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Mit wärmebeständigem Kunststoff isoliertes Starkstromkabel
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mit Muffe fUr erhöhte Betriebstemperaturen Die Erfindung betrifft
ein für den Betrieb mit erhöhter Temperatur geeignetes, mit wärmebeständigem Kunststoff
isoliertes Starkstromkabel mit wenigstens einer Verbindungs- oder Abzweigmuffe,
die eine die freigelegten Adern aufnehmende, zur Kontaktierung der elektrischen
Leiter eingerichtete Klemme, ein diese umgebendes Kunststoffgehäuse und Abdichtungseinrichtungen
aufweist.
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Der steigende Bedarf an elektrischer Energie setzt leistungsfähigere
Verteilernetze voraus. Hierzu ist man an einer stärkeren Belastbarkeit möglichst
verlustarmer Übertragungs strecken interessiert und daher bemUht, fUr elektrische
Kabel und Leitungen Isolierungen mit möglichst hoher Wärmebeständigkeit und möglichst
geringen VeE lusten einzusetzen. Dies bedeutet fUr elektrische Kabel mit einer Kunststoffisolierung,
daß Isolierungen auf der Basis der bisher Ublichen thermoplastischen Kunststoffe,
wie Polyvinylchlorid und Polyäthylen, in zunehmendem Maße durch wärmeformbeständigere
Isolierungen ersetzt werden müssen. Die Verwendung solcher warmrormbestltndiger
Isolierstoffe
bringt Jedoch besondere Schwierigkeiten mit sich hinsichtlich der Erzielung einer
feuchtigkeitsdichten Kabel- oder Leitungsverbindung unter Verwendung der bisher
Ublichen Garnituren.
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FUr elektrische Kabel und Leitungen mit einer Aderisolierung aus Polyvinylchlorid
haben sich Kabelgarnituren bewährt, die im wesentlichten aus einem Gießharzkörper,
beispielsweise aus einem Gießharz auf der Basis von Polyurethan- oder Äthoxylinharzen,
bestehen. Um bei derartigen Garnituren eine Haftung des Gießharzkörpers an der Isolierung
aus Polyvinylchlorid sicherzustellen, ist es bekannt, (DT-AS 10 62 784) auf die
Aderisolierung eine Kleberzwischenschicht aus einem Polyvinyl-Mischpolymerisat aufzubringen,
das als drittes Monomeres Maleinsäure enthält.
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Ferner ist es bekannt (DT-AS 10 54 528) die Abdichtung von Garnituren,
insbesondere Verbindungsmuffen oder dergleichen, aus kalthärtenden Gießharzen fUr
elektrische Kabel und Leitungen mit Kunststoftummantelung, insbesondere aus Polyäthylen
oder mit Blelummantelung, dadurch besser abzudichten, daß auf die von Gießharz zu
umgebenden Enden der Kabel oder/und Leitungen Ringscheiben aus synthetischem Kautschuk
aufgepreßt sind, welche einen Uberzug aus Streichharz, z.B. aus pastenförmigen Epoxydharzen,
aufweisen, das mit dem synthetischen Kautsohuk eine Verbindung eingeht, wobei der
die Ringscheiben bedeckende ueberzug aus Streichharz auch die anschließenden Enden
der Isolierung des Kabels oder der Leitungen umfassen kann. Infolge des apolaren
Charakters und des großen Wärmeausdehnungekoeffizienten der für den Betrieb mit
erhöhter Temperatur geeigneten Isolierstoffe bereitet es Jedoch Schwierigkeiten,
mit herkömmlichen Mitteln eine feuchtigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Gießharzkörper
und der Aderisolierung sicherzustellen. Derartige Isolierstoffe oder Formmassen
etwa auf der Basis von fithylen- und/oder Propylen-Polymerisaten, Mischpolymerisaten
oder Mischungen derselben sind beispielsweise FR-PS 1 141 019 oder DT-OS 27 17 093
sowie z.B. auch DT-OS 25 54 802 entnehmbar.
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Um auch bei mit derartigen Isolierstoiren isolierten elektrischen
Knbeln und Leitungen eine feuchtigkeitsdichte Abdichtung der einen Gießharzkörper
aufweisenden Kabelgarnitur zu gewährleisten, ist es auch bekannt (IYI'-AS 17 65
558) zwischen der Aderisolierung em dem Gießharzkörper einen auf die Aderisolierung
auRgeschrumpften ,schlauch aus Polyvinylchlorid anzuordnen, auf den eine Klebeschicht
aus einem Polyvinyl-Mischpolymerisat aufgebracht ist, das als drittes Monomeres
Maleinsäure enthält. Es hat sich aber gezeigt, daß derartige Kabel wegen der höheren
Betriebstemperaturen sich nicht mit den herkömmlichen Muffentechniken verbinden
lassen, da die bekannten Muffen bei Lastspielen mit höheren Temperaturdifferenzen
den Klemmbereich der Muffe gegen längs bzw. aus dem Kabel einlaufendes Wasser nicht
genügend abdichten. Dies trifft unter anderem auch für die vorausgehend geschilderte
Muffe zu, bei welcher zwar die Adern mittels der aufgeschrumpften Schläuche umfänglich
abgedichtet sind, womit aber eine zuverlässige Abdichtung des Muffeninneren, insbesondere
des Klemmenbereiches, gegen - etwa bei Verletzung des Kabelmantels - längs bzw.
aus dem Kabel eindringendes Wasser nicht mit ausreichender Sicherheit gewtihrleistet
ist. Trotz der ortung Der Schlauchoberfläche am Gießharz liegen nämlich die Schlauchinnenflächen
der Oberfläche der Kabeladern nur mit der vorgegebenen Schrumpfspannung an, wobei
ein Hindurchsickern von Wasser in den Spaltraum zwischen Schlauchinnen-und Aderoberfläche
bis zum dem Bereich der Leiterverbindungsklemme nicht auszuschließen ist, das dort
zur Bildung von Kriechströmen fUhren und/oder Kurzschluß verursachen kann. Ferner
wird die zum Aufschrumpfen der Schläuche erforderliche Wärmebehandlung bei dieser
bekannten, im Ubrigen auf kaltem Wege aufgebrachten bzw. erstellten Kabelverbindung
als Nachteil empfunden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit wärmebeständigem
Kunststoff isoliertes, für den Betrieb mit erhöhter Temperatur und somit erhöhter
tibertragungsleistung geeignetes Starkstromkabel mit wenigstens einer mit geringem
Aufwand herstellbaren Verbindungs- oder Abzweigmuffe zu schaffen, deren Inneres
mit großer Sicherheit gegen das Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet ist,
t;o
daß die Betriebssicherheit und die fUr den langzeitigen Betrieb bei erhöffter Übertragungsleistung
und Temperatur erforderliche Längswasserdichtheit der Kabelstrecke auch in Verbindung
mit den hierbei als Isolierung bzw. Ummantelung verwendeten, im verarbeiketon, gf.
vernetzten, Zustand hochtemperatur-formbestindigen sohle bei tiefen Temperaturen
biegbaren Isolierstoffen gewährleisitzt ist. Ausgehend von einem Starkstromkabel
der eingangs umrissenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemüß dadurch gelöst, daß
in dem Muffengehäuse an jedem Ein- bzw. Ausgang eine äußerlich etwa tonnenförmige
Dichtpackung so angeordnet ist, daß sie mit ihrem kabelseitigen Bereich den ein
Stück in die Muffe vorragend abgesetzten Endbereich des Kabelmantels und mit ihrem
klemmenseitigen Bereich die einzelnen Adern, der Ader- und Manteloberfläche gut
anhaftend, umfaßt.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung der Dichtpackung
derart, daß sie unmittelbar am Gehäuseein- bzw. -ausgang sowohl an dem Endbereich
des in das Muffeninnere hereingerUhrten Kabelmantels als auch an der Oberfläche
der Isolierung der einzelnen Adern, die Zwischenräume zwischen diesen ausfüllend,
gut anhaftet, ist ein Eindringen von Feuchtigkeit in das Muffeninnere verläßlich
verhindert und die erforderliche Betriebssicherheit solcher Kabel bzw.
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einer daraus gebildeten Kabelstrecke trotz der hierbei unvermeidlichen
großen Temperaturdifferenzen und Dehnungs-Lastspiele zuvor lässig gewährleistet.
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In bevorzugter AusfUhrung der Erfindung weist die Dichtpackung einen
dauerplastischen oder elastischen Kern auf, der aus einem in Schnur- oder Bandform
um den betreffenden Kabelmantel-Endbereich bis zum Gehäuseein- oder -ausgang sowie
den angrenzenden Abschnitt der freigelegten Kabeladern gewickelten und in die Kabel
zwickel eingebrachten form- und wärmebeständigen, haftfähigen Material quf der Basis
von Polyisobuthylen, Silikonkautschuk, Buthylkautschuk oder dergleichen Stoffen
bzw. Mischungen derselben gebildet ist.
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Eine solche Dichtpackung läßt sich sowohl im Herstellerwerk als auch
auf freier Strecke mit geringem Aufwand bilden und am betreffenden Muffenein- oder
wobei sich Jedwede Wärmebehnndlung
erübrigt. In weiterer Ausgestaltung
der Erfindung ist es ferner vorteilhaft, wenn der Kern der Dichtpackung mit einer
diesen umfassenden, aus unter Vorspannung aufgebrachternselbstve schweißenden oder
nur elastischen Isolierband gewickelten DruckhUlle versehen ist, da diese zufolge
des auf die Kernoberfläche ausgeübten Druckes zur allseitigen guten Haftung der
Dichtpackung an den von ihr umschlossenen Kabelmantel- bzw. Aderoberflächen beiträgt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es besonders vorteilhaft,
wenn bei dem erfindungsgemäßen Starkstromkabel mit Muffe die elektrischen Leiter
in einem die Aderisolierung bildenden, unvernetzten, bis Uber 150 OC hochwärmebeständigen
und bis unter - 10 OC geschmeidig biegsamen, thermoplastischen Isolierstoff auf
Polypropylenbasis eingebettet sind, der einen Schmlezindex unter (),)5 g/10 min,
gemessen nach DIN-53 735 bei 190 OC und 2,16 kg Belastung, aufweist. Dieser Isolierstoff
weist in einem hervorragenden Maße alle für den Betrieb mit erhöhter Temperatur
erforderlichen Eigenschaften im unvernetzten Zustand auf, so daß sich bei der Kabelfertigung
der zusätzliche Schritt der Vernetzung der Aderisolierung erübrigt, und die aus
einem solchen Isolierstoff gebildete Aderisolierung besitzt eine Oberfläche, die
sich zur dauerhaften, längswasserdichten Haftung der erfindungsgemäßen Dicht packung
gut eignet. Auch ist die daraus gebildete Isolierung selbst bei tiefen Temperaturen
bis zu mehr als - 30 °C gut biegbar, so daß eine Verlegung des erfindungsgemäßen
Starkstromkabels auch unter extremen Witterungsbedingungen möglich ist.
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In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist die Aderisolierung
aus einer überwiegend, vorzugsweise mehr als 80 Gew.%, Propylen enthaltenden Isoliermischung
von Polypropylen und Niederdruck-Polyäthylen und/oder Athylen-Co- oder Mischpolimerisat
sowie ggf. Verarbeitungs- und/ader Stabilisierungszusätzen und Farbstoffen gebildet,welche
Mischung sich besonders gut verarbeiten, insbesondere um elektrische Leiter zu gut
verseilbaren Starkstromleitungen oder Kabeladern extrudieren läßt, die die vorausgehend
geschilderten Eigenschaften des zur Bildung der Aderisolierung verwendeten Isolierstoffffl
aufweisen.
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Nach einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausrührungsform der Erfindung
ist die Aderisolierung aus einem vernetzten Polyolefin, vorzugoweine Polyäthylen,
gebildet, wobei die erfindungsgemäß ausgebildete und. in dem Muffengehäuse angeordnete
Dichtpackung in gleicher vorteilhafter Weise die feuchtigkeitssichere Abdichtung
der Muffe bzw. des Kabels auch unter den durch den Betrieb mit erhöhter Temperatur
und tlbertragungsleistung erschwerten Bedingungen zuverlässig bewirkt.
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Um eine fUr alle in Betracht gezogenen Betriebstemperaturen ausreichende
Wärmebeständigkeit. Formbeständigkeit und entsprechendes Tieftemperaturverhalten
auch der äußeren Itabelteile im Einklang mit der Aderisolierung zu gewährleisten
bzw. zugleich auch die für den Betrieb mit höheren Spannungen erforderlichen Bedingungen
zu erfililen, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ferner vorteilhaft,
wenn die Adern in einer hochwärmebeständigen und bis unter - 10 0C biegbaren AderumhUllung
auf Polypropylen- oder Therpolymerbasis eingebettet sind, die von einem wILrmebestä.ndigen
und bis unter - 10 °C biegbaren Kunststoffmantel umschlossen ist, sowie auch, wenn
Jeder elektrische Leiter und/oder die Kabel- oder Aderisolierung als Feldbegrenzung
mit einem warmfesten, elektrisch leitfiiiiigen Kunststoff beschichtet ist, zur Schaffung
eines für den Betrieb mit erhöhter Temperatur geeigneten Mittel- oder ijochspannungskabel
mit entsprechender Muffenverbindung.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Muffengehäuse
an Jedem Ein- bzw. Ausgang mit einem den Kabelmantel umfassenden Ringansatz und
im Inneren mit einer bis zur Innenfläche seiner Wandung reichenden, die Klemme mit
den Kabeladern und die Leicht packung sowie die Endbereiche des Kabelmantels völlig
umschließenden, isolierenden, haft fähig dauerplastischen FUllung auf Zweikomponentengießharz-
bzw. Gießharzbitumen-Basis versehen Eine solche FUllung, die sowohl zur mechanisohen
als auch zur elektrischen Festigkeit der Verbindungs- oder Abzweigmuffe sehr wesentlich
beiträgt, kann bei entsprechender Abdichtung in diese als vorgefertigter Gießharzkörper
eingesetzt oder durch Ausgießen des Hohlraumes der Muffe gebildet sein, wobei der
Ringansatz am jeweiligen Ein- bzw. Ausgang
des Mu££engehauses das
betreffende Kabelende rührt und - ggf. bis zum Erhärten der Füllung - in der gewUnschten
Lage hält.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Dicht packung entsprechend
dem Querschnittsprofil des Kabels bzw. der klemmgerecht gespreizten Adern, beispielsweise
kreuz-, ring-, sektor-, s-, z- oder achtförmig vorgeformt. Die Verwendung vorgerormter
Dichtpackungen, die sich seitlich über das Kabelende bzw. zwischen die gespreizten
Adern - vor dem Schließen und FUllen der Muffengehäuseteile - auf- bzw.
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einschieben lassen, hat sich als äußerst vorteilhaft und zeitsparend
erwiesen. Eine den Kern der Dichtpackung vorzugsweise umschließende Druckhülse erhöht
die Formbeständigkeit der Dichtpackung und den die Ausfüllung aller Zwischenräume
und die feuchtigkeitsdichte Anhaftung der Dichtmasse an der Kabel- bzw. Aderoberfläche
gewährleistenden radialen Druck und somit die Zuverlässigkeit der Abdichtung.
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Nach der weiteren Erfindung ist es ferner vorteilhaft, wenn die Dichtpackung
aus einer Masse gebildet ist, die außer den Basisstoffen oder -stoffgemischen auch
noch ein Plastisol, wie Polybuten sowie Füllstoffe und/oder Deflegmatoren, z. B.
Kreide bzw. Aerosil, und Stabilisatoren, beispielsweise Ruß, enthält. Die aus solchen
stoffen oder Stoffgemischen gebildete Dichtpackung besitzt die für den vorgesehenen
Verwendungszweck wUnschenswerten Eigenschaften, wie insbesondere der Adhäsion an
den Oberflächen der im wesentlichen apolaren Isolierstoffe erhöhter Wärmebeständigkeit
sowie die erforderliche Formbeständigkeit bei ausreichender Elastizität oder Dauerplastizität
in hervorragender Weise. Die die Dichtpackung bildende Masse läßt sich durch entsprechende
Auswahl der hierbei benutzten Stoffe bzw. von deren Anteilen an. die jeweiligen
Erfordernisse anpassen.
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Die Erfindung schafft somit ein kunststoffisoliertes Kabel mit besonders
guten elektrischen und thermischen Eigenschaften, das im gesamten Betriebstemperaturbereich
und darüber hinaus bis mehr als 150°C den mit bisher üblichen Kunststoffen isolierten
Kabeln bei
etwa gleicher elektrischer Festigkeit in mechanischer
Hinsicht deutlich Uberlegen ist. Das erfindungsgemäße Kabel erlaubt im Dauerbetrieb
Leitertemperaturen von 90 OC und gestattet somit eine hohe Strombelastbarkeit bzw.
Reserven für örtlich begrenzte ungünstige Umgebungstemperaturen und bietet zugleich
aufgrund der zulässigen Notbetriebstemperaturen von mehr als 130°C kurzfristig hohe
tIberlastungsmöglichkeiten. Zudem ist auch das niedrige Temperaturverhalten des
erfindungsgemä.ßen Kabels hervorragend, so daß ein Kabelverlegen auch bei Temperaturen
bis weit unter - 10 OC möglich ist. Zugleich gewährleistet die erfindungsgemäße
Muffenausbildung in Verbindung mit einer entsprechend ausgewählten besonderen Dichtmasse
auch bei derartigen Kabeln,die sich wegen der höheren zulässigen Betriebstemperaturen
nicht mehr mit herkömmlichen Muffentechniken verbinden lassen, trotz der hierbei
auftretenden höheren Temperaturdifferenzen und den sich daraus ergebenden, erschwerten
Temperaturdehnungs- und Kontraktionsbedingungen den absolut feuchtigkeitssicheren
Verschluß des Muffeninneren, insbesondere des unter diesen extremen Bedingungen
durch Feuchtigkeit wegen der damit verbundenen Kurzschlußgefahr am meisten gefährdeten
Klemmenbereiches.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten
Ausfährungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 - teilweise
im Längsschnitt - ein erfindungsgemäßes Starkstromkabel mit einer die Enden zweier
Abschnitte desselben verbindenden Muffe; Fig. 2 einen Querschnitt nach II - II der
Fig. 1.
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Das in der Zeichnung veranschaulichte, fUr den Betrieb mit erhöhter
Temperatur und somit erhöhter Ubertragungsleistung bestimmte, kunststoffisolierte
Kabel 1 besteht aus zwei miteinander mittels einer Verbindungsmuffe 2 durchverbundenen
Abschnitten. Das Kabel 1 weist vier Adern 3 auf, deren Segmentleiter mit einer hochwärmebeständigen
Isolierung 3a, z. B. einem unvernetzten Polypropylen-Isolierstoff oder einem vernetzten
Polyolefin, versehen, und gemeinsam
In einer entsprechenden Adermühlung
eingebettet sowie von einem sichend warmfesten Kunststoffmantel 4, vorzugsweise
ebenfalls aus einem Polypropylencompound, umschlossen sind. Die von AderumhUllung
und Mantel 4 freigelegten Adern 3 sind mittels einer Klemme 5 durchverbunden, die
zum abisolierfreien Kontaktieren der Leiter eingerichtet ist, beispeisweise mit
die Aderisolierung durchdringenden Frässchrauben oder Anspitzen von in Isolierstoff
festgelegten Leiterbrücken. Klemme 5 und Adern 3 sind von einem sich bis Uber das
jeweilige Ende des Kabelmantels 4 erstreckenden Muffengehause 6 umgeben, das im
Bereich jedes Muffenein- bzw. -ausganges mit einem Ringansatz 11 sowie in seinem
Inneren mit einer elektrisch isolierenden, haftfähigen FUllung 9 versehen ist, die
das Gehäuseinnere restlos und spaltfrei ausfüllt. Die FUllung 9 kann als mehrteilig
vorgefertigter Körper aus einer entsprechenden Gießharzbitumenmischung oder in dem
mit einer solchen durch verschließbare Füllöffnungen 10 ausgegossenen Muffengehäuse
6 nach dessen Zusammenschluß gebildet sein, Der beiderends vorgesehene Ringansatz
11 des Muffengehäuses 6 bildet eine gute FUhrung und Halterung des jeweiligen Endbereiches
12 des Kabelmantels 4 am betreffenden Ein- bzw. Ausgang des Muffengehäuses 6.
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Wesentlich ftir die Gewährleistung der Betriebssicherheit des Kabels
bei erhöhter Ubertragungsleistung und dementsprechend erhöhter Leitertemperatur
und den sich daraus ergebenden zahlreichen Wechselspielen von Ausdehnung und Kontakt
ion ist die Anordnung einer besonders ausgebildeten Dichtpackung 7 am Ein- bzw.
Ausgang des Muffengehäuses 6. Jede Dichtpackung 7 ist aus einer dauerplastischen
oder elastischen Masse, die hinsichtlich ihrer besonders guten Haftfähigkeit an
der Oberfläche der Aderisolierung 3a bzw. des Kabelmantels 4 ausgewählt bzw. zusammengesetzt
ist, so ausgebildet, daß sie sich mit ihrem äußeren oder kabelseitigen Bereich Uber
den ein StUck innerhalb des Muffengehäuses 6 abgesetzten Endbereich 12 des Kabelmantels
4 und mit ihrem inneren der Klemme 5 zugekehrten Bereich ein Strick Uber die freigelegten
Kabeladern 3 erstreckt und - deren Zwischenräume bzw. Zwickel restlos ausfüllend
- den betreffenden Oberflächen gut,feuchtigkeitsdicht anhaftet, In der hier
gezeigten
AusfUhrungsform weist jede Dichtpackung 7 einen aus ausreichend formbeständiger
haftfähiger Masse mit dem Querschnittsprofil der gespreizten Adern entsprechenden
Ausnehmungen in äußerlich etwa tonnenförmiger Gestalt vorgefertigten Kern 13 auf,
der umfänglich von einer elastischen Hülle 8 aus selbstverschweißendem oder nur
elastischen Band umschlossen ist. Diese, beispielsweise aus thylen-Propylen-Rubber-Band
bestehende HUlle Ubt auf die Oberfläche des Packungskerns 8 sich auf dessen Inneres
Ubertragende radiale Druckkräfte aus, welche bewirken, daß die den Kern 13 der Packung
bildende Dichtmasse in alle etwa noch vorhandenen Zwischen-oder Hohlräume, diese
restlos ausfUllend, gedrückt wird und den betreffenden Oberflächen,insbesondere
der Aderisolierung Da aber auch des Kabelmantels 4, gut anhaftet, um diese absolut
feuchtigkeitssicher abzudichten. Mit dieser, auch unter schwierigen Betriebsbedingungen
verläßlichen, feuchtigkeitsdichten Abdichtung der Geh.iuseein- bzw. -ausgänge ist
jedwede Möglichkeit eines Eindringens von Wasser längs des Kabels in das Muffeninnere
und insbesondere zu dem am meisten gefUhrdeten Klemmenbereich wirksam verhindert
und die langzeitige Betriebssicherheit einer aus dem erfindungsgemäßen Kabel mit
Muffe zusammengesetzten Hochtemperatur-Kabelanlage erhöhter Ubertragungsleistung
in einem hohen Maße gewährleistet.
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L e e r s e i t e