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Öldruckkabel Für die Übertragung elektrischer Ströme von hohen und
höchsten Spannungen sind Kabel bekannt, deren wesentliche Grundbauarten sich in
folgender Weise darstellen lassen: Ölkabel mit einem Dielektrikum aus Papier, das
mit einem Öl niedriger Viskosität imprägniert ist und bei dem entweder im Innern
eines Hohlleiters oder bei Mehrleiterkabeln in den Zwickelräumen durch Ölkanäle
dauernd so viel Öl zu- oder abgeführt wird, daß das Kabel stets möglichst mit Öl
gefüllt ist. Die Ölkanäle sind dabei an Ölvorrats- und Ausgleichsbehälter angeschlossen,
die die thermisch bedingten Volumenschwankungen des Imprägniermittels auffangen.
Das Öl selbst kann unter Atmosphärendruck oder auch unter Überdruck gehalten werden.
Dadurch, daß alle im Kabel vorhandenen oder sich neu bildenden Hohlräume von Öl,
das gegebenenfalls noch unter erhöhtem Druck steht, erfüllt werden, wird die elektrische
Festigkeit und Betriebssicherheit des Kabels auf ein hohes Maß gebracht.
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Kabel mit Papierisolierung, die in ein verhältnismäßig weites Stahlrohr
eingezogen sind, das mit hochviskoser Imprägniermasse, die unter erhöhtem Druck
gehalten wird, gefüllt ist. Zwischen dem gleichzeitig als Imprägnierflüssigkeit
für die Papierisolierung dienenden Druckmedium und dem Kabeldielektrikum befindet
sich keine Trennwand.
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Kabel mit Papierisolierung, die ebenfalls mit hochviskoser Tränkmasse
imprägniert sind, über der Isolierung aber einen fest aufgepreßten undurchlässigen
metallischen oder nichtmetallischen schmiegsamen Mantel besitzen. Diese Kabel werden
entweder einzeln oder zu mehreren verseilt in Stahlrohre eingezogen und durch Gase
oder Flüssigkeiten unter Druck gehalten. Durch den von außen ausgeübten Druck soll
die Hohlraumbildung in der Isolierung unterbunden bzw. bestehende Hohlräume unter
Überdruck gesetzt und damit unschädlich gemacht werden. Wegen der Trennwand zwischen
Dielektrikum und Druckmedium heißen diese Kabel auch Membrandruckkabel.
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Papierisolierte und ölimprägnierte Kabel, bei denen durch geeignete
Vorrichtungen Gas unter erhöhtem Druck in das Dielektrikum geleitet wird (Gasdruckkabel).
Dadurch wird der Druck in den vorhandenen oder sich neu bildenden Hohlräumen soweit
gesteigert, daß diese sich auf die elektrische Festigkeit nicht mehr nachteilig
auswirken.
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Diesen Kabeltypen haften eine Reihe erheblicher Nachteile an.
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Die Ölkabel sind vor allem empfindlich gegen plötz-liche Erwärmungen
besonders aus dem kalten Zustand heraus, wenn das Imprägnieröl noch verhältnismäßig
z -h ist. Es kann dann ärtli#h zu erheblichen schlaga artigen Druckerhöhungen
kommen, wogegen unbedingt Vorkehrungen getroffen werden müssen. Deshalb erfordern
solche Kabel in Abständen von höchstens tkm Ölausgleichsbehälter, die auch die thermischen
Volumenschwankungen des Tränkmittels auffangen. Die Gefahr der spontanen Druckerhöhungen
ist damit aber nicht ganz ausgeschaltet, sondern nur vermindert. Die Notwendigkeit
zur Anbringung von Ölausgleichsgefäßen in verhältnismäßig kurzen Abständen verbietet
die Anwendung des Ölkabels in unzugänglichem Gelände, z. B. zur Überbrückung von
Meeresarmen od. dgl. Ölkabel benötigen ferner Speisemuffen, an denen die Ausgleichsgefäße
angeschlossen werden. Außerdem muß die Ölkabelstrecke durch Sperrmuffen in einzelne
Abschnitte eingeteilt werden. Falls das Öl noch zusätzlich unter Druck gesetzt werden
soll, bedarf es dazu noch besonderer Vorrichtungen. Die Ausgleichsgefäße können
aber mit Membrankörpern ausgerüstet werden, die gleichzeitig zur Druckübertragung
auf das Öl dienen.
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Die Massedruckkabel und die Membrandruckkabel sind nicht für sehr
hohe elektrische Beanspruchungen geeignet. Außerdem haben neuere Erfahrungen gezeigt,
daß solche Kabel bei großer Kälte versagen können, weil die Tränkmasse fest wird
und ein Druckausgleich nicht mehr möglich ist.
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Ein wesentlicher Nachteil des Gasdruckkabels, bei dem das Gas durch
Kanäle unmittelbar in das Dielektrikum geleitet wird, ist der, daß bei Gefällestrecken
das Tränkmittel nach und nach in die tiefer gelegenen Kabelabschnitte wandert und
dort die Gaskanäle verstopft. Dadurch wird die gleichmäßige Ausbreitung des Gasdruckes
über die gesamte Kabelstrecke behindert und die Wirksamkeit der Konstruktion aufgehoben.
Zur Vermeidung der vorstehend geschilderten
:Mängel ist bereits
eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden. So z. B. der, in die Kabel elastische
Schläuche aus Gummi oder gewelltem Metall einzulegen, die ein bestimmtes Gasvolumen
einschließen, das bei der Ausdehnung des Tränkmittels infolge Erwärmung zusammengedrückt
-wird und bei der Abkühlung des Tränkmittels wieder den ursprünglichen Raum
einnehmen soll. Auf diese Weise soll eine gleichmäßige und gleichbleibende Verteilung
des Tränkmittels im Dielektrikum bewirkt werden.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Gummischläuche oder Schläuche
aus einem ähnlichen elastischen Material, die in Hohlleitern oder in den Zwickeln
zwischen den einzelnen Adern untergebracht sind, unter Gas- oder Flüssigkeitsdruck
zu setzen und in dieser Weise das Tränkmittel unter erhöhtem Druck zu halten.
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Soweit diese Vorschläge sich auf die Verwendung von dickflüssigen
Tränkmassen beziehen, besitzen diese Druckkabel - wie bereits geschildert - gewisse
Nachteile. Es kommt aber noch hinzu, daß die Verwendung von Gummischläuchen zu dem
vorgenannten Zweck weitere Schwierigkeiten mit sich bringt. Gummimischungen, die
bei normalen Temperaturen ölfest sind, verlieren diese Eigenschaften bei höheren
Temperaturen im Dauerbetrieb. Hierauf wird bei den obenerwähnten Vorschlägen dadurch
Rücksicht genommen, daß Gummischläuche mit abgeschlossenen Gasvolumina nur für Kabel
vorgeschlagen werden, die mit dickflüssiger Tränkmasse imprägniert sind, da dünnflüssiges
Kabelisolieröl noch aggressiver auf Gummi wirkt.
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Die Wirksamkeit von Gummischlaucheinlagen oder Schläuchen aus ähnlichem
Material ist aber an den tieferen Punkten bei Verlegung der Kabel über Gefällstrecken
und Steigungen außerordentlich beschränkt bzw. gleich Null. Der Schlauch wird infolge
des statischen Drucks des Tränkmittels an diesen tiefer gelegenen Punkten ganz zusammengepreßt
und damit ein Fließen des Druckmittels unterbunden. Dabei ist zu bedenken, daß Höhenunterschiede
von einigen 100 m bei Verlegung von Kabeln nicht außergewöhnlich- sind, so daß sich
Druckunterschiede von 20Atmosphären und mehr ergeben können.
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Die Erfindung befaßt sich mit solchen bekannten Ein- oder Mehrleiterkabeln
mit Hohl-, Massiv- oder mehrdrahtigen Leitern mit Papierisolierung, einer Tränkung
und Füllung mit niederviskosem Käbelisolieröl, mit in den Hohlleitern oder in den
Zwickeln der einzelnen Adern untergebrachten elastischen Schläuchen, die mit einem
Druckmittel gefüllt sind und von den Kabelenden her dauernd unter konstantem Druck
gehalten werden, so daß das Kabeltränkmittel dauernd unter Druck steht, wobei die
Schläuche gleichzeitig als Druckübertrager und Ausdehnungsraum für die thermischen
Volumenänderungen des Tränkmittels dienen. Zur Vermeidung der diesen Kabeln bei
Gefällstrecken anhaftenden Nachteile wird nun gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
die elastischen Schläuche abschnittsweise durch Metallschläuche zu ersetzen. Durch
die Kombination von Abschnitten, die aus elastischen Schläuchen und Metallschläuchen
bestehen, wird erreicht, daß in den tiefer gelegenen Kabelabschnitten der Druckübertragungsmechanismus
nicht zum Erliegen kommt. Die Metallschlauchstücke stellen nämlich Druckmittelvorratsräume
dar, die an die benachbarten elastischen Schlauchabschnitte dann Druckmittel abgeben,
wenn durch eine Zusammenziehung des Tränkmittels ein Bedarf entsteht. Die eigentliche
Druckübertragung auf das Tränkmittel wird: von den-elastischen Schlauchabschnitten
übernommen. Metallschläuche allein besitzen in dein zur Verfügung stehenden Raum
kein ausreichendes Volumenänderungsvermögen pro Längeneinheit.
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Die elastischen Schläuche können beispielsweise aus ölfestem Gummi
bestehen. Es können aber auch Gummischläuche mit einer dünnen, mechanisch widerstandsfähigen,
gasdichten öl- und temperaturbeständigen Kunststoffhülle, die eine Verformung des
Schlauches nicht behindert, Verwendung finden. Die Kunststoffhülle kann beispielsweise
aus Polyamid, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyäthylen od. ä. bestehen. Die elastischen
Schläuche können aber gegebenenfalls aus den genannten Kunststoffen selbst bestehen.
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Das Kabel muß selbstverständlich einen ausreichend druckfesten Außenmantel
haben, der bei Verwendung von Blei durch eine entsprechende Armierung erreicht wird
oder aus Aluminium bzw. einem anderen geeigneten Material bestehen kann.
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Der Vorteil der vorgeschlagenen Bauart eines solchen Kabels gegenüber
einem Oldruckkabel herkömmlicher Konstruktion besteht vor allem darin, daß sie keiner
zusätzlichen Ausdehnungsgefäße mehr bedarf. Es ist vielmehr über die- ganze Kabellänge
eine nachgiebige Vorrichtung in- Form eines Druckmittelpolsters verteilt, die sowohl
der Druckübertragung auf das Tränköl als auch der Aufnahme von Volumenänderungen
des Tränkmittels dient. Es werden sowohl langsame als auch schnelle Volumenänderungen
des Tränkmittels aufgenommen, ohne daß es zu den gefürchteten Drucksteigerungen
innerhalb des Kabels kommt. Das ist besonders wichtig im Kurzschlußfall.
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Das Kabel benötigt keine Sperr- und Speisemuffen, die Verbindungsmuffen
weichen im Aufbau vielmehr nicht von denen eines gewöhnlichen Massekabels ab. Es
genügt bei wenig geneigter Kabeltrasse ein Gasspeicher an einem Ende der Kabelstrecke.
Somit ist das vorgeschlagene Kabel auf der Strecke mit jedem normalen Massekabel
hinsichtlich der Legung und Ausstattung identisch. Es kann daher mit Vorteil dort
eingesetzt werden, wo unzugängliches Gelände, in dem z. B. keine Ölausgleichsgefäße
untergebracht werden können, zu überwinden ist, beispielsweise in Meeresarmen.
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Auf' die Strömungsverhältnisse im Innern des Kabels braucht keine
Rücksicht genommen werden, da keine großen Speisestrecken vorkommen. Die Schutzhülle
über dem Gummischlauch, die gegebenenfalls auch noch über die 1Vletallschlauchstücke
gezogen werden kann, gewährleistet eine so gute Abdichtung eventuell vorhandener
Poren, daß kein Gas in das Isolieröl eindringen kann.
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Das Kabel kann sowohl in Einleiter- als auch in Mehrleiterausführung
gebaut werden. Der Querschnitt des Mehrleiterkabels kann kreisrund sein, aber auch
jede»andere Form besitzen; so kann das Kabel beispielsweise auch als Flachkabel
ausgebildet sein.