CS8801899A3 - Multiconductor high-voltage cable, particularly a triple-core cable - Google Patents

Description

Vynález se týká vícežilového vysokonapěťového kabelu, zvláště třížilového kabelu, kde každá žíla má protlačovanou polyolefinovou izolaci, a který je dále opatřen protlačovanou polyolefinovou pásovou izolací obklopující všechny izolované žíly, a éLektrickým vodivým pláštěm obklopujícím pásovou izolaci .

Dosavadní stav techniky U takových vysokonapěťových kabelů musí být zajištěno, aby v izolaci nebo mezi elektricky vodivými povrchy sousedících izolací, zvláště v místech se silnou koncentrací pole, nebyly žádné dutiny nebo trhliny. Pokud jsou v izolaci dutiny, může elektrické pole v tomto místě způsobovat zrychlení elektronů, které ionizujíc plyn, což může případně vytvářet jiskření, které má za následek poškození izolace, což značně snižuje provozní život izolace.

Izolace používaná pro jádro nebo jádra ve vysokonapěťovém kabelu jsou obecně olejově impregnované papírové vrstvy, které jsou ovinuty okolo jednotlivých jader a okolo opředených jader. Když je pancéřování kabelu poškozeno, může do kabelu vniknou/tvlhkost. Tato vlhkost má tendenci postupovat po délce kabelu. Ovšem olejem impregnovaný papír zajišťuje 2 adekvátní podélnou nepropustnost. V modernějších kabelech se namísto papíru používají protlačované homogenní vrstvy, například termoplastického materiálu, jako je zvláště etylenpropylenová guma, vysokotlakové a nízkotHeové polyetylény, sítované polyetylény a polypropyleny. V průběhu výroby je každé jádro pokryto izolací jádra, která může také sestávat z protlačovaného plastického materiálu. Ve vícežilovém kabelu je vodivé stínění umístěno okolo každé jednotlivé izolace jádra podle principu Hoechstaedter. Celá jednotka je obecně obklopena ložem a pancéřovým stíněním z ocelových pásků nebo ocelových drátů nebo vodičů. Okolo toho pak je uspořádán další ochranný vodotěsný vnější plášt.

Tyto kabely s plastickou izolací však mají značně sníženou podélnou těsnost vůči vodě nebo vlhkosti, poněvadž různé vrstvy izolačního materiálu na sebe nedoléhají vždy dostatečně těsně a není zde žádný olej, který by vyplnil přítomné trhliny Z tohoto důvodu tyto kabely byly doposud obaleny vně elektricky vodivého pancéřovaného obalu nebo mezi tímto obalem a pod ním uloženým elektricky vodivým stíněním bobtnavou páskou přiloženou spirálovitě nebo nějakým jiným způsobem a vyrobenou například z netkaného polypropylenu, v němž jsou mezivláknové prostory vyplněny práškem, jako je celulozový prášek, který nabobtnává, když se dostane do styku s vodou.

To znamená, že když dojde k poškození a do kabelu vnikne voda, bobtnavá páska nabotná a způsobí, že části kabelu jsou tlačeny silněji vůči sobě a uzavrou podélné dutiny a trhliny pod nabobtnalou páskou. V případě poškození může tento typ bobtnavé pásky poskytnout podélnou vodotěsnost, která je taková, že voda může vnikat podélně pouze rychlostí 1 m kabelu a za 24 hodin. To poskytuje dostatek času na opravu vyměnit je nutné pouze krátkou délku kabelu na každé straně od poškození . V bobtnavé pásce mohou být použity jiné materiály, které nabobtnají, když adsorbují vodu, místo ocelulózového prášku, například methylový celulózový prášek.

Je zřejmé, že v této bobtnavé pásce jsou dutiny a buňky a žejnáplň granulí bobtnavého prášku nemůže být považována za homogenní, přičemž vláknová struktura bobtnavé pásky nebude rovněž homogenní, jak se očekává od izolace vodiče v elektrickém poli pro zabránění výše zmíněným ionizačním výbojům nepříznivě působícím na izolaci. Podmínka, že uvnitř elektrického pole se nesmí objevit dutiny nebo trhliny, nemůže být proto s bobtnavou páskou v praxi splněna, což je důvodem, proč tato se dosud používá v těch oblastech, v nichž nejsou žádná elektrická pole. Předpokládalo se, že pokud by byla zavedena do kabelu, kde jsou přítomna silná elektrická pole, izolace kabelu by byla silně poškozena v důsledku výbojů v bobtnavé pasce.

Podstat a/vynále zu Ía/vyn

Bylo však nyní překvapivě zjištěno, že opak je pravdou, jinými slovy, je-li bobtnavá páska také uložena v oblastech se silnými elektrickými poli, provozní životnost kabelů se ve skutečnosti značně prodlouží, nebo pro normální provozní životnost je také možné pracovat s mnohem silnějšími poli.

Dalšími výzkumy se stalo zřejmé, že to není bobtnavá páska jako taková, která dává tyto překvapivé výsledky. Je už dostačující, jestliže podle vynálezu je zde alespoň, jedna páska nebo vrstva materiálu, obsahující buňky nebo dutiny mezi elektrickým vodičem a elektricky vodivým pláštěm. Buňky nebo dutiny musí mít takové rozměry, aby se žádné elektrony v těchto dutinách nebo buňkách pod vlivem elektrického pole nemohly pohybovat na takovou volnou vzdálenost nebo vyvinout takovou rychlost, aby kolize elektronů vedly k ionizaci plynů a dalším škodlivým důsledkům. Výhodný účinek podle vynálezu může tedy být dosažen s pomocí výše zmíněné pásky nebo vrstvy, ale může být dosažen mnoha různými provedeními. Vrstva může sestávat například z porézního materiálu, který je propustný vůči kapalině nebo ply- nu, jako je vláknový materiál a tedy například bobtnavá pás- ka bez bobtnavého prášku. Vhodné materiály jdou tedy obecně netkané materiály, ale také tkané materiály, které mohou být - 5 - například vinuty ve formě pásku. Účinek je však také dosažen vrstvou hrubého bobtnavého prášku. Dutiny a buňky vytvářející výhodné neočekávané účinky lze nalézt mezi granulemi i zde, Lze použít ivrstvu pěnového plastiku s uzavřenými nebo otevře nými buňkami. Materiál vrstvy jako takový není důležitý. Tento materiál samozřejmě nesmí být elektricky vodivý. Několik z výše zmíněných vrstev nebo pásek může být tedy umístěno nad sebou v sendvičové formě. Tato vrstva je s výhodou deformovatelná a/nebo pružná. Z hlediska výroby kabelu je zde několik faktorů, které činí použití obvyklé bobtnavé pásky výhodným. Tato totiž ve skutečnosti vytváří nejen výhodný účinek podle vynálezu, ale také zajišíuje dobrou odolnost vůči vodě a vlhkosti po délce kabelu. Výroba a upevnění bobtnavé pásky nepředstavuje žádný problém, protože taková páska je už obecně používána. V případě vícežilového kabelu bude vrstva podle vynálezu s výhodou uspořádána okolo izolační vrstvy každého jednotlivé ho vodiče. Pokud je vrstva uspořádána okolo izolace žíly, může být obvyklá vodivá vrstva jako Hoechstaedterova vrstva vynechána, čímž vznikne páskový izolační kabel podle vynálezu který bude detailněji popsán níže. Vrstva může být ověem také upevněna pod společnou páskovou izolací obklopující všechny izolační říly.

Testy ukázaly, že zcela proti očekávání, když je taková - 6 - vrstva bobtnavé pásky uložena v oblasti se silným elektrickým polem, dielektrická pevnost a provozní životnost kabelů se značně zlepší nebo prodlouží.

Toto je ještě překvapivější výsledek, protože v obvyklých pokusech s těmito vrstvami v silných elektrických polích bez upevněné mezivrstvy, například mezi dvěma vysokonapěíovými bankami, tento účinek nebyl zjištěn.

Je znám třívodičový elektrický kabel, mající jako plnidlo konopí nebo pěnovou umělou hmotu mezi slanovaným izolovaným vodičem a obklopujícím kovovým pláštěm. Tento kabel však není vhodný pro vysoká napětí, nad například 1000 V. Přehled obrázkůVna výkrese

Vynález bude nyní podrobněji popsán podle přiložených výkresů znázorňujících řezy kabelů, v nichž byla uplatněna opatření podle vynálezu, přičemž obr. 1> 2 a 3 znázorňují průřezy třívodičovým třífázovým kabelem podle vynálezu.

Obr. 1 znázorňuje použití pásku nebo vrstvy podle vynálezu pro zvýšení hodnoty průrazu v třížilovém kabelu.

Průřez v obr. 1 znázorňuje tři žíly la., lb a lc. Každá žíla s výhodou sestává z pevného jádra, ale může být také sestavena z velkého počtu jednotlivých spletených vodičů. Elek tričky vodivé stínění 2a, 2b, 2c může být nejdříve umístěno okolo každé žíly la, lb, lc nebo každého vodiče, přičemž toto - 7 - stínění sestává z elektricky vodivého, například protlačovaného materiálu. Jedna nebo více izolačních vrstev 3a, 3b a 3 c z homogenního termoplastického materiálu je pak umíst_na jako izolace vodiče na každé takto pokryté žíle la, lb, lc.

Podle vynálezu každá takto izolovaná žíla la, lb, lc má okolo sebe na vnějším povrchu izolačních vrstev 3 a, 3b a 3c vnitřní bobtnavou pásku 4a, 4b a 4c nebo jinou porézní vrstvu, která může být typu popsaného detailněji výše. Tato páska 4a, 4b, 4c může být vinuta spirálovitě nebo přeložena podélně okolo každé individuálně izolované žíly la, lb, lc. Několik pásek 4a, 4b, 4c, se může také částečně nebo plně překrývat. Vodivé stínění jako s Hoechstaedterem je zde možno vynechat. Pásková izolační vrstva J z plastiku je uspořádána okolo tří slanovaných žil la, lb, lc takto zabalených do bobtnavé pásky 4a, 4b, 4c s výhodou takovým způsobem, že prostory jsou také zaplněny v průhěhu protlačování pláště tvořeného páskovou vrstvou Tato pásková izolační vrstva J pak nese pancéřování 2> jali to nezbytné, s vložením elektricky vodivého stínění p±áš± 6 pod tímto pancéřováním. Pancéřování 2 může sestávat z ocelových pásků nebo ocelových drátů nebo z olověného pláště. Na vrstvu pancéřování 2 Je konečně uložena vodotěsná ochranná vrstva 8 obvyklého typu.

Jak bylo zmíněno výše, bobtnavé pásky 4a, 4b, 4c okolo individuálních izolovaných žil la, lb, lc vytvářejí bi i i uihTlu ísaJsssEHSS'®® mnohem vyšší odolnost vůči průrazu. Tato bobtnavá páska 4a, 4bi, 4c je zde umístěna v oblastech, kde se mohou objevit velmi vysoké intenzity pole a takto mezi jednotlivými žilami la, lb, lc a mezi žilami la, lb, jc a elektricky vodivým pláštěm. Nicméně normálně očekávané nepříznivé účinky, jako jsou ionizace a průrazy, se v této pásce 4a, 4b, 4c neobjevují. Celá jednotka má větší odolnost vůči průrazu a mnohem delší provozní životnost než kabely bez takových vrstev nebo pásků.

Taková bobtnavá páska nebo jiná vrstva podle vynálezu může být také uplatněna pod společnou páskovou izolační vrstvou 3 okolo slanových izolovaných žil la, lb, lc. Toto je znázorněno na obr. 2 jako vnější bobtnavá páska 11. Mezižilový vnitřní prostor 10 mezi třemi žilami la, lb, lc může být také zaplněn porézním materiálem, nebo jinou vhodnou hmotou nebo s výhodou bobtnavou páskou pro vytvoření účinku podle vynálezu.

Toto se také týká jakýchkoliv mezižilových vnějších prostorů 2· Prostory 10 a 2 mohou být také zaplněny první bobtnaou páskou 4a, 4b a 4c prostřednictvím deformace této bobtnavé pásky.

Tento účinek a další výhody tchoto vynálezu budou získány zejména u vysokonapěíového kabelu znázorněného na obr. 3·

Zde každá izolovaná žíla la, lb a lc s izolační vrstvou 3a > lb a 3c je obklopena vnitřní bobtnavou páskou 4a, 4b a 4c - 9 - nebo vrstvou podle vynálezu a vnější bobtnavá páska 11 nebo vrstva je navíc přiložena mezi páskovou izolační vrstvu a tři slanované izolované vodiče.

Jak bylo zdůrazněno výše, může být namísto bobtnavé pásky 11, 4 a, 4b, 4c použita další páska nebo vrstva, například z porézního materiálu. Tato vrstva může také sestávat z pružného sy^ntetického materiálu, nastříknutého nebo protlačeného v průběhu výroby, kde tento materiál má dutiny nebo buňky, které mohou nebo nemusí být navzájem spojeny. Vrstvy netkaného materiálu, jako je plst nebo neimpregnovanáhný papír, jsou také velmi vhodné. Tloušťka vrstvy není příliš kritická. V případě bobtnavé pásky 11; 4a, 4b, 4c může být tloušíka táž, jako je obvyklá tlouštka pro dosud známou funkci bobtnavé pásky podle dosavadního stavu techniky, kde páska byla zajištěna vně elektrického pole. Obeeně tloušíka pásky nebo vrstvy podle vynálezu může být omezena na minimum, ale s výhodou je taková, aby porézní vrstva nebo bobtnavá páska mohla zaplnit dutiny nebo trhliny mezi přiléhajícími částmi kabelu a taková, že umožní dosažení velké kompaktnosti, Vrstva podle vynálezu takto zabraňuje nepříznivým účinkům silných elektrických polí po celém průřezu kabelu. Tři průřezy kabelu a opatření podle vynálezu jsou detail- něji popsány výše s odkazem na příkladná provedení v obr. 2 a 3· Je však zřejmé, že vynález není omezen na tyto specific- ké aplikace a příkladná provedení kabelů. Vynález může být ΒΗΗΒΙβΙ - ίο - například také používán pro více než tři žíly a v tomto případě bobtnavá páska nebo jiná vrstva pracující tímtéž způsobem je uložená okolo všech nebo pouze části izolovaných žil. Důležitým faktorem je, že tato vrstva leží v oblasti se silnými elektrickými poli, kde by mohla dojít k nepříznivým účinkům.

Jsou-li vnější a vnitřní bobtnavé pásky 4a, 4b, 4c a 11 obvyklého typu, splňují dvě funkce, a to zajištují podélnou vodotěsnost a odolnost vůči vlhkosti prostřednictvím nabobtnání bobtnavého prášku pri průniku vody, ale zásadně podle vynálezu značně zvyšují odolnost vůči průřezu kabelu v důsledku plynem zaplněných dutin nebo buněk, které jsou přítomny v bobtnavé pásce. 11

Claims (11)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Vícežilový vysokonapěťový kabel, zvláště třížilový kabel, kde každá žíla je opatřena protlačovanou polyolefinovou izolací a kabel je dále opatřen protlačovanou polyolefinovou pásovou izolací obklopující-všechny izolované žíly a elektricky vodivým stíněním obklopujícím pásovou izolaci, v yz^n^a^č u j í_c_í se t í m, že žíly (la, lb,lc) jsou izolovány alespoň jednou páskou (ll; 4a, 4b, 4c) nebo vrstvou materiálu obsahující buňky nebo dutiny. bjrí/a

2. Vícežiloý vysokonapěťový kabel podle ná^oieu 1, v y znač u j í c^í se t^,í_m, že každá žíla (la, lb, lc) je izolována alespoň jednou vnitřní páskou (4a, 4b, 4c) nebo vrstvou materiálu obsahující buňky nebo dutiny. , v , v , Jť&ujy

3. Vícežilový vysokonapěťový kabel, podle nároku 1 nebo 2, v_~y_ z~_n_a č_uj íc _j£ se t í m, že je opatřen alespoň jednou vnější páskou (ll) nebo vrstvou materiálu obsahující buňky nebo dutiny, která je uložena mezi pásovou izolační vrstvou (5) a všemi izolovanými žilami (la, lb, lc).

4. Vícežilový vysokonapěťový kabel podle -nároků 1 až 3, v y z n_a čující se tím, že je opatřen alespoň jednou vnitřní páskou (4a, 4b, 4c) nebo vrstvou obklopující každou izolaci, žíly (la, lb, lc) a alespoň jednou vnější páskou (ll) nebo vrstvou uloženou mezi páskovou izolační vrstvou (5) a všemi izolovanými žilami (la, lb, lc). 12 -ÍXpdUlJ-i

5· Vícežilový kabel podle nároků 1 až 4, vy zn a č u j í cjl s^e t^í m, že pásky (ll; 4a, 4b, 4c) nebo vrstvy sestávají z jednoho nebo více netkaných vláknových povlaků.

6. Vícežilový kabel podle jednoho z nároků 1 až 4, vy zn a— č u_J í c í s e t^í_jn, že pásky (ll; 4a, 4b, 4c) nebo vrstvy sestávají z tkaného materiálu.

7. Vícežilový kabel podle jednoho z nároků 1 až 4, vy- z^ n^a č u j í c í s e t^í m, že pásky (ll; 4a, 4b, 4c) nebo vrstvy sestávají z pěnového plastiku nebo pěnové gumy s uzavřenými nebo otevřenými buňkami.

8. Vícežilový kabel podle jednoho z nároků 1 až 5, v y - z n ač uj í_c^í s^e tím, že vrstvy sestávají z prášku. íyVúiC

9· Vícežilový kabel podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznáČ^u^jí_c_í s^e tím, že pásky (ll; 4a, 4b, 4c) nebo vrstvy jsou setavenv do vícevrstvovébo sendvičového uspořádání.

10 .Vícežilový kabel podle jednoho z nároků 1 až 5, V.__Y “ z nač u j_í_c_7 s e m, že pásky (ll; 4a, 4b, 4c) nebo vrstvy jsou vytvořeny z jedné nebo více vrstev bobtnavé pásky.

11. Vícežilový kabel podle kterékoliv z předcházejících -nároků, v y_z__n_a_č_u jící s„e t í m, že vrstvy materi- álu obsahujícího buňky nebo dutiny sestávají z bobtnavé pásky, vytvořené z vláknové vrstvy polypropylenu impregnovaného celulozovým práškem. 18.5./991

ei im-isu bbr.-i

Obr - í

ty 1W3 -MU ΰΧ- Ξ

\ ·