DE2051560A1

DE2051560A1 - Isoliertes elektrisches Starkstrom kabel

Info

Publication number: DE2051560A1
Application number: DE19702051560
Authority: DE
Inventors: Edward Henry Dulwich London Slaughter Raymond Jeffrey Chislehurst Kent Reynolds, (Großbritannien)
Original assignee: BICC PLC
Current assignee: Balfour Beatty PLC
Priority date: 1969-10-22
Filing date: 1970-10-21
Publication date: 1971-07-01
Also published as: FR2065471B1; CH528809A; CA944448A; ZA707103B; GB1315666A; FR2065471A1; NO133384B; MY7400234A; BE757839A; SE376506B; NL7015475A; AT314003B

Description

PATENTANWALT T.lefon; {0271)32409 DIPL-ING. ERICH SCHUBERT w^mmm^ Postscheckkonten:

Köln 106931, Essen 203 «2

Bankkonten: Ab₁.-. Patentanwalt Dipl.-Ing. SCHUBERT, 59 Siegen, Eiserner Straße 227 Deutsche Bank AG-, Postfach 325 Filialen Siegan u. Oberhausen (RhId.)

70 114 Kü/ochm 2C. Okt. 1970

British Insulated Oallender's Cables Limited 21 Bloomsbury Street, London, V/.C.1., England

Pur -llese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Ur. 51781/69 vom 22_O Okt. I969 beanspruchte

Isoliertes elektrisches otarks broiiikabel

Die Erfindung bezieht uich auf isolierte eleictrische otarkstcomkabel mit einem schichtweise bzw. lamellenartig aufgebauten Dielektrikum, welches aus Überlappungen von dielektrischem Band besteht, welches mit einer isolierenden Verbindung imprägnierfc ist, und betrifft insbesondere nicht-tropfende bzw. nichtaustrocknende Kabel.

Der Ausdruck "nicht-tropfendos Kabel", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf ο Ln Kabel, welche;s, wenn es einem Drainage te:$t unterworfen wird, wLü er in "Metric British standard " spezifiziert ist, ein Abtropfen bzw„ Austrocknen /drainage/

109827/1355

BAD ORIGINAL

innerhalb der in Tabelle 3 der vorgenannten Spezifizierung festgelegten Grenze zeigt. Er schließt völlig imprägnierte Kabel ein, bei denen das Dielektrikum so voll wie möglich mit einem Imprägnierungsmittel gefüllt ist, wobei zumindest die Oberflächenschicht der Bänder imprägniert werden und die Stoßräume zwischen den Windungen und Schichten des Bandes mit einer isolierenden Verbindung gefüllt werden, wobei der Zweck darin besteht, sicherzustellen, daß die Möglichkeit der Existenz von Hohlräumen innerhalb des Dielektrikums, welches von der umgebenden dielektrischen Abschirmung eingeschlossen wird, auf ein Minimum reduziert wird, und er schließt ferner vorimprägnierte Kabel ein, bei welchen die Stoßräume nicht unbedingt mit einer Verbindung gefüllt sind, er schließt aber nicht gasgefüllte Kabel ein, die Gegenstand der zugehörigen Patentanmeldung P (Anwaltsakte 70 115) vom

gleichen Tage sind.

Es ist schwierig, ein nicht-tropfendes Kabel /non-draining cable/ zu konstruieren, bei welchem die Möglichkeit des Abwanderns oder Laufens der Verbindung unter allen möglichen Betriebsbedingungen, einschließlich ttberlastungsbedingungen, vermieden wird, da ein solches Kabel unweigerlich und von Haus aus unflexibel sein würde oder die Eigenart oder Beschaffenheit der Verbindung so sein würde, daß ein völliges Imprägnieren, wie oben definiert, oder eine zufriedenstellende Vorimprägnierung nicht erzielbar sein würde₀

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den geringen; De trag von Abwanderung der Verbindung, welcher bei nicht-tropfenden Kabeln vorkommen kann, wie sie zur Zeit auf dem harkt erhältlich 3ind, zu reduzieren.

■ '■'%

109827/1355

BAD ORIGINAL

Erfindungsgemäß wird bei einem nicht-tropfenden Kabel zumindest ein Teil des Dielektrikums aus einem oder mehreren zusammengesetzten Bändern aufgebaut, welche einen Plastik- bzw. Kunststoffilm aufweisen, der an einen oder mehrere Streifen aus faserigem Isoliermaterial gebunden ist, welches mit der isolierenden Verbindung imprägniert ist.

Die bevorzugte Ausführungsform von zusammengesetztem Band besteht aus einem Kunststoffilm, der zwischen zwei Schichten aus faserigem Isoliermaterial angeordnet und an diese gebunden ist. Das faserige Material ist vorzugsweise Papier, und die Papierschicuten sind vorzugsweise an den Kunststoffilm derart gebunden, daß ein vorgespannter Schichtwerkstoff erzeugt wird. Ein solcher Schichtwerkstoff wird dadurch gebildet, daß ein stranggepreßter gesciimolzener Streifen aus Kunststoff, sobald er eine Strangpresse verläßt, zwischen zwei Papierstreifen, welche einen Teil des Schichtwerkstoffs bilden, eingefangen bzw. eingeschlossen wird.

Die Papierschichten können mit einem aktiven Material der-/enigen Gattung, wie sie in der britischen Patentschrift 1 1ö5 beschrieben ist, beladen oder gefüllt werden, d.h. mit Aluminiumoxid oder einem anderen aktiven Metalloxid, einem hydrierten Metalloxid, Hydroxid, Carbonat oder basisches Carbonat, welches scrptive Eigenschaften bzw. Fähigkeiten im Vergleich mit denen des Aluminiumoxids hat, um die Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften infolge Verunreinigung des Imprägnierungsmittels uurch Rückstände aus dem Kunststoff auf ein Mindestmaß herabzusetzen .

9 8^7/1355

Der Kunststoffilm besteht vorzugsweise aus Polyäthylen oder Polypropylen; es können alternativ aber auch Polykarbonate, Polysulfone, gesättigte lineare Polyester (z.B. Polyäthylenterephthalat), Polyphenylenoxid, Poly~4-Methylenpenten-1, PoIytßtrafluoräthylen, Äthylenpropylen-Kopolymere, fluorinierte Üthylenpropylen-Kopolymere, Polyfluorostyren oder Polyvinylcarbazol verwendet werden.

Welches auch immer die Wesensart oder Beschaffenheit des zusammengesetzten Bandes sein mag, es wird vorgezogen, Papier als faseriges Material zu verwenden und vorzugsweise ein dünneres Papier, als es normalerweise für Kabel-isolierungen verwendet wird, d.h. ein Papier mit einer Dicke von nicht mehr als 25 jum, wie beispielsweise reines Kraftpapier von isolierender QuaLität. dpulenwickelpapier mit einer Dicke von 20-25 /-im wird bevorzugt.

Zwei Ausführungsformen von nicht-tropfenden Kabeln sind zur Zeit in Gebrauch, nämlich das massenimprägnierte Kabel (k.l.lM .D.), welches ein völlig imprägniertes Kabel ist, das durch Imprägnieren der Isolierbänder an Ort und btelle auf dem Kabelleiter mit einer Verbindung hergestellt wird, die bei einer erhöhten Temperatur flüssig oder halbflüssig gemacht werden kanu, sowie der vorimprägnierte Kabeltyp, der dadurch hergestellt wird, daß die Papierbänder in einem separaten "Verfahren imprägniert werden, bevor sie auf den Kabelleiter aufgewickelt werden.

Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß es möglich ist, Verbindungen derjenigen Gattung zu verwenden, welche bei M.I.N.D.-Kabeln (massenimprägnierten nichttropfenden Kabeln) verwendet werden, um Kabel durch das Verfahren

10 9 827/1355

herzustellen, welches normalerweise bei der Herstellung von. vcrimprägnierten nicht-tropfenden Kabeln angewandt wird, Bei den abgeänderten Verfahren kann ein ausreichender Überschuß der 1*.I.:i .D.-Verbindung oder einer Gleitmittelverbindung (d.h. eine wac-"\sartige Verbindung, die einen niedrigen Reibungskoeff izienfcen Tiit sich bringt) auf den Oberflächen der vorimprägnierten Bänder getragen werden, um zumindest teilweise die Stoßräuaie zu füllen₀ Geeignete M.1.11.D.-Verbindungen sind in den britischen Patentschriften 581 830, 698 055, 757 395 und 767 836 beschrieben.

Bei nicht-tropfenden Kabeln des vorimprägnierten Typs mit verseilten Leitern ist es normal, den oder jeden verseilten Leiter des Kabels mit einer imprägnierenden Verbindung zu füllen, aber bei Kabeln dieses Typs ist es, wenn das ganze Dielektrikum aus den oben erwähnten zusammengesetzten Bändern — oder gar nur der innere Teil des Dielektrikums — aufgebaut ist, erfindungsgemäß in gewissen Fällen möglich, die Füllung des verseilten Leiters wegzulassen, da die inneren »Schichten des zusammengesetzten Bandes eine Barriere ge^en V/andern der Verbindung aus dem Dielektrikum in die Zwischenräume zwischen den üträngen des Leiters bilden.

Außerdem ist es bei beiden Typen von nicht-tropfendem %

Kabel nach der Erfindung, möglich, anstelle der Verwendung einer feat aufsitzenden Hülle über der dielektrischen Abschirmung eine gesellte Hülle zu verwenden, und zwar aufgrund des Umstarides, daß 'li.fi Gefahr des Abwände rna der VerbLndun^ in die iiäume zwischen dem ab^f-incriLrmfcen Kabelkern und der Hülle auf vernachläüsigbar geringe Anteile reduziert wLrd.

109827/1355 8AD ORIGINAL

Der Kunststoffilm wird normalerweise zu einem gaissen Grad durch den Kontakt mit der imprägnierenden Verbindung aufgedunsen bzw. aufgebläht, und,dieses Aufblähen oder Anschwellen wird zum Teil durch den Widerstand der Papierbänder gegen längung kontrolliert. Diese'Funktion ist von größerer Wichtigkeit in äußeren Teilen des Dielektrikums, da Innenteile außerdem durch die übereinanderliegenden Bänder der äußeren Teile -zurückgehalten werden. Andererseits ist das Vorhandensein eines großen Anteils von Kunststoff besonders vorteilhaft im mittleren Teil des Dielektrikums, wo die elektrische Beanspruchung am größten ist. Es a\knn· daher erwünscht sein, das Dielektrikum aus einer Anzahl unterschiedlicher zusammengesetzter Bänder zu bilden, so daß der Anteil des Dielektrikums, welcher durch Kunststoff gebildet wird, mit größer werdendem Abstand vom Kabelkern abnimmt. Die Anzahl von Stufen oder Schritten, die wünschenswert sind, wird mit der Dicke der dielektrischen Wandlung und daher mit der Betriebsspannung des Kabels größer.

Wenn es auch gewöhnlich vorgezogen wird, zumindest bei niedrigeren Spannungen das gesamte Dielektrikum aus den.:genannten zusammengesetzten Bändern aufzubauen, so kann es doch vorteilhaft sein, nur einen Teil des Dielektrikums aus solchen Bändern aufzubauen, wobei in solchen Fällen der Kest vorzugsweise aus Papierbändern gebildet wird. So kann bei einem Ausführungsbeispiel das Dielektrikum über seine ganze Länge hinweg einen inneren Teil aus dem zusammengesetzten Band und einen äußeren Teil aus Papier aufweisen; und bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann das zusammengesetzte Band nur bei der Wiederherstellung des Dielektrikums an Verbindungsstellen und .Endanschlüssen verwendet werden. Es wird gewöhnlich vorzuziehen

109827/1355

sein, das zusammengesetzte Band bei Verbindungsstellen oder Endanschlussen stets zu verwenden, ob nun das ganze ursprüngliche Dielektrikum oder ein Teil desselben aus dem zusammengesetzten Band besteht, aber die optimalen Dicken bzw. Schichtstärken der Kunststoff- und Papierschichten des zusammengesetzten Bandes, welches bei den Verbindungsstellen und Endanschlüssen verwendet wird, können von den optimalen Schichtstärken der entsprechenden Schichten im Kabel abweichen, und zwar wegen der unterschiedlichen Beanspruchungs- ä verteilung.

Bei Niederspannungs-Verbindungsstellen kann es erwünscht sein, ein zusammengesetztes Band zu verwenden, welches gekreppt worden ist, um seine Elastizität zu erhöhen und das Aufbringen auf profilierte Teile, wie beispielsweise Klemmhülsen, die sich in der Verbindungsstelle befinden können, zu erleichtern.

Wenn auch, wie angedeutet, der durch die Erfindung erzielbare Hauptvorteil die Reduzierung des radialen Abwanderns der Verbindung ist, so besteht ein zusätzlicher Vorteil darin, _Λ daß die Dicke des Dielektrikums beträchtlich reduziert werden ' kann. Die erzielte prozentuale Reduzierung wird durch die nachfolgende Tabelle veranschaulicht, die sich auf ein 33kV-M.I.N.D.-Kabel mit einem Leiter von 0,3 Qudratzöll

(185 im ) und von der in der beigffügten Zeiohnung dargestellten Konstruktion bezieht, in welcher

Pig. 1 eine weggeschnittene Draufsicht und Mg. 2 einen .oierschnitt des Kabels zeigt.

1 0 9 R2 7/1355

20515

In der Zeichnung ist 1 ein Leiter, 2 und 4 sind halbleitende Abschirmungen, 3 ist das Dielektrikum, 5 ist ein Binder, welcher die Kerne zusammenhält, 6 ist eine Metallhülse bzw. ein Metallmantel und 7 ein schützender Kunststoff-Außenmantel:

Wanddioke der Isolierung in mm	Lamelle	Papier	Reduktion der Ge samtwanddicke in $	$> dielektrische Wandung, die
Gesamt	0 1.4 3.1 5.2	6.8 4.8 . 2.5 0	0 9 18 24	lamellenarfcig ist
6.8 6.2 5.6 5.2	o 22 55 100

Bin weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kabels besteht darin, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient des überlappten zusammengesetzten Bandes weniger von demjenigen des Imprägnierungsmittels abweicht als derjenige des herkömmlichen Papierbandes· Das bedeutet, daß beim Erhitzen eine geringere Tendenz besteht, Imprägnierungsmittel aus dem Dielektrikum herauszuquetschen. Die Verwendung eines zusammengesetzten Bandes vermindert somit den Verlust an Imprägnierungsmittel durch Formabweiohung infolge des Ausdehnungekoeffizienten ebenso wie durch Absickern unter Schwerkraft. '

109827/1355

Die Erfindung "betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die im einzelnen — oder in Kombination — in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind.

Patentansprüche

10982 7/1355

Claims

- 10 -

Patentansprüche

licht-tropfendes Kabel mit mindestens einem metallischen Leiter, der von einem geschichteten Dielektrikum umgeben ist, welches mit einer nicht-tropfenden Imprägnierverbindung imprägniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum zumindest teilweise aus einem oder mehreren zusammengesetzten Bändern aufgebaut ist, welches bzw. welche einen Kunststofffilm aufweist bzw. aufweisen, der an einen oder mehrere streifen aus faserigem Isoliermaterial gebunden ist.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oder jedes zusammengesetzte Band aus einem Kunststoffilm besteht, der sandwichartig zwischen zwei Streifen aus faserigem Isoliermaterial eingelegt und an dieses gebunden ist, welches mit einem nicht-tropfenden imprägnierenden Verbundstoff imprägniert ist.

3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oder jedes zusammengesetzte Band ein vorgespannter Schichtwerkstoff ist.

4. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige Isoliermaterial Papier ist.

5ο Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier reines Kraftpapier mit Isolierqualität ist.

109827/1 355

6. Kabel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die eine Papierschicht eines zusammengesetzten Bandes mit aktivem Aluminiumoxid oder mit einem anderen aktiven Metalloxid," einem hydrierten Metalloxid, Hydroxid, Karbonat oder einem "basischen Karbonat geladen "bzw. gefüllt ist, welches sorptive Fähigkeiten im Vergleich zu denjenigen des Aluminiumoxids hat.

7* Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Leiter- | abschirmung oder einer dielektrischen Abschirmung oder beiden, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Abschirmung aus mindestens einer Schicht von lamelliertem Band aufgebaut ist, welches demjenigen ähnlich ist, das zur Bildung des ganzen Dielektrikums oder eines Teils desselben verwendet wird, welches in geeigneter Weise metallisiert und/oder mit leitendem Material beladen oder gefülltist.

8. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum mindestens zwei unterschiedlieh zusammengesetzte Bänder enthält, derart, daß der Anteil des Dielektrikums, welcher durch Kunststoff gebildet wird, mit zunehmender Entfernung vim Kabelleiter abnimmt. "

9. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem der Leiter ein verseilter Leiter ist und das zusammengesetzte Band zumindest den inneren Teil des Dielektrikums über die gesamte Länge des Kabels hinweg bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume des Leiters von imprägnierender Verbindung frei sind.

1 0 9 ^p ? 7 / 1 3 5 5

10. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß dessen Mantel gewellt ist.

11. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Teil des Dielektrikums, welcher durch dag zusammengesetzte Band gebildet wird, einen Teil des Dielektrikums aufweist, der bei der Herstellung einer Verbindungsstelle oder eines Endanschlusses wiederhergestellt worden ist.

12 β Kabel nach Anspruch. 11 für die Verwendung¹ bei niedriger Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß das zusammengesetzte Band in der Verbindungsstelle oder dem Endanschluß gekreppt isto

13. Verfahren zur Herstellung eines nicht-tropfenden Kabels nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Kunststoffilm ein oder mehrere Streifen aus faserigem Isoliermaterial gebunden wird bzw. werden, daß das faserige Isoliermaterial mit einer nicht-tropfenden Imp.rägnierverbindung vorimprägniert wird, daß auf den Oberflächen der Bänder ein Überzug aus überschüssiger nicht-tropfender Verbindung oder aus einer Gleitmittelvejrbindung gebildet wird und daß das vorimprägnierte und überzogene Band direkt oder indirekt auf den Kabelleiter aufgebracht wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch,gekennzeichnet, daß der Kunststoffilm sandwiehartig zwischen zwei Streifen aus faserigem Isoliermaterial eingelegt wird, sobald dieses stranggepreßt ist, um einen vorgespannten Schichtwerkstoff zu bilden.

10982 7/1355