CH652524A5

CH652524A5 - MOISTURE PROTECTED ELECTRIC CABLE.

Info

Publication number: CH652524A5
Application number: CH7472/80A
Authority: CH
Inventors: Gerhard Dr-Ing Ziemek; Martin Dr-Ing Voelker; Peter Dipl-Ing Madry
Original assignee: Kabelmetal Electro Gmbh
Priority date: 1979-10-24
Filing date: 1980-10-07
Publication date: 1985-11-15
Also published as: BE885846A; GB2061597B; CA1158327A; IT8049960A0; AU6346780A; IT1146140B; FR2468189B1; DE2942925A1; NL181466B; DK446380A; FI72618C; NL8005670A; NO156468B; FI72618B; NO156468C; FI803307L; NL181466C; IN151783B; SE8007430L; FR2468189A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein feuchtigkeitsge- Leiter befindliche fertigungsbedingte Feuchtigkeit, beispiels-schütztes elektrisches kunststoffisoliertes Kabel, insbesondere weise auch Kondenswasser, hat aber nach wie vor die Mög-zur Übertragung höherer Spannungen, mit einem aus durch- lichkeit, zwischen den Stopfstellen in die innere Leitschicht gehenden Einzelelementen aufgebauten Leiter oder Leiterseil. . un<^ schliesslich die Isolierung zu gelangen, wobei durch die The present invention relates to a moisture-related production-related moisture, for example protected electrical plastic-insulated cable, in particular also condensed water, but still has the ability to transmit higher voltages, with a transparency, between the darning points to the inside Conductor layer-going individual elements constructed conductor or conductor rope. . and finally to get the insulation, whereby through the

In neuerer Zeit sind zahlreiche Untersuchungen in der hohen Feldstärken in Leiternähe besonders bevorzugte Technik durchgeführt worden mit dem Ziel, offenbar durch Schwachstellen in Isolierung und Leitschicht dem Bäumchen-Wasseransammlungen (Wasserbäumchen, «Water trees») Wachstum entgegen kommen. In recent times, numerous studies have been carried out in the high field strengths near the conductor, particularly preferred technology with the aim of apparently counteracting the growth of water trees (weaknesses in the insulation and conductive layer).

verursachte Schäden in der Isolierung elektrischer Kunststoff- ^ie Erfindung bezweckt ein feuchtigkeitsgeschütztes elek-kabel aufzuklären und Massnahmen zu treffen, diese Kabel- 65 trisches kunststoffisoliertes Kabel zu schaffen, bei dem die Schäden zu vermeiden. Entsprechend hoch ist auch die An- Gefahr der Entstehung von Wasserbäumchen weiter verminzahl von Veröffentlichungen, die das Wachstum der Wasser- dertist. Damage caused in the insulation of electrical plastic- ^ he invention aims to clarify a moisture-protected electrical cable and take measures to create this cable 65 plastic-insulated cable, to avoid the damage. The risk of water trees developing is correspondingly high, further reducing the number of publications that are the growth of water dert.

bäumchen beschreiben und Vorschläge machen, wie solche Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindimg dadurch ge- describe trees and make suggestions, such as this task according to the invention is thereby

3 652 524 3,652,524

löst, dass der Leiter oder das Leiterseil von einer geschlosse- bei Biegung des Leiters über solche Durchmesser, die bei den nen dichten metallischen Hülle aus einem längsnaht- einzelnen F ertigungsgängen sowie bei der Kabelverlegung geschweissten Metallband umgeben ist. und Montage üblich sind. Da andererseits die Hülle, bei- triggers that the conductor or the conductor cable is surrounded by a closed - when the conductor is bent over such diameters, which in the case of the dense metallic sheath is surrounded by a longitudinal seam - individual production passages and welded metal strip during the cable laying. and assembly are common. On the other hand, since the shell,

Diese Hülle, die gleichzeitig das Aufkorben der Einzel- spielsweise auch aus Korrosionsgründen, aus dem gleichen drähte z.B. eines Leiterseiles im Herstellungsprozess verhin- 5 Material wie der verseilte Leiterkern besteht, ist der oben be-dert, sorgt dafür, dass Feuchtigkeit vom Leiter her nicht mehr reits erwähnte Leiterseilaufbau von Vorteil, nämlich, dass in die Isolierung bzw. die innere Leitschicht dringen kann. gilt: This sleeve, which at the same time the carving of the individual game also for reasons of corrosion, from the same wire e.g. of a conductor rope in the manufacturing process prevents material such as the stranded conductor core from being changed above, ensures that moisture from the conductor, which is no longer mentioned, is advantageous, namely that it can penetrate into the insulation or the inner conductive layer . applies:

Der Leiter ist über seine gesamte Länge abgedichtet, bei der The conductor is sealed along its entire length at

Montage brauchen zusätzliche Arbeiten, etwa Entfernen von Fgef = Ft + Fh Assembly requires additional work, such as removing Fgef = Ft + Fh

Stopfmitteln an den Anschluss- oder Verbindungsstellen, 10 Darning agents at the connection or connection points, 10

nicht mehr geleistet zu werden. wobei Fgef die geforderte Gesamtquerschnittsfläche des Lei- not to be done anymore. where Fgef is the required total cross-sectional area of the

Das Metallband kann mit Vorteil auf die oberste Lage der ters, Fj die Querschnittsfläche des Kerns und Fh die Quer-Einzelelemente des Leiters oder der Leiterseile heruntergezo- schnittsfläche der Hülle ist. The metal strip can advantageously be the top layer of the ters, Fj the cross-sectional area of the core and Fh the transverse individual elements of the conductor or the conductor ropes cut-down surface of the sheath.

gen werden, so dass der Leiter wie eine Stütze für ein Rohr Für Leitmaterial Kupfer ergibt sich ein besonders geeig- so that the conductor is like a support for a pipe.

wirkt. j5 netes Leiterseil dann, wenn d : s = 25 ist. Die Berechnung der works. j5 neat conductor rope if d: s = 25. The calculation of the

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des erfin- Wanddicke erfolgt dann gemäss der Formel dungsgemässen elektrischen Kabels beschrieben. Exemplary embodiments of the invented wall thickness are then described according to the formula of the electrical cable according to the invention.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Hoch- 2 1 shows a schematic cross section of a vertical second

spannungskabels, s = —— y/Fger voltage cable, s = —— y / Fger

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für sektorförmige Aluminium- 2o querschnitte. Fig. 2 shows an example of sector-shaped aluminum 2o cross sections.

In Durchführung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Material der geschlossenen Hülle dem Wird nicht Kupfer, sondern Aluminium als Leitmaterial In carrying out the invention, it has proven to be advantageous if the material of the closed casing does not become copper, but aluminum as the conductive material

Material des Leiters oder Leiterseiles nach Stellung in der che- verwendet, dann gilt d : s = 18 und die Wanddicke s entmischen Spannungsreihe gleich oder zumindest annähernd 25 sprechend gleich ist. So wird man zweckmässig für die Umhüllung als If the material of the conductor or conductor cable is used after it has been positioned in the che- then d: s = 18 and the wall thickness s segregate voltage series is the same or at least approximately 25 speaking. So you will be useful for wrapping as

Werkstoff Kupfer wählen oder eine geeignete Kupferlegie- _ 1 ,=— Select copper material or a suitable copper alloy _ 1, = -

rung, wenn die Einzelelemente, z.B. Einzeldrähte eines Leiter- s yf ^ sef seiles, aus Kupfer bestehen. Auf der anderen Seite wird man sich für eine Hülle aus Aluminium entscheiden, wenn das 30 Leiterseil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist. Geeignet sind selbstverständlich auch plattierte Für Kabel höherer Spannungen mit üblichem Leiterauf-Drähte oder Hüllen, z.B. aus Aluminium und Kupfer, wenn bau ist in der Regel zur Vergleichmässigung des elektrischen hierfür besondere Bedürfnisse, z.B. Materialersparnis oder Feldes an der Leiteroberfläche eine leitfähige Schicht, z.B. exGewicht, vorliegen. 35 tradiert oder in Form von Bändern aufgebracht. Es ist ermög-Besondere Vorteile, insbesondere auch hinsichtlich der licht, auf eine solche Leitschicht in besonderen Fällen ganz zu Stabilität des Leitquerschnitts und dergl., ergeben sich jedoch verzichten, so dass Arbeitsgänge und Material eingespart dann, wenn die Hülle selbst sehr dicht auf dem mehrdrähtigen werden können. when the individual elements, e.g. Single wires of a conductor s yf ^ sef rope, made of copper. On the other hand, you will opt for an aluminum sheath if the 30 conductor rope is made of aluminum or an aluminum alloy. Of course, plated are also suitable. For cables of higher voltages with conventional conductor-on wires or sheaths, e.g. made of aluminum and copper, when building is usually to equalize the electrical special needs, e.g. Material saving or field on the conductor surface a conductive layer, e.g. ex weight, available. 35 traded or applied in the form of ribbons. It is possible to dispense with special advantages, in particular also with regard to the light, of such a conductive layer in special cases entirely for stability of the conductive cross section and the like, so that operations and material are saved if the casing itself is very tight on the can be stranded.

Leiterseil aufgepresst ist. Dadurch wird die Knickgefahr der Für die Fälle, wo jedoch entweder eine extrudierte Leit geschlossenen Hülle bei der Kabelherstellung und den damit to Schicht über der Hülle vorgesehen werden soll oder aber die verbundenen Wickelvorgängen ausgeschlossen. Das gilt vor Isolierung unmittelbar auf die Hülle aufextrudiert wird, kann allem dann, wenn die Hülle selbst Teil des Leiters oder Leiter- es zweckmässig sein, auf der Hülle Unebenheiten, etwa in seiles ist. Die geschlossene Hülle führt dabei gleichzeitig zu ei- Form von Erhöhungen und Vertiefungen vorzusehen, so dass ner Vergleichmässigung des elektrischen Feldes. In diesem die Haftfähigkeit erhöht wird. Conductor rope is pressed on. This eliminates the risk of kinking in cases where, however, either an extruded, closed sheath is to be provided in the cable production and thus the layer above the sheath, or the associated winding processes are excluded. This applies before insulation is extruded directly onto the sheath, and if the sheath itself is part of the conductor or conductor, it is expedient that there are bumps on the sheath, for example in ropes. The closed envelope leads at the same time to provide a form of elevations and depressions, so that the electrical field is evened out. In this the adhesiveness is increased.

Zusammenhang ist es besonders zweckmässig, wenn die Hülle 45 Bei einem einadrigen Hochspannungskabel nach der Fig. mindestens die oberste Lage des Leiters oder Leiterseiles er- 1 besteht das Leiterseil 1 aus einem Kern 2 aus verseilten Einsetzt. Damit ergibt sich ein kompaktes, mechanisch stabiles zeldrähten, etwa aus Kupfer, und der ebenfalls aus Kupfer be-Leiterseil mit guten Biege- und Montageeigenschaften, das stehenden Hülle 3. Der zur Übertragung einer bestimmten den Wassertransport in Längsrichtung zulässt, eine Schädi- Energie geforderte Gesamtquerschnitt setzt sich also aus dem gung der Isolierung jedoch ausschliesst. so Kern 2 und der Hülle 3 zusammen, wobei die Hülle 3 aus ei- Context, it is particularly expedient if the sheath 45 in a single-core high-voltage cable according to FIG. 1 at least the uppermost layer of the conductor or conductor cable 1, the conductor cable 1 consists of a core 2 made of stranded inserts. This results in a compact, mechanically stable Zeldwires, for example made of copper, and also the copper sheathed conductor rope with good bending and assembly properties, the standing sheath 3. Which allows the transmission of a certain water transport in the longitudinal direction, a harmful energy required Overall cross-section is therefore excluded from the insulation. core 2 and shell 3 together, the shell 3 being made of a

Es soll nicht unerwähnt bleiben, dass sich die Anwendung nem längseinlaufend zum Rohr geformten und an den Kan-der Erfindung nicht auf konzentrisch aufgebaute Leiterseile ten längsnahtverschweissten Kupferband besteht, das nach beschränkt, sondern dass auch miteinander verseilte Formlei- der Rohrformung dicht auf den Kern 2 heruntergezogen ist. ter mit der geschlossenen metallischen Hülle umgeben werden Oberhalb der Hülle ist die innere Leitschicht 4 vorgese-können. Vorteilhaft ist beispielsweise die Verwendung von 55 hen, überdeckt wird sie von der Isolierung 5. Durch den miteinander verseilten Aluminiumsektoren grösserer Quer- feuchtigkeitsdichten Leiter sind somit die Schichten 4 und 5 schnitte mit der metallischen Hülle. gegen Feuchtigkeitseinwirkung von innen her sicher ge- It should not go unmentioned that the application of a longitudinally welded copper pipe and, according to the invention, not of concentrically constructed conductor cables does not consist of longitudinally welded copper tape, which is limited, but also that the molded cable of the pipe forming is tightly sealed to the core 2 is pulled down. ter be surrounded with the closed metallic shell Above the shell, the inner conductive layer 4 can be vorese-. For example, the use of 55 hen is advantageous, it is covered by the insulation 5. The layers 4 and 5 with the metallic sheath are thus cut through the aluminum sectors of larger cross-moisture-tight conductors. protected against the effects of moisture from the inside

Vorteilhaft ist es in Weiterführung der Erfindung ferner, schützt. Mit 6 ist die äussere Leitschicht bezeichnet; 7 ist der dass der Durchmesser des erfindungsgemässen Leiters gerin- übliche Schirm, hier nur schematisch angedeutet, und 8 ist der ger ist als der eines widerstandsgleichen Leiters in mehrdrähti- 60 den mechanischen Schutz nach aussen gewährleistende Manger Verseilung. Damit ist sichergestellt, dass der für das be- tel, beispielsweise aus einem Material auf Basis Polyvinyl-treffende Kabel spezifische Schichtenaufbau: Leitschichten, chlorid oder Kautschuk, auch in flammwidriger Form. Isolierung, Schirm, Mantel beibehalten werden kann und der Die metallische Hülle 3 kann gleichzeitig die Funktion der Kabeldurchmesser geringer ist. inneren Leitschicht übernehmen. Das in der Hülle 3 befind- In a continuation of the invention, it is also advantageous to protect. The outer conductive layer is designated by 6; 7 is that the diameter of the conductor according to the invention is usual, only indicated schematically here, and 8 is that which is smaller than that of a resistance-resistant conductor in multi-stranded Manger stranding, which ensures mechanical protection to the outside. This ensures that the layer structure specific to the betel, for example made of a material based on polyvinyl-based cables: conductive layers, chloride or rubber, also in flame-retardant form. Insulation, screen, sheath can be maintained and the The metallic sheath 3 can at the same time the function of the cable diameter is less. inner guiding layer. The located in the shell 3

Entscheidend für den Aufbau des Leiters ist das Verhält- « liehe Leiterseil 1 kann aus drei bis sechs miteinander verseil-nis des Durchmessers d des verseilten Kerns zur Wanddicke s ten metallischen Formsträngen bestehen. Decisive for the structure of the conductor is the ratio of the conductor rope 1 can consist of three to six strands of the diameter d of the stranded core to the wall thickness of the most metallic shaped strands.

des darüber geschweissten Rohres. Je grösser das d : s-Ver- In der Fig. 2 ist eine besonders kostengünstige Lösung für hältnis, um so mehr neigt die Hülle (Rohr) zum Einknicken beispielsweise sektorförmige Aluminiumleiterquerschnitte of the pipe welded over it. The larger the d: s connection. In FIG. 2, a particularly cost-effective solution for ratio, the more the sheath (tube) tends to buckle, for example, sector-shaped aluminum conductor cross sections

652 524 652 524

4 4th

dargestellt. Die mit 9 bezeichneten massiven formgepressten Aluminiumsektorleiter, die als Leiter in Niederspannungskabeln seit vielen Jahrenproblemlos eingesetzt werden, sind miteinander verseilt. Über den verseilten Leitern, die auch aus verseilten Einzeldrähten aufgebaut sein können, ist die geschlossene metallische Hülle 10 angeordnet. Über diesem Leiteraufbau wird dann der dem Einsatzzweck entsprechende Kabelaufbau vorgenommen. shown. The solid, molded aluminum sector conductors, designated 9, which have been used as conductors in low-voltage cables for many years without problems, are stranded together. The closed metallic sheath 10 is arranged above the stranded conductors, which can also be constructed from stranded individual wires. The cable structure corresponding to the intended purpose is then carried out over this conductor structure.

Die Formleiter selbst können auch um ein sog. Stützrohr oder eine Stützspirale herumgeseilt sein, wenn bei grossen The form conductors themselves can also be roped around a so-called support tube or a support spiral, if large

Leiterquerschnitten mit Stromverdrängung gerechnet werden muss und der Kern des Leiters nicht zum Energietransport beiträgt. Conductor cross sections with current displacement must be expected and the core of the conductor does not contribute to the energy transport.

Die gemäss der Erfindung vorgeschlagene geschlossene Hülle bringt beispielsweise beim Einsatz verseilter Segmentleiter, die kostengünstig zu erhalten sind, noch den Vorteil mit sich, dass ein Eindrücken der Leitschicht in die Zwickel zwischen den Leiterelementen vermieden ist, wenn z.B. vernetzbares Polyäthylen als Isoliermaterial aufextrudiert wird. The closed sheath proposed according to the invention has the advantage, for example, when using stranded segment conductors, which can be obtained inexpensively, that pressing the conductive layer into the interstices between the conductor elements is avoided, e.g. crosslinkable polyethylene is extruded as an insulating material.

C C.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

652 524 2 PATENT CLAIMS _ the life expectancy of a cable is reduced

1 . in particular, conductor cables made up of individual wires

s = ~ yy ~ v ^ used cables as «water pipes», i.e. responsible for the transport of moisture over the entire length of the cable. 40 can be made literal. To remedy this, it suffices, where s is the wall thickness of the casing in mm and Fgef die fen ^ i.e. restrict the water transport, you have to the required total cross-sectional area of the conductor in mm. the plugging known from the communication cable technology

1. Moisture-proof electrical plastic insulation can be avoided.

cable, especially for the transmission of higher voltages. Previous investigations assume that with a single element made up of continuous elements, moisture initially gets into the insulation. A damp

Built conductors or conductor cables (1), characterized in that the diffusion of activity can take place during manufacture that the conductor or conductor cable (1) is made from a closed one, for example during the process of cross-linking through a dense metallic sheath (3) from a longitudinal seam effect of water vapor during continuous

welded metal band is surrounded. ,,,,, run through a chain line (CV system), or in operation,

2. Electrical cable according to claim 1, characterized by approximately ^ ei damage to a metal jacket or by what indicates that the metal tape is pulled down to the uppermost layer of the 10 vapor diffusion through the undamaged plastic individual elements of the conductor or the conductor cables. Under the influence of the

genist. seeing electric field strengths then

3. Electrical cable according to claim 1, thereby fertilizing the known water trees, the constant characterizes that the material of the sheath the material of growth finally to electrical breakdowns and conductors or conductor ropes after position in the chemical end 15 to destroy the cable at all lead series of voltages is the same or at least approximately the same. can. Destruction in the cable can also result from

4. Electrical cable according to claim 1, characterized in that located in the cable conductor or in operation indicates that the sheath (3) itself part of the conductor or cable conductor moisture entering, e.g. Water, too corro-conductor rope. _ sions due to element formation between

5. Electrical cable according to claim 4, thereby ge 2o the conductor material and the conductor smoothing, i.e. Inner guide indicates that the sheath (3) leads at least the top layer. Particularly susceptible are replaced by soot containing the conductor or conductor cable (1). Aluminum conductors surrounded by conductor layers.

6. Electrical cable according to claim 1 with a solution to the problem of preventing the passage of moist sheath and conductor elements made of copper, thereby marked from the outside into the insulation, net that the wall thickness of the sheath (3) is approximately Formula 25 has already had numerous suggestions. So metallic shields in the form of around the cable core

1 / p-laid metal strips also known (US Pat. No. 4,145,567)

s 2Ö ~ sef like insulation with a dif-

fusion favor (DOS 27 54 336) or water-absorbing

... 30 layers above the insulation (DOS 27 37 108). This may be sufficient, where s is the wall thickness of the casing in mm and Fgef actually one or the other solution is actually a water diffusion

required total cross-sectional area of the conductor is in mm. Preventing sjOQ, or at least reducing it, is here

7. Electrical cable according to claim 1 with one but not taking into account that moisture from the inside, sheath and conductor elements made of aluminum, characterized thereby- i.e. get into the insulation via the conductor itself and draws there that the wall thickness of the sheath (3), for example of the formula 35, can lead to the damage mentioned.

On the other hand, it has already been considered that

8. Electrical cable according to claim 1, thereby using methods and identifying them in sections that the metallic sheath (3) simultaneously cut the plugging of energy transmission cables. Function of the inner conductive layer takes over. 45 In this connection, let us refer to a known procedure

9. Electrical cable according to claim 1, thereby referenced (DAS 21 54 749), in which the stranded wire is characterized by the fact that the sheath (3) has superficial bumps formed on the inner conductor of a high-voltage cable in order to increase the adhesion to extruded moderate distances has a closed cross-section of conductive or insulating polymer materials. is made of metallic material. Another known one

10. Electrical cable according to claim 1, thereby 50 foreclosure of the conductor provides (DOS 28 08 438), in which the plug in the metallic sheath (3) in the conductor cable is made of a networked rubber-elastic * conductor cable (1 ) to be arranged from three to six stic material twisted together, the axial length consisting of small metallic shaped strands. against the axial distance of the plugs which follow one another over the length. These measures make it practically impossible for moisture to migrate along the cable