DE1465403B1 - Elektrisches hochspannungskabel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Hochspannungskabel mit. mehrfach übereinanderliegender Schichtenisolierung, die aus Lagen isolierenden Materials und dazwischenliegenden Lagen leitenden Materials aufgebaut ist.

Elektrische Hochspannungskabel dieser Art, die zur Abschirmung auf oder zwischen den Isolierlagen Lagen aus leitendem oder halbleitendem Material aufweisen, sind bekannt. Bei Kabeln mit Papierisolierung verwendet man z. B. Aluminium- oder Kupferbänder, die wendelförmig auf die Isolierung aufgewickelt werden, mit Metallfolie kaschierte Papiere oder mit leitenden Stoffen, wie z. B. Graphit, versetzte Gummibänder u. dgl. Bekannt ist z. B. ein elektrisches Hochspannungskabel, um dessen Leiter eine Isolierung aus mehreren Folienbändern herumgewickelt ist. Auf die Folienbänder ist als Strahlungsschutz eine feine Metallschicht, ζ. Β. durch Aufdampfen oder durch Kathodenzerstäubung, aufgebracht. Dabei kann die Metallschicht nicht nur auf ao der äußeren Oberfläche der Isolierung und auf ihrer inneren, dem Leiter zugewandten Oberfläche, sondern auch als Zwischenschicht in der Schichtenisolierung angeordnet sein (deutsche Patentschrift 950567).

Bekannt ist weiterhin ein Hochspannungskabel mit einer Isolierung aus Papierbändern, die um den Leiter gewickelt sind. Die Abschirmung besteht hier aus mindestens einem unmittelbar auf die Leiteroberfläche aufgebrachten halbleitenden Band, über das eine Isolierlage gewickelt ist, die auf ihrer dem halbleitenden Band zugewandten Seite mit einer dünnen halbleitenden Oberflächenschicht versehen ist (deutsche Auslegeschrift 1048 303). Das halbleitende Band besteht hier z. B. aus einem mit einer Halbleiterschicht versehenen Papier.

Bei den bekannten Hochspannungskabeln der genannten Art bilden die leitenden oder halbleitenden Lagen einen über den gesamten Kabelumfang und über die gesamte Kabellänge durchgehenden Stromweg. Es besteht daher die Gefahr, daß an einer Überlastungs- und Beschädigungsstelle des Kabels zwei oder mehr leitende Lagen quer zur Kabellängsrichtung kurzgeschlossen werden, wobei sich der Kurzschlußweg über die halbleitende Lage in Kabellängsrichtung bis zu einer anderen Schwächungsoder Beschädigungsstelle erstrecken kann. Bei einem Durchschlag der Kabelisolierung auf Grund einer Kabelbeschädigung, einer Koronaentladung oder einer Überspannung fließt daher der Strom über die in Kabellängsrichtung durchlaufende halbleitende oder leitende Lage in Kabellängsrichtung bis zu einer anderen Schwächungsstelle, die von der Durchschlagsstelle unter Umständen in größerem Abstand entfernt liegt. Hierbei kann es zu einer Be-Schädigung und Zerstörung der Kabelabschirmung kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Hochspannungskabel zu schaffen, bei welchem die schädlichen Auswirkungen eines Überspannungsdurchschlages bzw. einer Koronaentladung beseitigt oder zumindest weitgehend ausgeschaltet werden.

Gemäß der Erfindung bestehen die leitenden Schichten aus einer auf eine Isolierfolie aufgebrachten großen Anzahl von nicht zusammenhängenden Flecken aus halbleitendem Werkstoff. Die genannten Flecke können auf einer Seite der Isolierfolie, gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform aber auch auf beiden Seiten derselben, angeordnet sein.

Dadurch, daß die leitenden bzw. halbleitenden Schichten aus einer Vielzahl von über die Längsund Umfangsrichtung des Kabels verteilten, jedoch nicht zusammenhängenden Flecken bestehen, können etwaige Kurzschluß- oder Streuströme nicht über die gesamte Erstreckung der die Flecken tragenden Isolierfolie fließen. Die Auswirkungen einer Überspannung oder einer Koronaentladung bleiben daher örtlich auf die Stelle begrenzt, an der die Entladung bzw. der Durchschlag der Kabelisolierung auftritt.

Die genannten Flecken können mittels der herkömmlichen Verfahren auf die Isolierfolie aufgebracht werden, die z. B. aus einem Wickelband besteht. Die Flecken können feines leitendes oder halbleitendes Material enthalten, das in einer isolierenden und erstarrungsfähigen Masse enthalten ist, die auf die Oberfläche der Isolierfolie aufgebracht wird. Als leitender Werkstoff für die Flecken kommt z. B. Metallpulver, als halbleitender Werkstoff Graphitpulver oder Kohlenstoffpulver in Betracht.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der ΛΛ Erfindung dargestellt. Es zeigt ^

Fig. 1 den Aufbau eines Hochspannungskabels gemäß der Erfindung in Seitenansicht,

Fig. 2 das Kabel gemäß Fig. 1 im Querschnitt, wobei die Dicke der Isolierungen und der Flecken übertrieben dargestellt ist,

F i g. 3 und 4 in perspektivischer Darstellung zwei Ausführungsbeispiele einer Isolierfolie mit hierauf aufgebrachten Flecken aus halbleitendem Material.

Gemäß den F i g. 1 und 2 ist ein Stromleiter 10 mit einer herkömmlichen Beschichtung 11, .dfe aus einer isolierenden Lackschicht oder einem Anstrich besteht, der halbleitende Kohle- oder leitende Metallteilchen enthält, versehen.

Über der halbleitenden Beschichtung 11 sind mehrere Isolierlagen 12,12', 12", 12'" usw. aus Papier, Gummi, beschichtetem Gewebe od. dgl. angeordnet. Zwischen diesen Isolierlagen oder einigen dieser Isolierlagen, ζ. B. bei hundert Isolierlagen in der 25., 50. und 75. Lage, sind sogenannte »Fleckenlagen« 13 angeordnet, die hier aus schraubenlinienförmig um jm das Kabel herumgelegten Isolierfolien 13 i mit einer ^ Vielzahl hierauf aufgebrachter kleiner Flecken 13 Γ aus halbleitendem Material bestehen. Die Flecken 13 T haben z. B. eine Abmessung von 2,5 X 2,5 cm; sie sind in Längs- und Umfangsrichtung des Kabels gegeneinander versetzt angeordnet, wobei ihr gegenseitiger Abstand in Umfangsrichtung z. B. 2,5 cm und in Kabellängsrichtung z. B. 0,5 cm beträgt. Die Flecken, deren gegenseitige Abstände unterschiedlich sein können, bilden auf der Isolierfolie 13 i eine diskontinuierliche Schicht aus halbleitendem Material.

Bei der Ausführung gemäß den Fig. 1 und 2 ist jede zweite Lage eine Fleckenlage. Oberhalb der die Flecken 13 T tragenden Lage 13 ist demgemäß eine Wickelisolierlage 12', beispielsweise aus Papier, angeordnet, auf der wieder eine Lage 14 mit halbleitenden Flecken liegt. Letztere ist von einer Papierlage 12" umgeben, auf der sich wieder eine Reckenlage 14' befindet, die von einer Isolierlage 12'" aus Papier umgeben ist. Die letztgenannte Isolierlage ist von einer halbleitenden Lage 11' umgeben, die in herkömmlicher Weise von einem Metallarmierungsband 15 und einem Metallkabelmantel 17, z. B. aus Blei, umwickelt ist. Die einzelnen Lagen können

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trocken aufgebaut werden, und das Kabel kann dann bei hoher Temperatur mit Vakuum behandelt werden, um Gase und etwaige Feuchtigkeiten auszutreiben. Anschließend werden die Lagen mit Imprägnierungsöl gesättigt.

Die Fleckenlage 13 besteht gemäß Fig. 1 aus einem schraubenlinienförmig um die Isolierlage 12 gewickelten Isolierband 13 i, auf welchem die Flekken in schachbrettartiger Anordnung aufgebracht sind. Die Fleckenlagen können aber auch aus einzelnen ring- oder hülsenförmigen Teilen bestehen, die über das Kabel bzw. die jeweilige Isolierschicht gezogen werden, wie dies in F i g. 1 bei den Fleckenlagen 14 und 14' der Fall ist. Die Kanten der Flecken laufen hier quer zur Kabellängsachse, während die Fleckenkanten bei der gewickelten Fleckenlage 13 schräg zur Kabelachse verlaufen.

Man erkennt aus den Fig. 3 und 4, daß sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite der Isolierfolien 13 i Flecken aus halbleitendem Material angeordnet werden können. Die an der Unterseite befindlichen Flecken sind hier mit 135, die an der Oberseite befindlichen Flecken mit 13 T bezeichnet. Während bei Fig. 3 die Flecken schachbrettarig und so gegeneinander versetzt sind, daß die Flecken 13 B in den zwischen den Flecken 13 J befindlichen Lücken sitzen, sind bei der Ausführung gemäß F i g. 4 die Flecken 13 B und 13 T in einem Abstand, der kleiner ist als ihr Kantenmaß, neben- und hintereinander angeordnet, wobei die Flecken ebenfalls gegeneinander versetzt sind. Die Isolierfolie 13 i kann ein herkömmliches Gummiband sein, auf welches die Flecken 13 B und 13 Γ z. B. mittels einer Schablone aufgespritzt, aufgedruckt oder auf sonstige Weise aufgebracht werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Flecken lediglich auf einer Seite der Isolierfolie bzw. des Bandes 13 i anzuordnen. Die Fleckenbänder können mit aneinanderstoßenden, einander überlappenden oder im Abstand voneinander liegenden Seitenkanten gewickelt werden.

Die Fleckenbänder lassen sich in einfacher ui wirtschaftlicher Weise z. B. dadurch herstellen, d: man leitendes Material auf die Oberfläche der lsi lierfolie aufbringt, beispielsweise derart, daß m; ein kohlenstoffhaltiges Pulver oder ein Metallpulvc gegebenenfalls in einer Dispersion, auf die Obe fläche eines Bandes 13 i aufbringt.

Wenn gemäß den Fig. 1 und 2 ein einziger zei trischer und zylindrischer Stromleiter vorhanden is dann bilden die Flecken ebenso wie die halbleitende Lagen herkömmlicher Ausbildung im wesentliche zylindrische Äquipotentialflächen bzw. isoelektrisch Oberflächen mit unterschiedlichen radialen Abstäi den von der Mitte des Stromleiters und konzentrisc zu diesem. Selbstverständlich kann das Kabel abe auch eine von der zylindrischen Form abweichend Form, z. B. eine ovale Form haben, wobei in diesel Falle die Äquipotentialflächen ebenfalls oval sei können. Die Äquipotentialflächen innerhalb de Schichtenisolierung brauchen nicht genau die Kontu des Stromleiters aufzuweisen, sondern können auc der Kontur des Kabelmantels entsprechen. Das ei findungsgemäße Kabel kann auch nur eine einzig Fleckenlage aufweisen.

Claims (2)

Patentanspüche:

1. Elektrisches Hochspannungskabel mit mehr fach übereinanderliegender Schichtenisolierung die aus Lagen isolierenden Materials und da zwischenliegenden Lagen leitenden Materials auf gebaut ist, dadurch gekennzeichnet daß die leitenden Schichten aus einer auf einf Isolierfolie (13 i) aufgebrachten großen Anzah von nicht zusammenhängenden Flecken (13 T 13 B) aus halbleitendem Werkstoff bestehen.

2. Hochspannungskabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitender Flecken (13 B, 13 T) auf beiden Seiten der Isolierfolie (13 i) angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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