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Mit Kunststoff isoliertes Starkstromkabel mit Leitern und Mantel aus
Aluminium ans Bax hat in seinem Bericht über den Stand der deutschen Starkstromkabeltechnik
aus der Sicht der Energieversorgungsun--ernehmen, der in der Zeitschrift "Elektrizitätswirtschaft"
67. Jg. 1968, Seite 417 - 424, erschienen ist, bezüglich der 1 kV-Kabelarten darauf
hingewiesen, daß einerseits Aluminium sich ls Xeiterwerkstoff gegenüber Kupfer ebenso
durchsetzt und schon weitgehend durchgesetzt hat wie die Kunststoffe Polyvinylchlorid
urd Polyäthylen als Isolierung gegenüber dem-klassischen Isolier-@erkstoff Papier,und
daß andererseits die Papierbleikabei schon @interessant geworden sind und im Jahr
1967 zu etwa gleichen ktanteilen vom Aluminiummantelkabel (Typ NAKLEY) und vom Kunatstoffmantelkabel
ohne Schirm (Typ NAYY) und mit Schirm (Typ NAYCY oder NAYCWY) abgelöst worden sind.
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Bei den bevorzugten Ausführungsformen der Kunststoffmantelkabel ist
beim Typ NAYY der Nulleiter aus Aluminium bestehend querschnittsgleich und viertelsektorförmig
mit den drei Phasenleitern zur Kabelseele zusammengeseilt, während beim Typ NAY4t
der Nulleiter von den wendelförmig oder wellenförmig auf die Kabelseele aufgeseilten
Kupferdrähten gebildet wird. Es ist auch eine Ausführungsform eines metallmantellosen
Mehrleiterkabels mit Rundleitern bekannt, bei der der Nulleiter die Form eines flachen
Bandes hat, das gegebenenfalls in einzelne flache Elemente aufgeteilt ist, und lmmittelbar
unter der durch einen Aussenmantel gegen Korrosion geschUtzten, aus einer Drahtlage
bestehenden Armierung liegt.
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Gegen das Aluminiummantelkabel mit 'r;nststoffisolierten Aluminium-Phasenleitern
sind anders as bei anderen modernen Kabeibauarten bisher keine Bedenken erheben
worden, daß im Fall der Verletzung des zugleich den Nulleiter bildenden Aluminiummantels
z.B. durch Erdarbeiten die ADschaltung der käbelstrecke.durch Kurzschluss des Nulleiters
mit einem Phasenleiter nicht mit genügender Sicherheit gewährleistet sein würde.
Eine Beschädigung allein des stabilen durch den Aluminiummantel gebildeten Nulleiters
ohne gleichzeitige Berührung eines Phasenleiters und damit Herstellen eines der
Netzselbstreinigung dienenden Kurzschlusses erschien der Fachwelt kaum vorstellbar.
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Aus dem Bestreben heraus, dem Aluminiummantelkabel noch eine zusätzliche
Sicherheit in Richtung der Netzselbstreinigung zu verschaffen, schlägt die Erfindung
vor, unmittelbar unter dem wie bekannt als Nulleiter dienenden Aluminiummantel einen
im Querschnitt ihm gegenüber erheblich schwächeren Schirm aus einem gegenüber Aluminium
korrosionsfesteren Leiterwerkstoff, insbesondere in Form eines achsparallel oder
mit langem Schlag auf die Kabelseele aufgebrachten dünnen Kupferbandes, anzuordnen.
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Die Erfindung beruht auf folgender Überlegung: Solange der Aluminiummantel
unbeschädigt ist, fließt in dem Kupferbandschirm trotz seiner galvanischen Verbindung
mit dem Mantel nur ein Bruchteil des betriebsmäßigen Nulleiterstroms, z.B. 10 %.
Wenn man wirtschaftlichen Gründen den Vorrang vor Sicherheitsgründen gibt, k8nnte
man die Stärke des Aluminiummantels dementsprechend verringern. Die bei Aluminium-Kupfer-Leiterkombinationen
sonst befürchtete Korrosionsgefahr erscheint unbegründet, weil der Schirm sich gegen
Elementbildung geschützt im Kabelinneren befindet.
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Tritt dagegen eipe mechanische Beschädigung in dem Aluminiummantel
und dem wie üblich über ihm aufgebrachten Korrosiönsschutzmantel aus Kundststoff
auf, so beginnt das Aluminium wegzukorrodieren.
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Wenn die Korrosion: so weit fortgeschrittn ist, daß eine größere Strecke
der Aluminiums teilt und, damit der Mantel unterbrochen wird, übernimmt der Kupferschirm
auf dieser Strecke den gesamten Nulleiter
strom. Er erwärmt sich
dabei je nach dem gewählten Querschnitt und der auftretenden Nullstromstärke auf
eine hohe Temperatur von einigen hundert Grad Celsius, die aber durch richtige Querschnittswahl
unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer bei maximal 1000° C liegen soll. Durch die
große Wärmeentwicklung im Kabel wird die Kunststoffisolierung auch der Phasenleiter
zerstört, so daß es schließlich zu dem gewollten Kurzschluss und damit zur Abschaltung
der Kabelstrecke kommt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in Form
eines Querschnitts eines Starkstromkabels (kunststoffisoliert) dar cstellt. Die
drei sektorförmigen und einzeln isolierten Phasenleiter sind mit 1, 2 und 3 bezeichnet
und bilden die Kabelseele.
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über ihr liegt der in seiner Stärke zur besseren Anschaulichkeit zu
dick gezeichnete Kupferbandschirm 4 und darüber in galvanischer lrerbindung mit
ihm der als Nulleiter dienende Aluminiumkabelmantel 5. Auf ihn folgt eine Bitunen-Zwischenlage
6 und darüber schließlich der z.B. aus Polyvinylchlorid bestehende äuRere Kabelmantel
7, Dieses Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung kann in mehrfacher Hinsicht abgewandelt
und ergänzt werden. Anstelle eines Kupferbandschirms läßt sich nämlich auch ein
aus einem oder vorzugsweise drei dickeren Kupferdrähten bestehender Schirm verwenden,
wobei die KupferdraRhte in den äußeren Zwickelräumen der Kabelseele so eingelegt
werden, daß sie mit dem darüber liegenden Aluminiummantel festen Kontakt haben.
Diese Ausführungsform ist in der Zeichnung durch die drei gestrichelten Leiter 8
angedeutet.
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Man kann ferner auch z.B. den elektrischen Kontakt zwischen dem Kupferschirm
4 und dem Aluminiunmantel 5 dadurch verbessern, daß man zwischen ihnen eine sogenannte
Kontaktpaste einbringt. Solche Kontaktpasten sind insbesondere für die Verwendung
bei schwer zugänglichen Kontaktflächen von Aluminiumklemmen bekannt. Sie enthalten
in fein verteilter Form, z,!Bb in Vaseline oder Paraffin, harte Bestandteile, z.B.
Graphit 5 Korund und Nickel- oder Stahlspäne oder -flittern, die bei Anwendung von
Druck d Oxydschicht
der Aluminiumoberfläche aufreissen und den Kontakt
verbessern.
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Man kann aber batch daran denken, den Aluminiummantel auf der Innenseite
mit Rippen zu versehen, die den Kontaktdruck auf den Kupferbandschirm verbessern.
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Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß über das Kupfer schtrmband
noch ein dünner Kupferdraht oder mehrere dünne Kupferdrähte herumgewickelt werden
und den Kontaktdruck zwischen dem Kupferbandschirm und dem Aluminiummantel verbessern.
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Anstelle von Kupfer kann man für den Schirm und die Beidrähte als
gegenüber Aluminium korrosionsfesteren Leiterwerkstoff z.B. auch Titan verwenden
Auch die Sektorform der Phasenleiter kann abgeändert werden. Es ist auch nicht notwendig,
die Phasenleiter massiv auszuführen, obwohl diese Ausführungsform bei kleineren
und mittleren Querschnitten bevorzugt wird. Es lassen sich ohne Abweichung von der
Erfindung somit auch aus einzelnen Drähten in bekannter Weise verseite und in Sektorforin
gepresste Phasenleiter verwenden, insbesondere bei höheren Querschnitten über 150
- 185 mm2.
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Der Aluminiumkabelmantel Boll vorzugsweise ein nahtlos und glatt ausgepresster
Mantel sein. Man kann aber auch daran denken, einen gerillten Mantel zu verwenden
und den Mantel aus einem längs gebogenen starken Aluminiumband in bekannter Weise
zusammenzuschweißen.
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7 Patentansprüche 1 Bl. Zeichnung