HochspaDnungshabel mit Papierisolation. Die vorliegende Erfindung hat eine neue Art der Isolation eines Hochspannungskabels zum Gegenstande. Die gebräuchliche Art der Isolation von Hochspannungskabeln bis zu den höchsten bisher erreichten Betriebsspan- mingen ist die folgende: Der metallische Leiter wird mit- vielen Lagen imprägnierten Papierbandes spiral förmig umwickelt, bis eine Gesamtstärke der Isolation erreicht- ist,die der betriebsmässigen elektrischen Beanspruchung des Kabels er fahrungsgemäss gewaohsen ist.
Hierüber folgt eine übliche Aussenbedeckung, bestehend aus einem Bleimantel als feuclitigkeitssicherem Abschluss und einer Armierung als mechani- ,#eliem <B>,</B> Schutz.
Das geschichtete, mit Imprägniermasse t' durehtränkte Papier hat sieh bekanntlieli als ein ganz vorzügliches Isolationsmaterial er wiesen, das relativ hohe elektrische Bean spruchungen aushält. Immerhin ist es nicht möglich, die Schichtstärken aus gewickeltem Papierband beliebig hoch zu wählen, weil eine derartige Isolationsschieht von grosser Wand- ,eärke bei Biegung des Nabels zu Knickun- gen und Brach neigt.
Dadurch ergibt sieh für den Bau von Hochspannungskabeln in dieser Konstruktionsart eine gewisse Be- schränkung.
Es ist nun eine bekannte Tatsache, dass die spezifische Anstrengung der Isolatio-ns- schicht eines runden Leiters in seiner un.- mittelbaren Nähe ihren höchsten Wert er reicht und von da nach, aussen hin mehr oder weniger schnell abnimmt. Infolgedessen wird die vorzügliche Eigenschaft der gewickelten Papierbandisolation nur in den innersten Schichten yoll, in den äussersten Schichten aber nur sehr wenig ausgenutzt.
Aus diesem Grunde hann man von der beschriebenen. Iso. lationsart im Bereiche der geringeren elek. triselien M, aterialanstrengung abgehen und sie durch eine andere Isolation ersetzen, die in mechanischer Beziehung günstigere<B>E</B> igen- schaften besitzt.
Gemäss der Erfindung besteht nur der innere Teil der Isolationsschicht des Leiters aus fest um den Leiter gewickeltem impräg- nierte.m Papierband"der äussere Teig aber aus Papiergarn. Durch diese Isolationsart wird ausser der Verbesserung des Kabels in mechanischer Be- zieliung folgender grosse Vorteil in elektri scher Beziehung erreicht.
Bei der bisher ge- bräuchlio'hen Pa-pierbandisolation war häufig (las Auftreten von Hohlräumen zwischen der Papierisolation und dem Bleiniantel zu be obachten, besonders an Stellen, au denen das Kabel stark gebogen wurde.
An diesen Stel len hob sich der Bleimantel, von der Papier isolation ab, -weil Blei nachgiebiger und dehn barer ist als das festgewickelte Papier, wel ches sieh dem Bleiniantel an Biegestellen nicht anschiniegt. In derartigen Hohlräumen treten infolge der Ionisation der Luft Glimmerscheinungen auf, die zu einer hoben Beanspruchung und auch zur Beschädigung der äussern Papiersehichten und<B>'</B> schliesslich zu einem Durchschlagen des Kabels führen.
Diese Beobachtungen sind schon der Anlass zur Umwicklung der äussern Papierband- isolation mit -einem dünnen Meiallband ge wesen, welches durch seinen Kontakt mit dem Bleimantel dem Entstehen von Glimmerscliei- nungen vorbeugen soll.
In der Fig. <B>1</B> ist als Ausführungsbeispiel des Erfinclungsgegenstandes ein Einleiter- tn habel, dargestellt.
Um den Leiter a ist zunächst in rebräuc'h- licher Weise Papierband<B>b</B> gewickelt. Über diese Isolationsschicht sind zwei La-gen Pa piergarn c und<B>d</B> gelegt und über die letzte Papiergarnlage der Bleimantel e.
in Fig. 2 und <B>3</B> ist als weiteres Beispiel für die Anwendung der Erfindung ein Mehr- phasenhochspannungskabel dargestellt-,. Bei diesem ist auch die gemeinsame Isolation zwi- sehen den Einzeladern und dem Bleimantel durch Papiergarn ersetzt.
Analog der Ausführung nach Fig. <B>1</B> sind in den Fig. 2 und<B>3</B> die Leiter mit a be zeichnet, welche jede für sich mit einer Pa- pierbandisolation <B>b</B> versehen sind. Über dieser Isolation ist die Papiergarnisolation c an geordnet, während die gemeinsame Isolation nach aussen mit (1 bezeichnet ist. Die Hohl- räume zwischen den Einzeladern und der äussern Isolation sind ebenfalls mit Papier garn<B>f</B> ausgefüllt; um das Ganze herum ist der Bleimantel e angeordnet.
Die Isolation, welche zwischen den iso lierten Einzeladern eines Mehrfachkabels und dem Bleimantel liegt, ist erheblich weniger auf Durelischlagsfestigkeit beansprucht als diejenigen Isolationsschieliten, welche in der Nähe des Leiters liegen. Ihre Aufgabe ist in der Hauptsache die Auffüllung der mit einander verseilten Adern, deren gemeinsame Begrenzungsliiiie bei Dreipliasenkabeln etwa der Dreieekform entspricht" zu einem runden Kabel, über welches der Bleiinantel glatt liegen kann.
Der Ersatz der bisher für die Ausfüllun- des Raumes zwischen den Adern und dem Bleimantel, verwendeten Papierbandisolation durch Papiergarn setzt die Durchschlags- festigheit der Kabel nicht herab, sondern be seitigt Quellen für das Auftreten von Fell- lern, wie sie bei der bisher gebräuchlichen Papierbandbespinnung vorlagen.
Da bei der Bespinnung von zwei oder drei Adern mit Papierband, welches fest auf- ,gewickelt wird, die Erzielung eines kreis- D runden Kabelquerschnittes schwierig und bei Kabeln für sehr hohe Spannungen kaum möglich ist, so neigt bei diesen Melirphasen- kabeln der Bleimantel in noch weit stärkerem Masse als bei Einfachhabeln dazu, sich be sonders bei Biegungen, von den äussern Isolationsschichten zu trennen, so dass Hohl räume zwischen dem Mantel und der Isolation entstehen, die.
wie schon oben ausgeführt wurde, die Ursache für das Auftreten von Glimmerscheinungeii in den entstehenden Hohlräumen bilden und häufig die Ursarlie, zu Durchschlägen sind. Ferner sind Kabel, bei denen die gemeinsame Isolation der iso lierten Einzeladern aus fest, mit kurzem Drall und Überlappung gewickeltem Papierband besteht, wenig biegsam, weil sich die Papier bänder nicht gegeneinander verschieben lind sieh nicht ausse n an der Biegungsstelle des Kabels recken können. Die Folge davon ist, ileben der Bildung von Hohlräumen, der Bruch der gemeinsamen Isolation der.Aderii.
Nach der in Fig. 2 und<B>3</B> verailschau- lichten Ausführungsform der Erfindung wird nicht mir die aussere Hülle der Adern aus Papiergarn hergestellt, sondern auch die ge meinsame Bes innung der verseilten Einzel- Ip.
adern. Durch diese Anordnung wird die, Biegsamkeit des Kabels in besonderem Masse erhöht und das Auftreten von Lufträumen zwischen den<B>Ei</B> inzeladern. und dem Bleiman tel vermieden, da die Papiergarnbespinnung sieh den Biegungen de's Bleimantels anschliesst und ein federndes Polster zwischen der Iso lation der Einzeladern und dem Bleimantel bildet.
Zum Bekämpfen der Glimmerscheinungen kommt es nicht allein auf innigen Kontnkt zwischen den Isolationsschichten und dem Bleimantel an, sondern es muss auch erstrebt werden, dass zwischen den verschiedenen Iso- lationssch.ichten, die sieh aus dem Aufbau aus mehreren Einzelelementen ergeben, keine Trennungsfugen entstehen. Dieser Forderung lässt sich bei der vorliegenden Konstruktion deshalb leicht entsprechen, weil Papierfäden die Fähigkeit besitzen, sich ineinander ein zulagern, und zwar um so leichter,<B>je</B> mehr parallel sie zueinander geführt werden.
Es ist deshalb von Vorteil, die PapierfInden in den einzellien Konstruktionsschichten. so anzuord nen, dass sie parallel oder in einem'inöglichst spitzen Winkel zueinander liegen.
Bei dem in Fig. 2 und<B>3</B> dargestellten Aus führungsbeispiel eines Dreipliasenkabels sind die Leiter<B>ü</B> in der gewöhnlichen Weise durch Papierband<B>b</B> isoliert, das init kurzem Drall fest aufgewickelt ist, während längs der mit einander<B>-</B> verseilten Adern Papiergarn derart #r ,lelegt ist, dass der Verlauf der Papiergarn- fäden <B>c</B> parallel zueinander und züi den Ein zeladern ist.
Es legt sich nun beispielsweise die Reihe<B>d</B> der Fäden in die Zwischenräume der Fadenreilie <B>e.</B> Über die eine gemeinsame Hülle für die verseilten Einzeladern bilden den Papiergarnfäden ist schliesslich der Blei mantel e gelegt.
t2 Durch die dargestellten und beschriebenen Anordnungen werden nicht die Glimmerschei- nungen in den. Hohlräumen des Kabels, son dern überhaupt das Auftreten von 'Hohl räumen im Kabel verhindert. Das Papiergarn hat federnde Eigenschaften, die noch dadurch erhöht werden können, dass röhrenförinig aus gebildetes Papiergarn verwendet wird. Der artig federndes Papiergarn schmiegt sieh nach innen an die isolierten Adern und nach aussen an den Bleimantel an, so dass keine Hohl räume entstehen können. Die winzigen Hohl räume, welche in den röhrenfürmigen Papier fäden vorhanden sind, werden beim Impräg nieren des Kabels vollständig ausgefüllt.
Die Papiergarnfäden werden sogar weit besser von der Imprägiiiermasse durchdrungen als die bei der bisher gebräuchlichen Konstrlik- tion den Zwischenraum zwischen dem Leiter und dem Bleimantel ausfüllenden festgewik- kelten Papierbandschiehten.
High voltage cable with paper insulation. The subject of the present invention is a new type of insulation for a high-voltage cable. The usual type of insulation of high-voltage cables up to the highest operating voltages achieved so far is the following: The metallic conductor is wrapped in a spiral shape with many layers of impregnated paper tape until a total insulation thickness is reached that corresponds to the operational electrical stress on the cable it is known from experience.
This is followed by a customary external covering, consisting of a lead jacket as a moisture-proof closure and reinforcement as mechanical, # eliem <B>, </B> protection.
The layered paper, impregnated with impregnation compound, has proven itself to be an excellent insulating material that can withstand relatively high electrical loads. After all, it is not possible to choose the thickness of the wound paper tape as high as desired, because such an insulating layer of large wall thickness tends to kink and break when the umbilicus is bent.
This results in a certain restriction for the construction of high-voltage cables in this type of construction.
It is now a well-known fact that the specific stress on the insulation layer of a round conductor reaches its highest value in its immediate vicinity and decreases more or less rapidly from there towards the outside. As a result, the excellent property of the wound paper tape insulation is only used in the innermost layers, but only very little is used in the outermost layers.
For this reason one can assume the described one. Iso. lation type in the area of the lower elec. triselien M, relieve aterial effort and replace it with another insulation that has more favorable <B> E </B> properties in mechanical terms.
According to the invention, only the inner part of the conductor's insulation layer consists of impregnated paper tape wrapped tightly around the conductor, but the outer dough is made of paper yarn. This type of insulation not only improves the mechanical properties of the cable, but also offers the following major advantage electrical relationship achieved.
With the previously customary paper tape insulation, the occurrence of voids between the paper insulation and the lead sheath was often observed, especially in places where the cable was severely bent.
At these points the lead sheath lifted off the paper insulation, because lead is more pliable and elastic than the tightly wound paper, which does not cling to the lead sheath at bending points. In such cavities, as a result of the ionization of the air, glowing phenomena occur, which lead to high stress and also to damage to the outer paper layers and ultimately to breakdown of the cable.
These observations have already been the reason for wrapping the outer paper tape insulation with a thin metal tape which, through its contact with the lead jacket, is supposed to prevent the formation of mica bonds.
In FIG. 1, an introductory cable is shown as an exemplary embodiment of the subject matter of the invention.
Paper tape <B> b </B> is initially wrapped around conductor a in a customary manner. Two layers of paper yarn c and <B> d </B> are placed over this insulation layer and the lead sheath e over the last paper yarn layer.
In Fig. 2 and <B> 3 </B>, a multiphase high-voltage cable is shown as a further example for the application of the invention. In this case, the common insulation between the individual wires and the lead sheath is replaced by paper thread.
Analogously to the embodiment according to FIG. 1, the conductors are marked with a in FIGS. 2 and 3, each of which is provided with a paper tape insulation <B> b < / B> are provided. The paper garnish insulation c is arranged above this insulation, while the common insulation on the outside is labeled (1. The cavities between the individual wires and the outer insulation are also filled with paper yarn f; around the The lead jacket e is arranged all around.
The insulation that lies between the insulated individual wires of a multiple cable and the lead sheath is significantly less exposed to impact resistance than those insulation strikes that are close to the conductor. Your task is mainly to fill the stranded cores, the common boundary line of which corresponds approximately to the triangular shape in three-phase cables "to a round cable over which the lead jacket can lie smoothly.
Replacing the paper tape insulation previously used to fill the space between the cores and the lead sheath with paper yarn does not reduce the breakdown strength of the cables, but eliminates sources for the occurrence of furry people, as was the case with the paper tape spinning that has been used up to now templates.
Since it is difficult to achieve a circular cable cross-section when two or three cores are spun with paper tape, which is tightly wound on, and it is hardly possible with cables for very high voltages, the lead sheath tends in these melir-phase cables It is even more important than with simple handles to separate from the outer insulation layers, especially in the case of bends, so that cavities are created between the jacket and the insulation.
As has already been explained above, the cause of the appearance of mica phenomena is in the cavities that arise and is often the cause of breakdowns. Furthermore, cables, in which the common insulation of the isolated single cores consists of tightly wound paper tape with a short twist and overlap, are not very flexible because the paper tapes do not move against each other and cannot stretch outside the bend of the cable. The consequence of this is, in addition to the formation of cavities, the rupture of the joint insulation of the aderii.
According to the embodiment of the invention illustrated in FIGS. 2 and 3, it is not the outer sheath of the cores made of paper yarn, but also the common designation of the stranded individual Ip.
veins. This arrangement increases the flexibility of the cable to a particular degree and the appearance of air spaces between the individual cores. and the lead jacket, since the paper yarn spinning connects to the bends in the lead jacket and forms a springy cushion between the insulation of the individual wires and the lead jacket.
To combat the glowing phenomena, it is not only important to have an intimate contact between the insulation layers and the lead jacket, but also to ensure that there are no separation joints between the various insulation layers, which are made up of several individual elements. This requirement can easily be met in the present construction because paper threads have the ability to intermingle, and the easier the more parallel they are to one another.
It is therefore advantageous to find the paper in the individual construction layers. to be arranged in such a way that they are parallel to each other or at the most acute angle possible.
In the exemplary embodiment of a three-phase cable shown in FIGS. 2 and 3, the conductors are insulated in the usual manner by paper tape, which is briefly Twist is tightly wound, while paper yarn is laid along the strands stranded with one another in such a way that the course of the paper yarn threads is parallel to one another and to the individual strands is.
For example, the row <B> d </B> of the threads is now placed in the spaces between the thread line <B> e. </B> The lead sheath e is finally placed over the one common sheath for the stranded individual strands, which form the paper yarn threads .
t2 The arrangements shown and described do not eliminate the glimmer in the. Cavities in the cable, but at all the occurrence of 'cavities in the cable prevented. The paper yarn has resilient properties which can be further increased by using tubular paper yarn formed from it. The resilient paper yarn clings to the inside of the insulated wires and to the outside of the lead sheath, so that no cavities can arise. The tiny hollow spaces in the tubular paper threads are completely filled when the cable is impregnated.
The paper yarn threads are even penetrated far better by the impregnating compound than the tightly wound paper tape strips that fill the space between the conductor and the lead sheath in the conventional construction.