DE1515871A1 - Hochleiter fuer Starkstrom- oder Hochspannungskabel - Google Patents

Description

• Hohlleiter für Starkstrom- oder Hochspannungskabel Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Hohlleiter für Starkstromkabel oder Hochspannungskabel und speziell mit solchen, die über dem Leiter eine imprägnierte Papierisolation tragen.
• Einadrige ölgefüllte Kabel enthalten gewöhnlich einen Hohlleiter, dessen innerer Hohlraum über hydraulische Mittel mit einem Ausdehnung gefäss, das Ö1 enthält, verbunden ist. Die Ölfüllung dient der Herstellung guter dielektrischer Eigenschaften. Das Ölausdehnungsgefäss oder der Öldruckbehälter dienen dazu, das Öl entsprechend der Ausdehnung oder Zusammenziehung des Ölvolumens in Abhängigkeit von den Temperaturschwankungen das Öl entweder in Richtung des Kabels fliessen zu lassen oder umgekehrt das sich ausdehnende Ö1 in Richtung des Behälters fliessen zu lassen. Die ursprüngliche Ausführung eines derartigen Hohlleiters bestand aus einer offenen tlendel aus Stahl oder Aluminiumband, um die leitende Drähte gewickelt waren. Diese über die Bandwendel gewickelten leitenden Drähte hatten den Zweck, die 'Jendelforrs des Leiters aufrecht zu erhalten. Diese Ausführung erwies sich aber als verhältnismässig@aufvrendig bei der Herstellung,und im übrigen. war der Durchmesser des fertiggestellten Kabels erheblich grösser als es mit Rücksicht auf die innere ;llendel erforderlich gewesen wäre.
• Um diesen IJangel zu beseitigen, sind Hohlleiter gebaut wofden,- die aus einzelnen profilierten Drähten zusammengesetzt sind und im Inneren eine leitende Wendel nicht mehr enthalten. Kabel dieser Art haben sich für verhältnismässig grosse Durchmesser als geeignet erwiesen. Für Kabel geringen Durchmessers war dieser Aufbau jedoch ungeeignet, weil

  clche Kabel eine derartig dünne Hohlleiterwandung besitzen und sich

  ie einzelnen profilierten Drähte nicht mehr mit Sicherheit aneinander-

  !gen lassen. Es war daher schwierig, einen Kabelaufbau zu finden, der

  zr diese Hohlleiter nicht die Gefahr in sich trug, bei der Einwirkung

  3dial gerichteter mechanischer Kräfte zusammengedrückt zu werden. Zur

  ahebung dieser Mängel sind Kabel gebaut worden, die einen massiven

  3hlleiter besassen, der in seiner Wandung Löcher trug, die es gestat-

  eten, dass das Öl vom Inneren des Hohlrohres zur um das Hohlrohr

  erumgelegten Isolierung fliessen konnte. Diese Kabeltype war sowohl

  ir dickere als auch dünne Kabel geeignet. Der Nachteil@dieses Kabel-

  afbaues war es aber, dass die Löcher verhältnismässig sehr eng bei-

  inander angeordnet werden mussten, damit das Öl ohne wesentlichen

  liesswiderstand durch die Löcher hindurch zirkulieren konnte. Diese

  irkulation wurde aber dadurch erschwert, dass die Isolierung die

  öcher leicht verstopfte. Ein weiterer Nachteil eines Kabels dieser

  rt ist es, dass die Herstellung der Löcher im Hohlleiter verhältnis-

  ässig schwierig und aufwendig ist, zumal der Leiter nicht deformiert

  erden darf und Späne, die beim Bohren der Löcher entstehen, nicht in

  g.s Innere des Hohlleiters eindringen dürfen.

  ie Erfindung will zunächst diese Mängel bei den bekannten Kabelaus-

  ührungen beseitigen. Die Erfindung will aber ferner auch ein einfaches

  nd zweckmässiges Herstellungsverfahren angeben, mit Hilfe dessen

  ie Löcher in der Vlandung des Hohlleiters angebracht werden können.

  er erfindungsgemässe Aufbau des Kabels soll dabei einen möglichst

  eringen Fliesswiderstand für das Öl im Kabel berücksichtigen.

  ie gestellten Aufgaben werden gemäss der Erfindung durch einen Hohl-

  eiter für Starkstrom- oder Hochspannungskabel gelöst, der aus einem

  .ohr mi-t kreisringförmigem Querschnitt besteht, das dadurch ausge-

  eichnet ist, dass die Oberfläche des Rohres, vorteilhafterweise

  ie äussere Oberfläche, eine oder mehrere Nuten trägt. Diese Nuten

  önnen entweder achsparallel angeordnet sein oder sie können wendel-

  'örmig um die Leiterachse herumgelegt werden.

  iie Erfindung wird dadurch weiter ausgestaltet, dass die Wandung des

  ohlrohres auf dem Boden der Nuten durchlocht ist. Auf diese Weise

  st die Ölzirkulation gesichert,und es wird hierzu nur eine wesentlich

  geringere Anzahl von Löchern benötigt. Im übrigen ist die Herstellung der Löcher dadurch sehr vereinfacht, dass am Ort der Löcher die Wandstärke sehr dünn ist.
• Gemäss der Erfindung können die Nuten und die Löcher vor, während oder nach der Herstellung des Leiters erzeugt werden. Es hängt dies ganz vom Herstellungsverfahren ab. Sowohl die Nuten als auch die Löcher können durch spanabhebende ',Merkzeuge hergestellt werden. Wenn der Leiter aus einem geschweissten Metallband hergestellt wird, so erscheint es, insbesondere wenn die Schweissnaht achsparallel liegt, zweckmässig und vorteilhaft, die Nuten vor der Formung des Rohres anzubringen. Die ITuten können aber auch auf spanlosem Wege hergestellt werden, indem sie nämlich in das Metallband eingewalzt werden mit Hilfe eines Werkzeuges, also z.B. einer .'salze, die ein der Nutenform entsprechendes Profil besitzt. Vienn der Leiter nach dem Metallpressverfahren hergestellt wird, so ist es zweckmässig, die Nuten während des Pressverfahrens zu erzeugen. In diesem Falle bekommt das Fundstück der Metallpresse eine entsprechende die Nuten erzeugende Form. Dieses Verfahren ist beso.,-.ürs für einen Aluminiumleiter vorteilhaft. wenn dieser mittels einer modernen Aluminiumpresse ausgespritzt wird.
• Um die Löcher in dem Hohlleiter anzubringen, hat es sich a-2s leichter und billiger erwiesen, ein Press-, oder Stanzwerzeug zu verwenden anstelle von Werkzeugen, die Späne abheben. Durch die Vermeidung von llietallspänen bei der Fertigung wird die Betriebssicherheit des Kabels wesentlich erhöht. Als sehr geeignet hat sich ein Lochwerkzeug erwiesen, das aus: einer Rolle besteht, die am Umfang eine Anzahl gehärteter

  Spitzen besitzt. Diese Spitzen durchstechen beimc#ntlangfahren der

  Rolle auf dem Boden der Nute die Rohrwandung. /die Anwendung von Vierk-

  zeugen, durch die die Abhebung von Spänen verhindert wird, ist auch die Gefal.r besei ti t9 dass die Späne die Löcher verstopfen, sich in der Isolie2 un verhaken und d:3.ni t das elektrische Feld verzerren und :ich schliess_.;'_ich an einem iiied2@i;" gelegenen Hatz des Ölsycte@lls ablagern, vro ce den Üldurchfluss teilweise oder auch ganz versperren können. Die Erfindung wird nun an Hand der Figuren 1 - 4 der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellen, näher erläutert.
• Fig.1a ist ein Querschnitt des Hohlleiters gemäss der Erfindung.

  Die Fig.1b zeigt die Seitenansicht des Leiters perspektivisch.

  Die Fig.2a zeigt, wie die Löcher durch ein U lenartiges Werkzeug

  in dem Leiter angebracht werden.
• Einen Querschnitt dieser Einrichtung nach Fig.2a zeigt die Fig.2b. Einen Leiter. gemäss der Erfindung zeigt Fig.3b.
• Die Fig.3a zeigt ein mit Nuten und Löchern versehenes Metallband,aus dem der Leiter nach Fig.3b gebildet werden kann.
• Fig.4 schliesslich zeigt einen Querschnitt durch den Hohlleiter gemäss der Erfindung und zwei auf ihm angeordnete Lägen aus profilierten Drähten. Die um diese Drähte herumgelegte Isolierung ist in der Figur fortgelassen.
• In Fig.1 stellt 2 den Hohlleiter dar, der den Hohlkanal 1 umgibt. Diese= Hohlkanal 1 ist mit dem nicht gezeigten Ausdehnungsgefäss für das Ö1 verbunden. Der Hohlleiter 2 kann aus jedem geeigneten Leitermaterial hergestellt werden. Die rechteckig geformten Nuten 3 sind auf der Aussenseite des Leiters parallel zur Achse angeordnet. Die Nuten können jede Querschnittsform haben und können auch_an der Innenseite des Leiters, also im Hohlkanal angebracht werden. Am Boden der Nuten 3 befinden sich-die Löcher 4, durch die die Ölzirkulation zwischen dem Hohlkanal 1 und der um den Rohrleiter herumliegenden Isolierung erfolgt. Die Nuten 3 können jede beliebige Querschnittsform haben und in jeder gewünschten Lage auf dem Hohlleiter angebracht werden. Diese Lage kann achsparallel sein oder wendelförmig o.dgl.
• Die Figuren 2a und 2b zeigen eine Einrichtung, mit der die Löcher entsprechend der Erfindung eingestochen werden können. Die Einrichtung besteht aus drei Rollen 5, die bei 6 zweckmässig gehärtete Spitzen tragen. Diese Spitzen können jede beliebige Form haben, also konisch rund oder flächig als drei- oder vierseitige Pyramide. Der Lochungsvorgang kann in Zusammenwirkung mit der Metallpresse erfolgen oder auch zu einer späteren Zeit. Die Anzahl der. Rollen soll der Anzahl der Nuten gleich sein, und sie sollen in der Einrichtung so angeordnet werden, dass di Spitzen senkrecht auf den Nuten stehen. Dieses Verfahren ist auch anwendbar, wenn das Rohr aus einem gewalztem Metallband hergestellt wir Wenn die Nuten während des Metallpressverfahrens hergestellt werden, so neigt der Hohlleiter dazu, eine von der Kreisform abweichende Gestalt anzunehmen, weil die Wandstärke durch die aufgebrachten Nuten geschwächt wird. In einem solchen Falle soll der Leiter schon während des Pressvorganges oder auch getrennt von ihm wieder in die kreisring förmige Gestalt gebracht werden. Dies kann geschehen, indem der Hohlleiter durch ein Rollenpaar o.dgl. geführt wird, deren Laufflächen Kreisform haben,oder aber der Hohlleiter wird durch einen kreisförmig Nippel hindurchgezogen. 'denn die Nuten eine Wendelform haben sollen, so können diese zweckmässig durch ein rotierendes Werkzeug während des Pressvorganges erzeugt werden, sie können aber auch während des Vialzverfahrens durch geeignete Rollen erzeugt werden, wenn der Leiter aus einem gewalzten Metallband hergestellt wird.
• Ein schon mit Nuten und Löchern versehenes Metallband zeigt Fig.3a. D, daraus fertiggestellte Hohlleiter wird in-Fig.3b dargestellt. Der Vorteil wendelförmig angeordneter Nuten liegt darin, dass das Kabel leicr ter gebogen werden kann und sich um Ecken schärfer herumlegen lässt. Achsparallele Nuten machen das Kabel etwas steifer.
• Der Hohlleiter gemäss der Erfindung hat für die .Verwendung bei Hochspannung den Nachteil, dass sich an den»Kanten der Nuten eine übermässig hohe Feldstärke bildet. Dieser Nachteil kann aber leicht dadurch beseitigt werden, dass man ein öldurchlässiges Band aus leitendem odez halbleitendem Material auf den Hohlleiter wickelt. Hierzu eignet sich z.B. Papierband, das mit Ruß imprägniert oder bestrichen ist`,und das als halbleitendes Band in der Kabelindustrie vielfach verwendet wird. Wenn Kabel für sehr starke Ströme hergestellt werden sollen, 'so ist es nicht zweckmässig, einen Hohlleiter zu verwenden, der nur aus eine massiven Hohlleiter mit Nuten besteht. In diesem Falle ist es zweckmässig, eine oder mehrere Lagen von profilierten oder kreisförmig gewölbten Drähten auf die Oberfläche des Hohlleiters aufzuseilen. Auf diese Weise wird der elektrische Querschnitt des Leiters beliebig vergrössert, ohne die Vorteile der Erfindung zu beeinträchtigen. Einen Querschnitt durch einen derartigen Leiter zeigt die Fig.4. Auf dem Hohlleiter 2 sind zwei Lagen 7 und 8 aus profilierten Drähten ange-

  ordnet, durch die der elektrische Querschnitt des Leiters wesentlich

  erhöht wird. Diese profilierten7@ r en,wie in der Kabelindustrie

  üblich, zweckmässig wendelförmig aufgeseilt. Hierbei kann die Verseilrichtung in beiden Lagen gleich oder einander entgegengesetzt sein.
• In der Fig.4 haben. die profilierten Leiter eine trapezoidale Querschnittsform. Es ist aber auch jede andere geeignete @Qüerschnittsform verwendbar.
• Jbwohl das Kabel gemäss der Erfindung besonders für ölgefüllte Einzelkabel geeignet ist, so kann es doch mit Vorteil auch für mit Gasdruck gefüllte Einzelkabel angewendet werden. Wenn Gasfüllung verwendet wird, so braucht der Leiter nicht überall mit löchern versehen zu werden, da das Gas mit Leichtigkeit entlang der Nuten fliessen kann. In solchen Anlagen ist der Hohlkanal im rohrförmigen Leiter mit einer Einrichtung verbunden, die eine gekühlte Flüssigkeit oder ein gekühltes Gas durch die Anlage schickt, damit durch ausreichende Abfuhr der Stromwärme eine verhältnismässig höhere Belastung des Kabels möglich ist.

Claims (11)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Hohlleiter für Starkstrom- oder Hochspannungskabel bestehend aus einem Rohr mit kreisförmigem Querschnitt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Oberfläche des Rohres, vorteilhafterweise die äussere Oberfläche, eine oder mehrere Nuten trägt.
2. 2. Hohlleiter gemäss Anspruch 1, dessen Nuten achsparallel angeordnet sind.
3. 3. Hohlleiter gemäss Anspruch 1 und 2-, dessen Nuten koaxial und wende förmig angeordnet sind.
4. 4. Hohlleiter gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Boden der Nuten Löcher angebracht sind.
5. 5. Hohlleiter gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Lagen von kreisrunden oder profilierten Metalldrähten auf den Hohlleiter aufgeseilt sind.
6. 6. Hohlleiter gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lage aus leitendem oder halbleitendem Band um den Hohlleiter gewickelt ist.
7. 7. Hohlleiter gemäss Anspruch 1,-dadurch gekennzeichnet, dass um den r Hohlleiter ein öldurchlässiges leitendes oder halbleitendes Band gewickelt ist. B.
8. Verfahren zur Herstellung eines Hohlleiters gemäss einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass der runde Hohlleiter und die Nuten auf der Metallpresse in einem Arbeitsgang hergestellwerden.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Nut; Löcher hineingestochen werden.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass ö1- durchlässiges Band aus leitendem. oder halbleitendem Material auf dr Hohlleiter gewickelt wird.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlleiter durch loses Aneinanderfügen oder feste Nahtverbindung durch Schweissen, Löten, Kleben o.dgl. eines 1;Ietallbaxi-d-es 4n-Rohr-form gebildet wird, das Bohr wieder kreisringfarmig ausgerichtet und dabei gleichseitig die Ruten eingewalzt werden. 12.verfahren nach Anspruch 11! dadurch gekenn$eiohnet# dann das Einstechen der Löcher auf den Boden der Ruten während den Walzens des Metallbanden ertolgt.