DE2021172C3 - Elektrisches Kabel für Hoch- und Höchstspannungsbeanspruchung, insbesondere mit Polyäthylenisolierung - Google Patents
Elektrisches Kabel für Hoch- und Höchstspannungsbeanspruchung, insbesondere mit PolyäthylenisolierungInfo
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- H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
- H01B7/02—Disposition of insulation
- H01B7/0275—Disposition of insulation comprising one or more extruded layers of insulation
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Description
35
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel für Hoch- und Hochstspannungsbeanspruchung,
bestehend aus einer den oder die Leiter oder eine darüber angeordnete Leiterglättung umgebenden
Isolierung aus einem Olefinpolymerisat und einer *o weiteren Schicht, wie Strahlungsschutz, Kupferschirm
u. dgl. umschließenden äußeren Umhüllung.
Für die Isolierung von elektrischen Kabeln und Leitungen werden bekanntlich feste Olefinpolymerisate,
wie z. B. Polyäthylen, Polyisobutylen oder Polypropylen verwendet, denen zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit
gegebenenfalls sogenannte Spannungsstabilisatoren
beigegeben sind. Trotz dieser Beimengungen erfüllten die so hergestellten Kabel jedoch
bisher nicht immer die an sie gestellten Förderungen, da die Ursachen für die auftretenden Fehler
nicht einwandfrei ermittelt werden konnten.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß
einen starken, bisher jedoch nicht erkannten Einfluß auf die Spannungsfestigkeit thermoplastischer Kunststoffe,
z. B. des Polyäthylens, bei Spannungen über 6 kV und bei mechanischer Beanspruchung die Anisotropie des betreffenden Werkstoffes ausübt, d. h.
die Fähigkeit des Stoffes, seine physikalischen Eigenschaften auf Grund äußerer Einflüsse in bestimmten
Vorzugsrichtungen zu ändern, pie Erfindung beruht
dabei auf der Erkenntnis, daß jeder Durchschlag im Isolierstoff durch einen Teildurchschjag in Form von
feinen Kanälen oder Bäumchen eingeleitet wird und das Wachstum der Kanäle oder Bäumchen je nach
der Höhe und Spannungsarm Stoßspannung oder
Oleich- bm. Wechselspa,rinMng. von Mikrosekunden
bis zu Jahren dauern kann, wobei der Isolierstoff unabhängig
davon eine starke DurchscWagsabhängigkeit
von der mechanischen Beanspruchung aufweist. So wird, wie Versuche gezeigt haben, beispielsweise beim
Polyäthylen, die Zeitstandsfestigkeit unter der Einwirkung mechanischer Zugspannungen um den Faktor
10 vermindert. Wesentlich hierbei ist aber, daß in Verbindung mit der stark herabgesetzten Zeitstandsfestigkeit
das Polyäthylen eine Durchschlagsvorzugsrichtung aufweist, die senkrecht zur mechanischen
Zugspannung wirksam ist. In dieser Eigenschaft soll im folgenden als elektrische Durchschlagsanisotropie
bezeichnet werden.
Der Erfindung liegt Uie Aufgabe zugrunde, dafür ^\t sorgen, daß die bei der Herstellung, beim Transport
und der Verlegung eines elektrischen Kabels für Hoch- und Höchstspannungen auftretenden mechanischen
Beanspruchungen nicht zu einer Verminderung der Spannungsfestigkeit des Kübel·? führen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß unmittelbar an der Innen- und/oder
Außenfläche der den oder die Leiter umgebenden Isolierung eine dünne Schicht aus einem Isolierwerkstoff
angrenzt, der gegenüber der Isolierung bei mechanischer Zugbeanspruchung senkrecht zu dieser
eine geringere Durchschlagsneigung aufweist.
Es ist zwar bereits grundsätzlich bekannt (britische
Patentschrift 914 245), einen elektrischen Leiter für Hochspannungskabel, die eine Polyäthylenisolierung
aufweisen, mit Polyvinylchlorid zu überziehen und als weitere Schicht eine Polyamidschicht vorzusehen, jedoch
dient diese Schichtenkombination nicht zur Vermeidung der eingangs erwähnten mechanischen
Spannungen bzw. der Verbesserung der elektrischen Isolierung durch auf Grund mechanischer Spannungen
herabgesetzter Durchschlagsfestigkeit.
Die gemäß der Erfindung vorgesehene Kombinationsisolierung aus zwei oder mehreren Isolierschichten,
die sich gegenseitig in ihren Eigenschaften ergänzen, führt beispielsweise bei einer Kombination
Polyvinylchlorid—Polyäthylen-Polyvinylchlorid als
Kabelisolierung dazu, daß die an sich hohe Durchschlagsfestigkeit des Polyäthylens erhalten bleibt und
die bei Spannungsbeanspruchungen einsetzende Kanal- oder Bäumchenbildung zunächst nur auf die dünnen
Schichten außerhalb des Polyäthylens beschränkt bleibt, die im Falle des Polyvinylchlorids eine wesentlich
geringere Anisotropie zeigen und daher zur Bremsung des Bäumchenwachstums bestens geeignet
sind. Die Gesamtdurchschlagsfestigkeit des Kabels wiru damit wesentlich erhöht.
Darin ändert auch wenig, daß die an die Innen- und/oder Außenflächen der Isolierung angrenzenden
dünnen Schichten z. B. einen größeren Verlustwinkel haben können als die eigentliche Isolierung. Da die
die Bäumchenbildung hemmenden Schichten nämlich in Durchführung der Erfindung je nach anliegender
Spannung bei Schichtdicken von etwa 0,2 bis 0,8 mm nur in sehr kleinen Mengen im Kabel vorhanden sind,
tragen sie zur Erwärmung des Kabels nicht btil.
An Stelle des Polyvinylchlorids hat sich in Weiterführung der Erfindung aber auch eine dünne Schicht
aus Epoxydharz als vorteilhaft erwiesen, die, in dünner Schicht aufgebracht, wesentlich zur Spannungsfestigkeit beiträgt.
Die Erfindung sei an Hand des in der Figur als Ausführungsbeispiel dargestellten polyäthylenisolierten
Einleiter-Hochspannungskabels näher erläutert.
„„„.. Aluminiumdrähten aufgebauten Leiter I des
Hochspannup.gskabels ist diß Leiterglttttung 2 aus einem
leitenden extrudierten Copolymer aufgebracht. Die Isolierung 3 besteht aus vernetztem oder unvernetztem
Polyäthylen, das durch an sich bekannte Zusätze stabilisiert sein kann. Mit 4 ist eine Leitschicht,
z. B. aus einem Graphitauftrag, bezeichnet, die zur Feldbegrenzung dient. Um diese Schicht 4 vor mechanischer
Beschädigung durch den aus gewickelten Kupferbändern bestehenden Schirm 6 insbesondere
dann zu schützen, wenn bei auftretenden Wärmespielen während des Betriebes oder auch bereits bei der
Verlegung sich örtüche Verschiebungen zwischen der
Isolierung 3 und dem Schirm 6 einstellen, ist die Polsterschicht
5 aus gewickelten Bändern, z. B. aus mit Graphit getränkten Textilgeweben, Kreppapier, Faservliesen
u. dgl. vorgesehen, über dem metallischen Schirm 6 ist dann eine weitere Polsterschicht 7 aus
Kunststoffbändern aufgebracht, die schließlich von dem eigentlichen Kabelmantel 8 aus witterungsbeständigem
Polyäthylen oder Polyvinylchlorid überdeckt ist.
Um nun die Isolierung 3 eines solchen Hochspannungskabels zu verbessern und die Gesamtdurch-Ä.
«<=", axemen Auslührungskann
es »Ibslvcnttmlfeli je nach den zu er-I
^chamschen,Spannungen. a-£ »--
sein, lediglich die innere ObKlBOJe «Kr
* ^egendiewirksame Feldstarke m. L=, ς
bereich durch eine dünne Schicht, vorzugsweise 0 3 mm, aui einem Werkstoff geringerer elektrischer
DurchTchlagsanisotropie als die Isolierung selbst, zu
schützen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
- Patentansprüche;; I. "Elektrisches Kabel für Hoch- und Höchstspftnnungsbeanspruehung, bestehend aus einer den oder die Leiter oder eine darüber angeordnete Leiterglättung umgebenden Isolierung aus einem Olefinpolymerisat und einer weitere Schichten, wie Strahlungsschutz, Kupferschirm u.dgl. umschließenden äußeren Umhüllung,dadurch ge- to kennzeichnet, daß unmittelbar an der Innen- und/oder Außenfläche der den· oder die Leiter umgebenden Isolierung (3) eine dünne Schicht (9, 10) aus einem Isolierwerkstoff angrenzt, der gegenüber der Isolierung bei mechanischer Zugbeanspruchung senkrecht zu dieser eine geringere Purchschlagsneigung ausweist.
- 2. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1 mit einer Isolierung aus Polyäthylen, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne Schicht (9,10) aus Poly- ao vinylchlorid vorgesehen ist.
- 3. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1 mit einer Isolierung aus Polyäthylen, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne Schicht (9,10) aus einem Epoxydharz vorgesehen ist.
- 4. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der dünnen Schicht (9,10) je nach der Höhe der angelegten Spannung vorzugsweise etwa 0,2 bis (),& /nm beträgt.
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