenden Stoffe diejenigen der nichtleitenden Stoffe überschreiten. Finally, there is a disadvantage that the cost of the semiconducting substances exceeds that of the non-conducting substances.

Der Erfindung wurde die Aufgabe gestellt, ein Starkstromkabel zu schaffen, das einerseits weniger kostenaufwendig ist, andererseits die Anwendung eines nichtmetallischen Mantelstoffes mit günstigeren Isoliereigenschaften ermöglicht. Wird der nichtmetallische Mantel aus einem elektrisch isolierenden Stoff hergestellt, so kann der Erdleiter aus Aluminium auch in einer, der Korrosionsgefahr ausgesetzten Umgebung angewendet werden, wodurch eine bedeutende Kostensenkung erzielt werden kann. The object of the invention was to create a power cable which, on the one hand, is less expensive and, on the other hand, enables the use of a non-metallic sheathing material with more favorable insulating properties. If the non-metallic sheath is made of an electrically insulating material, the earth conductor made of aluminum can also be used in an environment exposed to the risk of corrosion, as a result of which a significant cost reduction can be achieved.

die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Isolierabschirmung nicht nur durch Extrudieren der halbleitenden Mischung rund um die Isolierschicht hergestellt werden kann, sondern auch durch das dünnschichtige Auftragen eines Stoffes hoher elektrischer Leitfähigkeit auf die Isolierfläche erzeugbar ist; eine derartige Schicht kann z. B. durch Aufreiben von Pudergraphit oder Anstrich von Kolloidgraphit oder einem Akryl-Silberfarbstoff ausgebildet werden. Der Widerstand der Pudergraphitschicht beträgt 104-105 Ohm/m, während der Widerstand der Akryl-Silberfarbstoffschicht wesentlich niedriger ist, etwa 10-102 Ohm/m. Unter Zuhilfenahme des beschriebenen Verfahrens können halbleitende Schichten hergestellt werden, welche sich für die in der US-PS 3 794 752 beschriebene Funktion der extrudierten halbleitenden Schichten gut bewährt hatte. The invention is based on the knowledge that an insulating shield can be produced not only by extruding the semiconducting mixture around the insulating layer, but also by applying a thin layer of a substance with high electrical conductivity to the insulating surface; such a layer can e.g. B. by rubbing powder graphite or painting colloidal graphite or an acrylic silver dye. The resistance of the powder graphite layer is 104-105 ohm / m, while the resistance of the acrylic silver dye layer is much lower, about 10-102 ohm / m. With the aid of the described method, semiconducting layers can be produced, which had proven itself well for the function of the extruded semiconducting layers described in US Pat. No. 3,794,752.

Auf beiliegender Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigen: Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are illustrated on the accompanying drawing, namely:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Starkstromkabel. Fig. 1 shows a cross section through a power cable.

Fig. 2 eine erste Variante des Kabels nach Fig. 1, 2 shows a first variant of the cable according to FIG. 1,

Fig. 3 eine zweite Variante des Kabels nach Fig. 1 und die Fig. 3 shows a second variant of the cable of FIG. 1 and

Fig. 4-6 Ausführungsbeispiele, die in Niederspannungsnetzen anwendbar sind. Fig. 4-6 embodiments that can be used in low-voltage networks.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäs-sen abgeschirmten Starkstromkabels wird in der Fig. 1 dargestellt. Der Leiter 1, der im allgemeinen ein mit leitender Abschirmung versehener, verseilter Leiter aus Aluminium oder Kupfer ist, aber auch in Form eines massiven Aluminiumleiters ausgebildet werden kann, ist von der Isolierung 2, die zweckmässig aus einem Kunststoff oder synthetischem Kautschukge5 An advantageous embodiment of the shielded power cable according to the invention is shown in FIG. 1. The conductor 1, which is generally a stranded conductor made of aluminum or copper provided with conductive shielding, but can also be designed in the form of a solid aluminum conductor, is made of the insulation 2, which is expediently made of a plastic or synthetic rubber 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

615526 615526

misch hergestellt wird, umgeben, deren Oberfläche mit einer halbleitenden Schicht 3, z. B. aus Kolloidgraphit, versehen ist. Entlang einer, zweier oder mehrerer Erzeugenden der genannten halbleitenden Zylinderfläche - wobei die Lage der Erzeugenden zweckmässig den Eckpunkten eines, in dem Kreisprofil 5 des Zylinders abschreibbaren, regulären Polygone entspricht -sind eine oder mehrere, durch Drehstoss hergestellten, zur Kabelachse parallel liegende zusätzliche Leiter 4 angeordnet, und zwar derart, dass diese zusätzlichen Leiter, infolge der Elastizität des nichtmetallischen, zweckmässig aus Kunststoff oder synthetischem Kautschukgemisch hergestellten Mantels 5, in einer die halbleitende Schicht 3 berührenden Lage gehalten werden. is made mixed, surrounded, the surface with a semiconducting layer 3, z. B. from colloidal graphite is provided. Along one, two or more generators of the semiconducting cylinder surface mentioned - the position of the generators expediently corresponding to the corner points of a regular polygons that can be written off in the circular profile 5 of the cylinder - are one or more additional conductors 4, which are produced by rotary impact and are parallel to the cable axis arranged, in such a way that these additional conductors, due to the elasticity of the non-metallic sheath 5, which is expediently made of plastic or synthetic rubber mixture, are held in a position touching the semiconducting layer 3.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der zusätzliche Leiter 4 im Interesse eines besseren Kon- '5 taktes und der geringeren Radialabmessung mit einem abgeflachten Profil hergestellt wird. 2 shows a further exemplary embodiment in which the additional conductor 4 is produced with a flattened profile in the interest of a better contact and the smaller radial dimension.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem der zusätzliche Leiter 4 aus einem Grundstoff hoher mechanischer Festigkeit, zweckmässig aus Stahl oder legier- 20 tem Aluminium, hergestellt wird, und der den zusätzlichen Leiter 4 umgebende Teil des nichtmetallischen Mantels 5 mit einem geeigneten Profil ausgestaltet ist, wodurch der zusätzliche Leiter als Tragkabel benützt und das Ganze als Luftkabel verwendet werden kann. 25 3 shows a further exemplary embodiment, in which the additional conductor 4 is produced from a basic material of high mechanical strength, expediently from steel or alloyed aluminum, and the part of the non-metallic sheath 5 surrounding the additional conductor 4 with a suitable profile is designed, whereby the additional conductor can be used as a suspension cable and the whole can be used as an aerial cable. 25th

In Fig. 4,5 und 6 sind die in Niederspannungsnetzen anwendbaren Ausführungsbeispiele dargestellt. FIGS. 4, 5 and 6 show the exemplary embodiments that can be used in low-voltage networks.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführung kann der Querschnitt des zusätzlichen Leiters 4 (des Nulleiters), dem jeweiligen Schutzsystem gemäss einem Sechstel, ja sogar einem Drit- 30 tel des Querschnittes des eigentlichen Leiters 1 (des Phasenleiters) entsprechen. Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 besteht der zusätzliche Leiter 4 (der Nulleiter) aus zwei Leitern gleichen Querschnittes. In diesem Fall entspricht der gemeinsame Querschnitt der beiden Nulleiter einem Sechstel bzw. 35 einem Drittel des Querschnittes des Phasenleiters. In the embodiment shown in FIG. 4, the cross section of the additional conductor 4 (the neutral conductor) can correspond to the respective protection system according to a sixth, even a third of the cross section of the actual conductor 1 (the phase conductor). 5, the additional conductor 4 (the neutral conductor) consists of two conductors of the same cross section. In this case, the common cross-section of the two neutral conductors corresponds to a sixth or a third of the cross-section of the phase conductor.

Fig. 6 zeigt ein einphasiges Anschlusskabel, bei dem der Fig. 6 shows a single-phase connection cable, in which the

Querschnitt des zusätzlichen Leiters 4 (des Nulleiters) dem Querschnitt des eigentlichen Leiters 1 (des Phasenleiters) entspricht. Die gemeinsame Charakteristik der erwähnten Ausführungsbeispiele gemäss den Fig. 4,5 und 6 besteht darin, dass der nichtmetallische Mantel 5 bei der Kabelmontage - infolge des Vorhandenseins der halbleitenden Schicht 3 -, auch wenn die Isolierung 2 und der nichtmetallische Mantel 5 aus dem gleichen Grundstoff, z. B. aus plastifiziertem PVC-Material hergestellt sind, von der Isolierung 2 leicht abgetrennt werden kann. Cross section of the additional conductor 4 (of the neutral conductor) corresponds to the cross section of the actual conductor 1 (of the phase conductor). 4.5 and 6 is that the non-metallic sheath 5 during cable assembly - due to the presence of the semiconducting layer 3 - even if the insulation 2 and the non-metallic sheath 5 are made of the same basic material , e.g. B. are made of plasticized PVC material, can be easily separated from the insulation 2.

Ein weiterer gemeinsamer Vorteil der erwähnten Ausführungen besteht darin, dass beim Vorhandensein des eigentlichen Leiters 1 und des zusätzlichen Leiters 4 das Kabel unter Zuhilfenahme von zwei, in einer Linie aufgestellten Extruder in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden kann. Another common advantage of the mentioned embodiments is that, if the actual conductor 1 and the additional conductor 4 are present, the cable can be produced in a single operation with the aid of two extruders set up in a line.

Bei den Ausführungen laut Fig. 4,5 und 6 wird im wesentlichen das bei Hochspannungskabeln übliche Konstruktionselement, die halbleitende Schicht 3, auch bei Niederspannungskabeln angewendet. Diese Lösung bringt noch den Vorteil mit sich, dass die Stärke der Isolierung 2 - hauptsächlich bei einem Hauptleiter 1 (Phasenleiter) aus Vollaluminium - hinsichtlich der elektrischen Inanspruchnahme wesentlich herabgesetzt werden kann. So z. B. kann bei einem Leiterquerschnitt von 240 mm2 und bei einer Isolierung aus plastifiziertem PVC die Stärke von 2,4 mm auf 0,8 mm vermindert werden. In the embodiments according to FIGS. 4, 5 and 6, the construction element, the semiconducting layer 3, which is customary in the case of high-voltage cables, is essentially also used in the case of low-voltage cables. This solution also has the advantage that the thickness of the insulation 2 - mainly in the case of a main conductor 1 (phase conductor) made of solid aluminum - can be significantly reduced in terms of the electrical load. So z. B. can be reduced from 2.4 mm to 0.8 mm with a conductor cross-section of 240 mm2 and with insulation made of plasticized PVC.

Bei Erdkabeln wird der mechanische Schutz der dünnen Isolierschicht durch den, mindestens 1,6 mm dicken, nichtmetallischen, im allgemeinen aus plastifiziertem PVC hergestellten Mantel 5 sichergestellt. Dementsprechend kann durch die Anwendung des erfindungsgemässen Kabels eine Kostensenkung erreicht werden. In underground cables, the mechanical protection of the thin insulating layer is ensured by the at least 1.6 mm thick, non-metallic sheath 5, which is generally made of plasticized PVC. Accordingly, a cost reduction can be achieved by using the cable according to the invention.

Das erfindungsgemässe Kabel besteht aus den, in der Kabelindustrie üblichen Konstruktionselementen, wobei die Herstellung in den in der Kabelindustrie allgemein angewendeten Arbeitsgängen vor sich geht; da sich die Zahl der Arbeitsgänge vermindert, findet die Produktion unter besserer Wirtschaftlichkeit statt. The cable according to the invention consists of the construction elements customary in the cable industry, the production taking place in the operations generally used in the cable industry; since the number of operations is reduced, production takes place with better economy.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

615 526 2 PATENT CLAIMS

1. Shielded power cable, characterized in that one or more additional conductors (4) lying parallel to the cable axis are present, which are applied with a semiconducting, on the surface of a solid insulation (2) of the main conductor (1), at most 0.2 mm thick layer (3) are in contact, the electrical contact of the additional conductor or the additional conductor with the semiconducting layer (3) being ensured by the mechanical elasticity of a common non-metallic sheath (5).

2. Shielded power cable according to claim 1, characterized in that the profile of the additional conductor (4) has a circular, oblong or elliptical cross section.