DE2635135A1

DE2635135A1 - Elektrisches kabel

Info

Publication number: DE2635135A1
Application number: DE19762635135
Authority: DE
Inventors: Douglas Wade Glover; Jun Henry Otto Herrmann
Original assignee: AMP Inc
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 1975-08-04
Filing date: 1976-08-04
Publication date: 1977-02-24
Also published as: JPS5220283A; GB1493227A; FR2320619A1; BR7604847A; NL7608617A; ES450194A1

Description

I'ATENTANWALTE
Dr, phil. G. B.HAGEN Dipl.-Phys. W. KALKOFF HOOO MÜNCHEN 71 (SoIIn)

Franz-Hals-Straße 21
Tel. (089)796213,795431

AMP 3619

München, 26. Juli 1976 sch

AMP Incorporated Eisenhower Boulevard Harrisburg, Pa. (V.St.A.)

Elektrisches Kabel

Priorität: 4. Aug. 1975; V.St.A.; Nr. 601 700

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kabel, insbesondere zum Führen hoher Spannungen.

Ein elektrisches Kabel zum Führen hoher Spannungen muß so ausgelegt sein, daß in der Isolation des Kabels keine Spannungsbelastungen auftreten, die zu einem Durchbruch der Isolation führen könnten; ferner dürfen außerhalb der Kabelisolation keine Koronaentladungen auftreten.

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Bayerische Vereinsbank 823101 Postscheck 54782-809

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Es sind zwar brauchbare Konstruktionen zum Beseitigen von Spannungsbelastungen bekannt; aber bei bekannten Maßnahmen zum Verhindern von Koronaentladungen,ζ. B. durch Vorsehen einer Kabelisolation mit großem Durchmesser oder Verwendung von Werkstoff mit hoher Dielektrizitätskonstante als Kabelisolation, treten die Nachteile auf, daß das erhaltene Kabel erstens zu teuer und zweitens zu starr ist.

Bei anderen bekannten Kabeln ist ein Innenleiter von einem Dielektrikum aus Druckluft oder einem anderen Druckgas umgeben, wobei der Innenleiter kein oder nur eine sehr dünne Lage massives Dielektrikum trägt.

Bei solchen Kabeln bildet die Druckluft bzw. das Druckgas den ganzen Widerstand des Kabels gegen einen Zusammenbruch aufgrund von Spannungsbelastungen und eine Koronaentladung, und somit muß die Luft oder das Gas in einem starken undurchlässigen Außenmantel enthalten sein, wodurch die Steifigkeit und die Herstellungskosten des Kabels beträchtlich erhöht werden.

Das elektrische Kabel nach der Erfindung, mit einem Innenleiter und einem diesen umschließenden massiven Dielektrikum, ist gekennzeichnet durch einen staubdichten Außenmantel, der das massive Dielektrikum mit Abstand umgibt, und durch ein Abstandsglied aus dielektrischem Werkstoff zwischen dem massiven Dielektrikum und dem Außenmantel zur Aufrechterhaltung des Abstands zwischen diesen, wobei der Zwischenraum zwischen dem massiven Dielektrikum und dem Außenmantel drucklose Luft enthält»

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Bei dem Kabel nach der Erfindung ist der Innenleiter somit durch ein zweiteiliges Dielektrikum isoliert, wobei jeder Teil desselben eine beachtliche Isolation bildet, und zwar durch das massive Dielektrikum und die zwischen diesem und dem Außenmantel eingeschlossene Luft, die aufgrund der staubdichten Beschaffenheit des Außenmantels relativ rein ist und somit im Vergleich zur Atmosphäre außerhalb des Außenmantels eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante hat.

Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung besteht das Abstandsglied aus dielektrischem Werkstoff, z. B. aus Polyäthylen, dessen Dielektrizitätskonstante im wesentlichen gleich derjenigen von Luft ist.

Das Abstandsglied ist entweder einstückig mit dem massiven Dielektrikum oder gesondert ausgebildet.

Bevorzugte Ausbildungen des Abstandsglieds bestehen entweder aus einer Mehrzahl Ringelemente, die von dem massiven Dielektrikum getragen werden, einem einzigen Schraubenkörper, der einen kontinuierlichen Flansch mit konstantem Radius bildet, aus einem Balg mit am massiven Dielektrikum anliegenden Abschnitten kleinen Durchmessers und am Außenmantel anliegenden Abschnitten großen Durchmessers, oder aus einem Iuftenthaltenden festen Schaum.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Pig. 1 eine Perspektivansicht des Kabels nach

der Erfindung, wobei ein Teil weggebrochen ist;

Fig. 2 einen Längsschnitt eines Teils des

Kabels nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt eines Teils eines

zweiten Kabels nach der Erfindung; und

Fig. 4 ein Diagramm, in dem die Spannungsbe

lastung E über der Entfernung D von der Längsachse des Kabels aufgetragen ist.

Nach den Fig. 1 und 2 umfaßt das Kabel 1 einen zylindrischen Innenleiter 2, bestehend aus drei Kupferdrähten 3, die in einem extrudierten zylindrischen Mantel 4 aus kohlenstoffimprägnierten Polyäthylen eingeschlossen sind. Es ist selbstverständlich, daß auch andere halbleitende oder hochohmige Werkstoffe für den Mantel 4 verwendbar sind.

TJm den Innenleiter 2 ist eine extrudierte zylindrische Lage aus Polyäthylen festhaftend vorgesehen, die ein massives Dielektrikum bildet.

Ein staubdichter oder staubhindernder Außenmantel 6 aus luftdurchlässigem Polyestergewebe umgibt die Lage 5 mit Abstand und verhindert das Eindringen von Staub und Schmutz von

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außen in die in einem Zwischenraum 7 zwischen der Lage 5 und dem Außenmantel 6 befindliche Luft, wodurch die Dielektrizitätskonstante der drucklosen Luft im Zwischenraum 7 relativ hoch gehalten wird.

Der Außenmantel 6 wird in "bezug auf die Lage 5 im erforderlichen Abstand durch ein Abstandsglied 8 in Form eines einzigen Schraubenkörpers aus Polyäthylen, der einen kontinuierlichen Plansch mit konstantem Radius bildet, gehalten. Polyäthylen wird für das Abstandsglied 8 verwendet, weil seine Dielektrizitätskonstante im wesentlichen gleich derjenigen der drucklosen reinen Luft im Zwischenraum 7 ist.

Fig. 2 zeigt das Kabel 1 von Fig. 1 in gebogenem Zustand, woraus ersichtlich ist, daß das Kabel 1 biegsam ist. Die Außenkanten des Abstandsglieds 8 brauchen nicht mit dem Außenmantel 6 anhaftend verbunden zu sein und sind in bezug auf den Außenmantel 6 frei beweglich, so daß das Kabel 1 gebogen werden kann.

Das Kabel 9 nach Fig. 3 ist dem Kabel nach den Fig. 1 und ähnlich.

Das Kabel 9 unterscheidet sich jedoch dadurch vom Kabel 1, daß das Abstandsglied ein Polyäthylenbalg 10 ist, der Abschnitte 11 kleineren Durchmessers, die an der Lage 5 anliegen, sowie Abschnitte 12 größeren Durchmessers, die am Außenmantel 6 anliegen, aufweist. Der Balg 10 ist entweder mit der Lage 5, dem Außenmantel 6, beiden oder keinem von beiden anhaftend verbunden.

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In Pig. 4 ist die Spannungsbelastung E über dem Abstand D von der Längsachse eines Kabels, z. B. des Kabels 1 oder 9» aufgetragen.

Die höchste Spannungsbelastung tritt auf der Außenfläche des Innenleiters 2 auf und verringert sich logarithmisch durch die Dicke des massiven Dielektrikums 5.

Ein plötzlicher Belastungsanstieg tritt an der Außenfläche des Dielektrikums 5 auf, und zwar auf einen unter dem Belastungepegel der Außenfläche des Innenleiters 2 liegenden Pegel, der auch niedriger als der Durchbruchspegel der Luft ist.

Dann nimmt die Belastung wiederum logarithmisch durch die Dicke des aus druckloser Luft bestehenden Dielektrikums 7 auf einen Pegel am Außenmantel 6 ab, der nicht hoch genug ist, um eine Koronaentladung in der relativ staubreichen Luft außerhalb des Außenmantels 6 zu erzeugen.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß sowohl das massive Dielektrikum 5 als auch das aus druckloser Luft bestehende Dielektrikum 7 eine ausreichende Isolation für den Innenleiter 2 bilden und daß ein Weglassen oder eine Größenreduktion eines der Dielektrika sich nachteilig auf die Leistung des Kabels auswirken würde.

Das massive Dielektrikum 5 dient im Prinzip dazu, die Isolation für das Kabel 1 zu bilden und dem Kabel einen relativ großen effektiven Durchmesser zu geben, wodurch

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die Gefahr eines Zusammenbruchs aufgrund von Spannungsbelastungen verringert wird, während das Luft-Dielektrikum dazu dient, die Gefahr einer Koronaentladung um das Kabel 1 zu verringern.

Patentansprüche:

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Claims

ΑΗΡ 3619 - 8 - Patentansprüche

1. Elektrisches Kabel mit einem Innenleiter und einem diesen umschließenden massiven Dielektrikum, gekennzeichnet durch einen staubdichten Außenmantel (6), der das massive Dielektrikum (5) mit Abstand umgibt, und durch ein Abstandsglied aus dielektrischem Werkstoff zwischen dem massiven Dielektrikum (5) und dem Außenmantel (6) zur Aufrechterhaltung des Abstands zwischen diesen, wobei der Zwischenraum (7) zwischen dem massiven Dielektrikum (5) und dem Außenmantel (6) drucklose Luft enthält.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsglied (8) eine Mehrzahl Ringelemente umfaßt, die von dem massiven Dielektrikum (5) getragen werden.

3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsglied (8) ein einzelner Schraubenkörper ist, der einen kontinuierlichen Plansch mit konstantem Radius bildet.

4. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsglied (8) ein Balg (10) mit am massiven Dielektrikum (5) anliegenden Abschnitten (11) kleinen Durchmessers und am Außenmantel (6) anliegenden Abschnitten (12) großen Durchmessers ist.

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5. Ka"bel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das Abstandsglied (8) eine luftenthaltende Masse aus festem Schaum ist.

6. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter (2) einen Verbundaufbau aus einer Mehrzahl Leiter (5), die in einem zylindrischen Mantel (4) aus halbleitendem oder hochohmigem Werkstoff eingeschlossen sind, umfaßt.

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