DE2220318A1

DE2220318A1 - HIGH VOLTAGE CABLES WITH LAYERED PAPER INSULATION

Info

Publication number: DE2220318A1
Application number: DE19722220318
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Jacobsen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-04-21
Filing date: 1972-04-21
Publication date: 1973-11-08
Also published as: DE2220318B2

Description

Hochspannungskabel mit geschichteter Papierisoierung Zur Übertragung elektrischer Energie mit hohen Spannungen werden in der Regel solche Kabel verwendet, deren Isolierung aus lagenweise aufgebrachten Papierbändern aufgebaut und mit einem flüssigen Isoliermittel getränkt ist. Um hierbei die Isolationseigenschaften der Isolierung an den Verlauf der elektrischen Feldstärke zwischen dem spannungs führenden Leiter und dem geerdeten Kabelschirm bzw. dem geerdeten Kabelmantel anzupassen, kann die Isolierung aus Schichten unterschiedlichen Isolierpapiers aufgebaut werden. Bei einem bekannten Kabel dieser Art werden zur Isolierung Papiersorten mit unterschiedlicher Durchlässigkeit für das Tränkmittel'eingesetzt, wobei das Isolierpapier mit der geringsten Durchlässigkeit in unmittelbarer Berührung mit dem Leiter und dasjenige Isolierpapier mit der größten Durchlässigkeit in den äußeren Lagen der Isolierung angeordnet ist (DT-PS 361 046). Da getränkte Isolierpapiere mit sehr geringer Durchlässigkeit eine größere elektrische Durchschlagsfestigkeit aufweisen als getränkte Isolierpapiere mit größerer Durchlässigkeit, erfolgt bei diesem bekannten Kabel eine Staffelung der verwendeten Papiersorten nach ihrer Durchschlagsfestigkeit.High voltage cable with layered paper insulation for transmission electrical energy with high voltages, such cables are usually used, whose insulation is made up of paper tapes applied in layers and with a is soaked in liquid isolating agent. In order to improve the insulation properties of the Isolation to the course of the electric field strength between the live Adapt the conductor and the earthed cable shield or the earthed cable sheath, the insulation can be built up from layers of different insulating paper. In a known cable of this type, paper grades with different types of insulation are used Permeability for the impregnating agent used, the insulating paper with the lowest permeability in direct contact with the conductor and that Insulation paper with the greatest permeability in the outer layers of the insulation is arranged (DT-PS 361 046). Because soaked insulating paper with very low permeability have a higher dielectric strength than impregnated insulating paper with greater permeability, this known cable is staggered the types of paper used according to their dielectric strength.

Bei einem anderen bekannten Hochspannungskabel mit geschichteter Papierisolierung werden Isolierpapiere mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten eingesetzt, wobei das Isolierpapier mit der größten Dielektrizitätskonstante unmittelbar über dem Leiter angeordnet ist und die unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten durch unterschiedliche Verdichtung der Zellulose und damit durch unterschiedliche Erhöhung des Raumgewichtes der Isolierpapiere erzielt werden (DT-PS 486 837).In another known high voltage cable with layered paper insulation insulation papers with different dielectric constants are used, where the insulating paper with the largest dielectric constant is immediately above the conductor is arranged and the different dielectric constants by different compaction of the cellulose and thus by different increase the density of the insulating paper can be achieved (DT-PS 486 837).

Weiterhin ist es bekannt, die größere elektrische Beanspruchung der Papierisolierung in Leiternähe und die geringere elektrische Beanspruchung der Papierisolierung in Leiterferne in der Weise auszunutzen, daß der innere Teil der Isolationsschicht aus fest um den Leiter gewickelten imprägnierten Papierbändern und der äußere Teil der Isolierschicht aus Papiergarn besteht (DT-PS 383 550). Furthermore, it is known that the greater electrical stress on the Paper insulation close to conductors and the lower electrical stress on the paper insulation away from the conductor in such a way that the inner part of the insulation layer made of impregnated paper tapes wrapped tightly around the conductor and the outer part the insulating layer consists of paper yarn (DT-PS 383 550).

Bei der Konstruktion von Hochspannungskabeln sind mit zunehmender Ubertragungsspannung und zunehmender Ubertragungsleistung nicht nur der Verlauf der elektrischen Feldstärke innerhalb der Isolierung, sondern auch die Ubertragungsverluste zu berücksichtigen, die quadratisch mit der Betriebsspannung oder der übertragenen Leistung ansteigen. Demnach ist bei Kabeln mit hoher Ubertragungsspannung an sich die Verwendung verlustarmer Isolierpapiere anzustreben. Die Verwendung derartiger Isolierpapiere wird jedoch dadurch eingeschränkt, daß verlustarme Papiere in der Regel eine geringe dielektrische Festigkeit aufweisen und somit bei hohen Ubertragungsspannungen zu einer relativ dicken Isolierung führen.In the construction of high voltage cables are increasing with Transmission voltage and increasing transmission power not only the course the electric field strength within the insulation, but also the transmission losses to take into account the quadratic with the operating voltage or the transmitted Increase in performance. Accordingly, cables with a high transmission voltage per se to strive for the use of low-loss insulating paper. The use of such However, insulating paper is limited by the fact that low-loss papers in the Usually have a low dielectric strength and thus at high transmission voltages lead to a relatively thick insulation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hochspannungskabel zu schaffen, das sich bei hoher Übertragungsleistung und hoher Übertragungsspannung durch eine geringe dielektrische Verlustleistung auszeichnet.The invention is based on the object of a high-voltage cable create that with high transmission power and high transmission voltage characterized by a low dielectric power loss.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Hochspannungskabel mit lagenweise aufgebrachter, getränkter Papierisolierung aus, bei dem für die Papierisolierung unterschiedliche Isolierpapiere vorgesehen sind und bei dem die inneren Lagen der Papierisolierung aus einem Isolierpapier mit hoher Durchschlagsfestigkeit bestehen. Gemäß der Erfindung bestehen die übrigen Lagen der Papierisolierung aus einem Isolierpapier mit niedrigem dielektrischen Verlustfaktor.To solve this problem, the invention is based on a high-voltage cable with soaked paper insulation applied in layers, with the one for the paper insulation different insulating papers are provided and in which the inner layers of the Paper insulation consist of insulating paper with high dielectric strength. According to the invention, the remaining layers of the paper insulation consist of an insulating paper with low dielectric dissipation factor.

Bei dem neuen Hochspannungskabel werden die für die Isolierung verwendeten Isolierpapiere sowohl hinsichtlich ihrer dielektrischen Festigkeit und damit ihrer Durchlässigkeit für das Tränkmittel als auch hinsichtlich ihres dielektrischen Verlustfaktors ausgesucht und eingesetzt. Für das in Leiternähe verwendete Isolierpapier wird in erster Linie eine hohe Durchschlagsfestigkeit gefordert, um mit einer möglichst geringen Wandstärke dieser Isolierschicht den Bereich größter elektrischer Beanspruchung der Papierisolierung zu erfassen. The new high-voltage cables are those used for insulation Insulating papers both in terms of their dielectric strength and thus their Permeability for the impregnating agent as well as with regard to its dielectric loss factor selected and used. For the insulating paper used near the conductor, in First and foremost, a high dielectric strength is required in order to be able to use a low wall thickness of this insulating layer the area of greatest electrical stress the paper insulation.

Erst in zweiter Linie wird für diese Isolierpapiere auch ein möglichst kleiner dielektrischer Verlustfaktor angestrebt.Only in the second place is one possible for these insulating papers aim for a low dielectric loss factor.

Demgegenüber wird für den äußeren, volumenmäßig wesentlich größeren und damit hinsichtlich der Verlustleistung des Kabels bedeutenderen Anteil der Papierisolierung ein Isolierpapier vorgesehen, bei dem es vor allem auf einen möglichst -kleinen dielektrischen Verlustfaktor ankommt; erst in zweiter Linie wird der Durchschlagsfestigkeit, die so groß wie möglich, und der Porosität, die so niedrig wie möglich gewählt wird, Beachtung geschenkt. Durch diese zielstrebige Auswahl der Isolierpapiere nach hoher Durchschlagsfestigkeit und nach niedrigen dielektrischen Verlusten und durch die Verwendung dieser Isolierpapiere in den entsprechend beanspruchten Gebieten der Kabelisolierung entsteht ein Hochspannungskabel, das insgesamt eine hohe Durchschlagsfestigkeit pro Zentimeter und geringe dielektrische Verluste aufweist und für üb.ertragungsspannungen von etwa 400 bis zu 750 kV geeignet ist. Die erzielbare Durchschlagsfestigkeit beträgt beispielsweise bei einer Stoßbeanspruchung von 1/50 /us 130 kV/mm am Leiter; der dielektrische Verlustfaktor liegt zwischen 1,4 und 1,6 . 10 Ein Ausführungsbeispiel des neuen Hochspannungskabels wird anhand der Figur im folgenden näher erläutert.In contrast, for the outer one, it is much larger in terms of volume and thus a significant proportion of the paper insulation with regard to the power loss of the cable an insulating paper is provided, with which it is mainly on a small as possible dielectric loss factor matters; only in the second place is the dielectric strength, which is as large as possible and the porosity which is chosen as low as possible, Pay attention. Through this single-minded selection of insulating papers for higher Dielectric strength and after low dielectric losses and by the Use of these insulating papers in the areas of the correspondingly claimed Cable insulation creates a high-voltage cable that has an overall high dielectric strength per centimeter and has low dielectric losses and for transmission voltages from about 400 up to 750 kV is suitable. The achievable dielectric strength is for example, with a shock load of 1/50 / us 130 kV / mm on the conductor; the dielectric loss factor is between 1.4 and 1.6. 10 An embodiment of the new high-voltage cable is explained in more detail below with reference to the figure.

Die Figur zeigt ein Einleiter-Ölkabel, dessen hohler, aus Profildrähten aufgebauter Leiter 1 zunächst mit einer als Leiterglättung dienenden Schicht 2 aus Karbonpapier umwickelt ist. Darüber ist die aus Bändern aufgesponnene und nach Fertigstellung mit einem Isolieröl getränkte Papierisolierung aufgebracht, die aus der inneren Schicht 3 und der äußeren Schicht 4 besteht. Die Papierisolierung ist ihrerseits von der als Schirm dienenden, leitfähigen Papierfolie 5 umgeben. The figure shows a single-conductor oil cable, its hollow one, made of profiled wires constructed conductor 1 initially with a layer 2 serving as a conductor smoothing Is wrapped in carbon paper. Above it is the one spun from ribbons and after completion with an insulating oil soaked paper insulation applied from the inner Layer 3 and the outer layer 4 consists. The paper insulation is in turn surrounded by the conductive paper film 5 serving as a screen.

Darüber ist der Bleimantel 6 aufgepreßt, der gegebenenfalls von einer nicht näher dargestellten Druckschutzwendel, einem Korrosionsschutz und dem Kunststoffaußenmantel 8 umgeben ist.Over the lead jacket 6 is pressed, which may be of a pressure protection coil, not shown in detail, a corrosion protection and the plastic outer jacket 8 is surrounded.

Der hohle Leiter 1 des Einleiter-Ölkabels ist mit einem Isolieröl 7 gefüllt, das durch die Fugen der Profildrähte des hohlen Leiters in die Papierisolierung gelangen kann und beim Betrieb des Kabels je nach der vorhandenen Betriebstemperatur in die Papierisolierung einströmt oder aus dieser herausgedrückt wird.The hollow conductor 1 of the single-core oil cable is covered with an insulating oil 7 filled, that through the joints of the profile wires of the hollow conductor in the paper insulation can reach and when operating the cable depending on the existing operating temperature flows into the paper insulation or is pushed out of it.

Die innere Schicht 3 der Papierisolierung, die etwa 1/4 des Durchmessers der gesamten Papierisolierung erfaßt, besteht aus einem Isolierpapier mit möglichst hoher Durchschlagsfestigkeit, um mit einer möglichst geringen Schichtdicke einen möglichst großen Bereich hoher elektrischer Feldstärke zu erfassen. Demgegenüber besteht die äußere Schicht 4, die sich über den gesamten übrigen, elektrisch nicht so hoch beanspruchten Bereich der Papierisolierung erstreckt, aus einem Isolierpapier mit möglichst geringem dielektrischen Verlustfaktor, um einen möglichst geringen dielektrischen Verlustfaktor für die gesamte Papierisolierung sicherzustellen. Hierbei wird für das Isolierpapier der äußeren Schicht erst in zweiter Linie auf eine hohe Durchschlagsfestigkeit und möglichst geringe Porosität geachtet.The inner layer 3 of paper insulation that is about 1/4 the diameter the entire paper insulation recorded, consists of an insulating paper with as possible high dielectric strength in order to achieve a to capture the largest possible area of high electric field strength. In contrast If the outer layer 4, which extends over the entire rest, does not exist electrically so highly stressed area of the paper insulation extends from an insulating paper with the lowest possible dielectric loss factor in order to achieve the lowest possible ensure dielectric dissipation factor for the entire paper insulation. Here for the insulating paper of the outer layer is only secondarily to a high one Dielectric strength and the lowest possible porosity are respected.

Anstelle der beschriebenen Abstufung der Papierisolierung in zwei Schichten kommt auch eine Abstufung in mehr als zwei Schichten in Frage.Instead of the described gradation of paper insulation in two Layers can also be graded into more than two layers.

1 Anspruch 1 Figur1 claim 1 figure

Claims

Patent claim high-voltage cable with layers applied, soaked Paper insulation, with different insulation papers for paper insulation are provided and the inner layers of the paper insulation from an insulating paper exist with high dielectric strength, characterized in that the remaining Layers (4) of paper insulation made of low-dielectric insulation paper Loss factor exist.

L e r s e i t e