CH708133B1 - Electric cables, in particular for solar or wind power plants. - Google Patents

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    • H01B9/022—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients composed of longitudinal lapped tape-conductors

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektrokabel mit mindestens einem Stromleiter (2), der mit einer zwischen einer inneren Kunststoffhülle (3) und einem äusseren Kunststoffmantel (6, 7) liegenden Metallarmierung (4) versehen ist, wobei die Metallarmierung aus mindestens einem konzentrisch um die innere Kunststoffhülle (3) aufgebrachten Längsband besteht, das an der Überlappungsstelle (5) mit einem dort aufgetragenen Kleber, insbesondere einem Heisskleber, verklebt ist. Dadurch können die Querwasserdichtigkeit, die Lebensdauer der Isolation und die transversale Wärmeleitung im Kabel verbessert werden.The invention relates to an electric cable with at least one current conductor (2), which is provided with a metal reinforcement (4) lying between an inner plastic sheath (3) and an outer plastic sheath (6, 7), wherein the metal reinforcement consists of at least one concentric around the inner Plastic sleeve (3) applied longitudinal band, which is glued to the overlap point (5) with an applied there adhesive, in particular a hot melt adhesive. This can improve the cross-water tightness, the life of the insulation and the transverse heat conduction in the cable.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Elektrokabel, insbesondere für Solar- bzw. Windkraftwerke, mit mindestens einem vorzugsweise mehrdrähtigen Stromleiter, der mit einer zwischen einem inneren und einem äusseren Kunststoffmantel liegenden Metallarmierung versehen ist.Description: The invention relates to an electric cable, in particular for solar or wind power plants, with at least one preferably multi-wire conductor, which is provided with a lying between an inner and an outer plastic sheath Metallarmierung.

[0002] Derartige Elektrokabel eignen sich für den Transport von grossen Strömen in der Luft und im Erdreich. Sie werden daher vor allem in grossen Solarkraftwerken zur Energieübertragung von Gleich- oder Wechselströmen angewandt, insbesondere dort, wo eine hohe Stromdichte eine ebenfalls hohe thermische Erwärmung bewirkt, zu der gleichzeitig die Erwärmung durch die Sonneneinstrahlung hinzukommt, oder wo bei einer gegebenen Stromstärke eine möglichst geringe Erwärmung erfolgen soll.Such electric cables are suitable for the transport of large currents in the air and in the ground. They are therefore used especially in large solar power plants for energy transmission of direct or alternating currents, especially where a high current density causes a likewise high thermal heating, which is also added to the heating by solar radiation, or where at a given current as low as possible Heating should take place.

[0003] Durch die grossen beanspruchten Flächen der Solarfelder ist eine kostengünstige Architektur der Anlage mit optimierten Elektrokabeln sehr wichtig. Hierbei ist anzustreben, dass eine thermisch optimale Abstrahlung respektive die Wärmeabgabe der Kabel an die Umwelt sowie geringe Übertragungsverluste als entscheidende Faktoren erfüllt sind.Due to the large claimed areas of the solar fields cost-effective architecture of the system with optimized electrical cables is very important. It should be striven for that a thermally optimal radiation respectively the heat emission of the cables to the environment as well as low transmission losses are fulfilled as decisive factors.

[0004] Die Metallarmierung der Kabel soll ihrerseits sicherstellen, dass die Kabel gegen mechanische Beschädigungen oder gegen Ratten- oder Termitenbisse gut geschützt sind. Bei den bisher bekannten Elektrokabeln dieser Art ist die Metallarmierung aus Stahl- oder Aluminiumdrähten respektive umwickelten Stahl- oder anderen Metallbändern hergestellt. Eine solche Armierung ist fertigungstechnisch aufwendig und hat in Bezug auf den mechanischen Schutz nur eine begrenzte Wirkung.The metal reinforcement of the cable should in turn ensure that the cables are well protected against mechanical damage or against rats or Termitenbisse. In the previously known electrical cables of this type, the metal reinforcement is made of steel or aluminum wires respectively wrapped steel or other metal bands. Such a reinforcement is expensive to manufacture and has only a limited effect in terms of mechanical protection.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektrokabel der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich bei höchstmöglicher Wärmeabstrahlung, geringen Wärmeübertragungsverlusten und hoher Lebensdauer durch günstige Herstellungskosten und gute Abisoliereigenschaften sowie einen guten Schutz gegen mechanische Beschädigungen auszeichnet.The invention has for its object to provide an electric cable of the type mentioned above, which is characterized by the highest possible heat radiation, low heat transfer losses and long service life by low production costs and good insulation properties and good protection against mechanical damage.

[0006] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Metallarmierung durch eine längslaufende Bandkonstruktion, bestehend aus einem oder mehreren konzentrisch um die innere Kunststoffhülle aufgebrachten Längsbändern gebildet wird, die vorzugsweise an der Überlappungsstelle mit einem dort aufgebrachten Kleber, insbesondere einem Heisskleber, verklebt sind. Sie können aber auch verschweisst oder nur längseinlaufend umlegt sein.This object is achieved according to the invention that the metal reinforcement is formed by a longitudinal band construction, consisting of one or more concentrically applied to the inner plastic sleeve longitudinal strips, which are preferably glued to the overlap with a there applied adhesive, in particular a hot melt adhesive , However, they can also be welded or folded only long-running.

[0007] Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Elektrokabels bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Further preferred embodiments of the inventive electric cable form the subject of the dependent claims.

[0008] Durch die erfindungsgemäss längslaufende Bandkonstruktion ergibt sich beim einzeln armierten Einleiteraufbau die grösstmögliche beidseitige Kontaktoberfläche, die eine bestmögliche radiale und transversale Wärmeleitung im Kabel mit sich bringt.By the invention according to the longitudinal band construction results in individually armored Einleiteraufbau the largest possible two-sided contact surface, which brings the best possible radial and transverse heat conduction in the cable with it.

[0009] Bei Mehrfachleitern wird durch eine offene Verseilung der Kabel die grösstmögliche Oberfläche erreicht, über die die Wärme optimal an die Umgebung abgegeben werden kann.In multiple conductors is achieved by an open stranding of the cable, the largest possible surface over which the heat can be optimally delivered to the environment.

[0010] Durch die Ausführung der Armierung mit mindestens einem verklebten Längsband wird zudem die Querwasserdichtigkeit beinahe ohne Mehrkosten realisiert. Dadurch kann die Lebensdauer der Isolation signifikant verbessert werden, da die elektrische Alterung über die Feuchtigkeitsdiffusion angeschoben wird.By the execution of the reinforcement with at least one bonded longitudinal band also the transverse water tightness is realized almost without additional costs. As a result, the life of the insulation can be significantly improved because the electrical aging is pushed by the moisture diffusion.

[0011] Durch die metallische Barriere wird der Wasserzutritt dauerhaft unterbunden. Die Dichtigkeit und mechanische Verbindung der Überlappungsstelle wird vorzugsweise mit einem dort aufgetragenen Kleber, insbesondere einem Heisskleber, sichergestellt.By the metallic barrier of water access is permanently prevented. The tightness and mechanical connection of the overlapping point is preferably ensured with an adhesive applied there, in particular a hot-melt adhesive.

[0012] Die erfindungsgemässe Armierung ermöglicht zudem die Führung des Schutzpotentials und die Abschirmung gegen elektrische Felder, wobei im Falle eines Kurzschlusses die vollflächige Bandarmierung sehr grosse Ströme ohne Beschädigung ableiten kann, weil der thermische Vollkontakt mit den Kunststoffmänteln ermöglicht, extrem grosse Wärmemengen sofort abzuführen, womit eine Überhitzung der Armierung vermieden wird.The inventive reinforcement also allows the management of the protection potential and the shielding against electric fields, in the case of a short circuit, the full-area Bandarmierung can derive very large currents without damage, because the thermal full contact with the plastic shells allows extremely large amounts of heat to dissipate immediately, thus avoiding overheating of the reinforcement.

[0013] Bei einer Beschädigung des Kabels erfolgt immer zuerst der Kontakt mit dem Bandschirm. Das ist gegenüber nicht armierten Kabeln vorteilhaft und auch ein wichtiger Sicherheitsaspekt bei Solarkabeln, die auf und in Gebäuden eingesetzt werden. Im Fall eines Feuers trifft nämlich dann der Löschstrahl immer zuerst auf eine geerdete Leiterschicht des Kabels, so dass der Feuerwehrmann vor zu hohem Potential geschützt wird.In case of damage to the cable is always the first contact with the band shield. This is advantageous over non-armored cables and also an important safety aspect for solar cables used on and in buildings. In the case of a fire, the extinguishing jet always hits a grounded conductor layer of the cable first, so that the firefighter is protected from too high a potential.

[0014] Die Vorteile der erfindungsgemässen Armierung sind sowohl bei Einleiterkabeln als auch bei Mehrfachleitern voll wirksam. Durch die Geometrie von verseilten koaxialen Zwei- oder Vierleiterkabeln für Gleichstrom oder auch Einphasensysteme entstehen zudem symmetrische elektrische Felder, eine Eigenschaft, die speziell interessant ist in Bereichen, wo höherfrequente Störströme des Wechselrichters sowohl auf der DC- wie auf der AC-Seite die Gleichströme resp. 50- bzw. 60-Hz-Ströme überlagern. Bei einem Drehstromsystem erbringen drei verdrillte Einleiter das beste Resultat.The advantages of the inventive reinforcement are fully effective both in single-core cables and in multiple conductors. Due to the geometry of stranded coaxial two- or four-conductor cables for DC or single-phase systems also symmetrical electric fields, a feature that is particularly interesting in areas where higher frequency noise currents of the inverter both on the DC and on the AC side of the DC currents , Overlap 50 or 60 Hz currents. In a three-phase system, three twisted feeders produce the best result.

[0015] Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to several embodiments with reference to the drawings. Show it:

Fig. 1 einen Schnitt eines perspektivisch dargestellten erfindungsgemässen Elektrokabels, als Einleiter ausgeführt,1 shows a section of a perspective view of the inventive electric cable, designed as an introducer,

Claims (10)

Fig. 2 einen perspektivischen Schnitt einer anderen Variante, als Zweileiterkabel ausgeführt, und Fig. 3 einen perspektivischen Schnitt einer dritten Variante, als Vierleiterkabel ausgeführt. [0016] Das in Fig. 1 dargestellte Elektrokabel 1 wird insbesondere bei Solar- und Windkraftwerken, aber auch bei anderen ähnlichen Anlagen eingesetzt und es wird vor allem im Aussenbereich bzw. in feuchter Umgebung verlegt. [0017] Das Elektrokabel 1 umfasst einen Innenleiter 2 aus mehreren miteinander verseilten Drähten aus Aluminium oder Kupfer mit einer inneren Kunststoffhülle 3 und einer konzentrisch um ihn aufgebrachten Armierung, bestehend aus einem Längsband 4, das aus einer Metallfolie aus Aluminium, Kupfer, Stahl oder Messing mit ca. 0,3 mm Stärke hergestellt ist. [0018] Das Armierungsband 4 wird vorzugsweise an der Überlappungsstelle 5 längs verklebt und bildet damit eine wasserdichte Diffusionssperre, welche die Querwasserdichtigkeit des Elektrokabels sicherstellt. Als Klebstoff eignet sich besonders ein in die Überlappungsstelle 5 des Bandes aufgetragener Heisskleber. [0019] Das Armierungsband 4 kann auch vollflächig mit dem äusseren Kunststoffmantel 6, 7 durch eine klebende Schicht verklebt werden. [0020] Über die Metallarmierung 4 wird ein äusserer Kunststoffmantel 6, 7 mit vorzugsweise mehreren funktionalen Schichten aufgebracht, zum Beispiel einer Innenschicht 6 mit sehr flammwidrigem Verhalten und einer Aussenschicht 7, einer sogenannten Termigon-Schicht, die gegen Termitenfrass und Nagetiere sowie zum Schutz des Elektrokabels gegen Abrieb beim Einziehen des Kabels wirksam ist. [0021] Die Metallarmierung 4 besteht aus einem einzelnen Längsband, das an der Überlappungsstelle 5 verklebt ist. Es ist aber auch im Rahmen der Erfindung möglich, als Metallarmierung eine Bandkonstruktion bestehend aus mehreren längslaufenden Einzelbändern vorzusehen, die miteinander an den Überlappungsstellen verklebt sind. [0022] Die Kunststoffisolation des Kabels, bestehend aus der inneren Kunststoffhülle 3 und dem äusseren Kunststoffman-tel 6, 7, wird mittels Extruder-Maschinen hergestellt, die es ermöglichen, entweder nur eine Schicht oder aber gleichzeitig in einem Arbeitsgang mehrere Schichten aufzutragen. Beim erfindungsgemässen Elektrokabel sind beide Verfahrensweisen anwendbar. [0023] Wie in Fig. 2 dargestellt, können zwei Einleiter 1 a, 1 b miteinander zu einem Zweileiterkabel 8 verseilt werden. Sie ermöglichen damit den Transport des Vor- und Rückstromes, wobei bei DC die beiden Polaritäten + und - geführt werden. [0024] Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist es auch möglich, aus vier solcher miteinander verseilten Einleitern 1a bis 1d ein Vierleiterkabel 9 herzustellen, womit die Leiteroberfläche und die Abkühloberfläche nochmals erhöht werden und die Transportkapazität bei einem gegebenen Querschnitt verbessert wird. [0025] Um eine Redundanz oder Verbesserung der elektrischen Isolierungseigenschaften, der chemischen Beständigkeit oder der mechanischen Eigenschaften zu erzielen, ist es insbesondere bei Zwei- oder Vierleiterkabeln vorteilhaft, wenn die Isolation der Kunststoffhülle 3 bzw. des Kunststoffmantels 6, 7 jeweils zweischichtig ausgeführt ist. [0026] Weitere Elemente können noch eingesetzt werden, um die Verwendung des Elektrokabels auch bei höheren Spannungen abzusichern. Um eine homogenere Verteilung des elektrischen Feldes zu ermöglichen, können auch extrudierte Halbleiterschichten oder halbleitende Bänder am Stromleiter, an der neutralen oder geerdeten konzentrischen Armierung sowie am Kunststoffschirm aufgebracht werden. [0027] Insbesondere bei Zwei- oder Vierleiterkabeln ist es vorteilhaft, die Isolationssysteme mit je einem inneren Halbleiter, einem Dielektrikum und einem äusseren Halbleiter zu versehen, wobei die Halbleiterschichten aus Bändern, Graphit oder einem extrudierten Material bestehen können. [0028] Bei einem Drehstromsystem sind vorteilhaft drei miteinander verdrillte Einleiter mit je einem erfindungsgemässen Längsband vorgesehen. PatentansprücheFig. 2 is a perspective section of another variant, designed as a two-wire cable, and Fig. 3 is a perspective section of a third variant, designed as a four-wire cable. The electric cable 1 shown in Fig. 1 is used in particular in solar and wind power plants, but also in other similar systems and it is mainly laid outdoors or in a humid environment. The electric cable 1 comprises an inner conductor 2 made of a plurality of stranded wires made of aluminum or copper with an inner plastic sheath 3 and a concentrically applied armor, consisting of a longitudinal band 4, consisting of a metal foil of aluminum, copper, steel or brass made with about 0.3 mm thickness. The reinforcing strip 4 is preferably glued longitudinally at the overlap point 5 and thus forms a waterproof diffusion barrier, which ensures the transverse water tightness of the electric cable. As an adhesive is particularly suitable in the overlap point 5 of the tape applied hot melt. The Armierungsband 4 can also be bonded over the entire surface with the outer plastic sheath 6, 7 by an adhesive layer. Over the metal reinforcement 4, an outer plastic sheath 6, 7 is preferably applied with a plurality of functional layers, for example, an inner layer 6 with very flame-retardant behavior and an outer layer 7, a so-called Termigon layer against termite and rodents and to protect the Electric cable against abrasion when pulling the cable is effective. The metal reinforcement 4 consists of a single longitudinal band which is glued to the overlap point 5. However, it is also possible within the scope of the invention to provide, as a metal reinforcement, a band construction comprising a plurality of longitudinal individual bands which are glued to one another at the overlapping points. The plastic insulation of the cable, consisting of the inner plastic sheath 3 and the outer Kunststoffman-tel 6, 7, is produced by means of extruder machines, which make it possible to apply either only one layer or simultaneously in one operation several layers. In the inventive electric cable both methods are applicable. As shown in Fig. 2, two conductors 1 a, 1 b can be stranded together to form a two-core cable 8. They thus allow the transport of the forward and reverse current, whereby at DC the two polarities + and - are performed. As is apparent from Fig. 3, it is also possible to produce a four-conductor cable 9 from four such single-stranded starters 1a to 1d, whereby the conductor surface and the Abkühloberfläche be increased again and the transport capacity is improved at a given cross-section. In order to achieve a redundancy or improvement of the electrical insulation properties, chemical resistance or mechanical properties, it is particularly advantageous for two- or four-conductor cables, when the insulation of the plastic cover 3 and the plastic sheath 6, 7 is carried out in two layers. Further elements can still be used to hedge the use of the electric cable at higher voltages. In order to enable a more homogeneous distribution of the electric field, it is also possible to apply extruded semiconductor layers or semiconducting tapes to the current conductor, to the neutral or grounded concentric reinforcement, and to the plastic screen. In particular, in two- or four-conductor cables, it is advantageous to provide the insulation systems, each with an inner semiconductor, a dielectric and an outer semiconductor, wherein the semiconductor layers may consist of strips, graphite or an extruded material. In a three-phase system advantageously three entangled with each other initiator, each with a longitudinal strip according to the invention are provided. claims 1. Elektrokabel, insbesondere für Solar- bzw. Windkraftwerke, mit mindestens einem vorzugsweise mehrdrähtigen Stromleiter (2), der mit einer zwischen einer inneren Kunststoffhülle (3) und einem äusseren Kunststoffmantel (6, 7) liegenden Metallarmierung (4) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallarmierung (4) durch eine längslaufende Bandkonstruktion gebildet ist, die mit mindestens einem konzentrisch um die innere Kunststoffhülle (3) aufgebrachten Längsband versehen ist, welches an der Überlappungsstelle (5) vorzugsweise mit einem dort aufgetragenen Kleber, insbesondere einem Heisskleber, verbunden ist.1. electric cable, in particular for solar or wind power plants, with at least one preferably stranded conductor (2), which is provided with a between an inner plastic shell (3) and an outer plastic jacket (6, 7) lying Metallarmierung (4) in that the metal reinforcement (4) is formed by a longitudinal band construction which is provided with at least one longitudinal band applied concentrically around the inner plastic sleeve (3), which at the overlapping point (5) preferably with an adhesive applied there, in particular a hot-melt adhesive, connected is. 2. Elektrokabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandkonstruktion (4) aus einer metallischen Folie aus Metall wie Aluminium, Kupfer, Stahl und/oder Messing mit vorzugsweise grösser als 0,1 mm Dicke hergestellt ist.2. Electric cable according to claim 1, characterized in that the band construction (4) is made of a metallic foil of metal such as aluminum, copper, steel and / or brass with preferably greater than 0.1 mm thickness. 3. Elektrokabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bandkonstruktion (4) aus mehreren Längsbändern mit miteinander verklebten Überlappungsnähten (5) zusammensetzt.3. Electric cable according to claim 1 or 2, characterized in that the band construction (4) consists of a plurality of longitudinal bands with glued overlapping seams (5). 4. Elektrokabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandkonstruktion (4) aus einem Einzelband besteht, das vollflächig mit dem äusseren Kunststoffmantel (6, 7) durch eine klebende Schicht verklebt ist.4. Electric cable according to claim 1 or 2, characterized in that the band construction (4) consists of a single band which is glued over its entire surface with the outer plastic jacket (6, 7) by an adhesive layer. 5. Elektrokabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Kunststoffhülle (3) bzw. der äussere Kunststoffmantel (6, 7) einen ein- oder mehrschichtigen Aufbau aufweisen.5. Electric cable according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the inner plastic sheath (3) or the outer plastic sheath (6, 7) have a single or multi-layered structure. 6. Elektrokabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es als Einleiterkabel (1) mit halogenfreien Werkstoffen sowie vernetztem Isolationsmaterial hergestellt ist.6. Electrical cable according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that it is manufactured as a single conductor cable (1) with halogen-free materials and crosslinked insulation material. 7. Elektrokabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es als Einleiterkabel (1) mit halogenfreien Kunststoff-Werkstoffen hergestellt ist.7. Electrical cable according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that it is manufactured as a single conductor cable (1) with halogen-free plastic materials. 8. Elektrokabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es als Zwei- oder Vierleiterkabel (8 bzw. 9), dessen Kunststoffhülle (3) bzw. dessen Kunststoffmantel (6, 7) aus einer extrudierten und wärmebeständigen sowie biegsamen Kunststoffschicht bestehen, hergestellt ist.8. Electric cable according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that it as a two- or four-conductor cable (8 or 9), the plastic sheath (3) or its plastic sheath (6, 7) made of an extruded and heat-resistant and flexible Plastic layer exist, is made. 9. Elektrokabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffhülle (3) bzw. der Kunststoffmantel (6, 7) zweischichtig ausgeführt sind.9. Electric cable according to claim 8, characterized in that the plastic sheath (3) or the plastic sheath (6, 7) are designed in two layers. 10. Elektrokabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffhülle (3) bzw. der Kunststoffmantel (6, 7) aus je einem inneren Halbleiter, einem Dielektrikum und einem äusseren Halbleiter bestehen.10. Electric cable according to claim 8, characterized in that the plastic sheath (3) or the plastic sheath (6, 7) each consist of an inner semiconductor, a dielectric and an outer semiconductor.
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