DE2808214A1

DE2808214A1 - Feuchtigkeitssicheres elektrisches kunststoffisoliertes hoch- oder hoechstspannungskabel

Info

Publication number: DE2808214A1
Application number: DE19782808214
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Madry
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1978-02-25
Filing date: 1978-02-25
Publication date: 1979-09-06
Also published as: DE2808214B2

Description

Feuchtigkeitsgeschütztes elektrisches kunststoffisoliertes
Hoch- oder Höchstspannungskabel Die vorliegende Erfindung betrifft ein gegen eindringende Feuchtigkeit geschütztes elektrisches kunststoffisoliertes Hoch- oder Höchstspannungskabel mit einer die Isolierung und eine darüber befindliche äußere extrudierte Leitschicht umgebenden geschlossenen metallischen Hülle.
Elektrische Energiekabel, für Mittel- oder Hochspannung ausgebildet, weisen üblicherweise einen metallischen Schirm auf, der auf der über der Kunststoffisolierung angeordneten äußeren Leitschicht angebracht ist und aus aufgelegten Drähten oder Metallbändern vorzugsweise aus Kupfer besteht. Dieser metallische Schirm, der an sich aus elektrischen Gründen vorgesehen ist, kann aber auch wie bereits bekannt (DOS l 540 430) gleichzeitig zur feuchtigkeitsdichten Hülle für die darunter befindliche Isolierung verwendet werden. Hierbei besteht die metallische Hülle aus einem längseinlaufenden, um die Kunststoffisolierung des Leiters herumgefalteten Metallband, vorzugsweise aus Kupfer, dessen Kanten einander überlappen, wobei sie im Bereich der Überlappungsstelle miteinander verlötet sind.
Schwierigkeiten ergeben sich bei dieser bekannten Konstruktion dadurch, daß sich bei Belastung des Kabels die Isolierung wesentlich stärker als die im Schichtenaufbau verwendete Metallage ausdehnt, so daß, wenn die Dehnbarkeit der an sich dichten metallischen Hülle ihre Grenzen erreicht, mit einem Aufpla-tzen zumindest der Schweiß- oder Lötstellen gerechnet werden muß. Hinzu kommt, daß durch das längseinlaufend aufgebrachte Metallband die geforderte Biegbarkeit solcher Kunststoffkabel beeinträchtigt wird, was sich insbesondere beim Auf-und Abtrommeln bzw. bei der Verlegung störend bemerkbar macht.
Als weitere Schwierigkeit kommt hinzu, daß bei Beschädigung der äußeren metallischen Hülle eindringende Feuchtigkeit auch unterhalb des Metallbandes sich in Kabellängsrichtung ausdehnen kann und im Laufe der Zeit Anlaß zu Schäden in der Isolierung gibt.
Ausgehend von diesen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein feuchtigkeitsgeschütztes elektrisches Kabel zu schaffen, das einmal trotz der im Betrieb auftretenden Wärmespiele der Isolierung seine feuchtigkeitsdichte Abschirmung beibehält und das darüberhinaus so ausgebildet ist, daß durch einen äußeren Schaden in der Abschirmung eingedrungene Feuchtigkeit in ihrer Wirkung auf einen eng einzugrenzenden Bereich beschränkt bleibt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die äußere Leitschicht Riefen oder Rillen aufweist, die ein unter Feuchtigkeitseinwirkung quell endes Material enthalten.
Bei einem so aufgebauten Kabel wird die Temperaturausdehnung der Isolierung von den Stegen aufgefangen, ein Aufplatzen der metallischen Hülle ist vermieden. Das gilt auch fiir den Fall, daß auf Grund der zu übertragenden Spannung große Isolierwanddicken erforderlich sind. Die in den Riefen oder Rillen angeordneten quellfähigen Materialien führen zu einem vollständigen Abschluß der aus den Riefen oder Rillen begrenzenden Stege und der metallischen Hülle gebildeten Kanäle1 wenn durch äußeren Schaden Feuchtigkeit die Möglichkeit hat, bis unter die metallische Hülle zu gelangen. Der Feuchtigkeitseinbruch bleibt örtlich beschränkt, er kann geortet und der Schaden durch Auswechseln eines Kabelteilstückes behoben werden.
In Durchführung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, als quellfähiges Material ein quellfähiges Pulver, z. B. nach Art der bekannten Stopfmassen auf Zellulosebasis, zu verwenden. Zum Einbringen eines solchen Pulvers in die Riefen oder Rillen hat es sich dabei als besonders vorteilhaft erwiesen, die äußere Leitschicht mit einer geeigneten Flüssigkeit, z. B. einem Siliconöl, einem aromatischen Öl oder einem anderen spannungsstabilisierenden Öl zu bespriihen und das Kabel anschließend durch eine Vorrichtung mit dem quell fähigen Pulver durchzuziehen.
In Weiterführung des Erfindungsgedankens hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn das quell fähige Pulver aus einer Cellulose besteht, der zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit unter der Einwirkung von Feuchtigkeit härtende Stoffe beigegeben werden. Zu diesen Materialien zählen beispielsweise Zement oder Gips. Auch können mit Vorteil zur mechanischen Versteifung des gequollenen Pulvers Faserstoffe oder Späne, z. B. Sägemehl, mit eingemischt werden.
Eine andere zweckmaßige Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, daß an Stelle des quellfähigen Pulvers eine quellfähige Paste verwendet wird. Diese Paste, möglichqrweise auch aus einem schäumfahigen Material hergestellt, kann auf die leitfähige Schicht aufgespritzt und durch Abstreifen in den Riefen oder Rillen verteilt werden. Werden für die Pasten, wie in Weiterführung der Erfindung ebenfalls vorgesehen, solche Flüssigkeiten verwendet, die gleichzeitig eine spannungsstabilisierende Wirkung haben, dann ergibt sich als weiterer Vorteil, daß diese spannungsstabilisierenden Stoffe mit der Zeit in die darunter befindliche Isolierung eindiffundieren. Ein Ausweichen nach draußen ist wegen der allseitig geschlossenen Metallhülle nicht mehr möglich.
Das Einbringen spannungstabilisierender Öle mittels der als Feuchtigkeitssperre wirkenden Paste hat noch den besonderen Vorteil, daß über die Paste eine höhere Stabilisatorkonzentration in das Kabel eingebracht werden kann, als es aufgrund des üblichen Extrusionsverfahrens möglich ist.
Die in der äußeren Leitschicht vorgesehenen Riefen oder Rillen können in Achsrichtung verlaufen. Sie können aber auch die Isolierung spiral- oder wendelförmig umfassen. Wesentlich ist in jedem Fall, daß die von den Stegen und der äußeren metallischen Hülle gebildeten Kanäle, solange kein Feuchtigkeitseinbruch von draußen stattgefunden hat, weitere Funktionen ausüben können. So können die Hohlräume dazu benutzt werden, die oberhalb liegende metallische Hülle auf Dichtigkeit zu prüfen, sie können aber auch dazu dienen, spannungerhöhende Gase einzuleiten, z. B. Stickstoff oder Schwefelhexafluorid, die geeignet sind, nach Diffusion in die Isolierung eine Erhöhung der elektrischen Durchschlagsfestigkeit zu bewirken.
Die metallische dichte Hülle sollte mindestens auf den Stegen dicht aufliegen, sie kann die Stege aber auch leicht eindrücken, ohne daß es zu einer Beeinträchtigung des nach der Erfindung erzielten Effektes kommt. Wesentlich ist, daß in jedem Fall ein Abstand zu den übrigen Teilen der äußeren Leitschicht besteht, so daß die bei Wärmespielen im Laufe des Betriebes auftretenden radialen Ausdehnungen der aus einem thermoplastischen oder thermoelastischen Material bestehenden Isolierung nicht zu einer Beschädigung der an sich feuchtigkeitsdichten Hülle führen.
Zur Verbesserung der Flexibilität eines nach der Erfindung aufgebauten elektrischen Kabels kann es vorteilhaft sein9 als äußere metallische Hülle einen sogenannten Wellmantel mit einer Schrauben- oder Parallelwellung zu verwenden. Diese Hülle beeinträchtigt die Flexibilität des Kabels dann nicht mehr. Das Kabel kann in üblicher Weise auf- oder abgewickelt werden, ohne daß es zu einer Beschädigung in der Feuchtigkeitssperre kommt.
Die Erfindung sei an Hand des in der Fig. als Ausführungsbeispiel dargestellten einadrigen Hochspannungskabels näher erläutert.
Der aus einer Vielzahl von miteinander verseilter Einzeldrähten bestehende Leiter l ist von der inneren Leitschicht 2 überdeckt, die für einen Ausgleich der durch die Einzeldrähte gebildeten Unregelmäßigkeiten der Oberfläche sorgt. Über der inneren Leitschicht 2 befindet sich die Isolierung 3, z. B. aus einem vernetzbaren oder thermoplastischen Polyäthylen, dessen Wand stärke entsprechend der zu übertragenden Spannung ausgewählt ist. Mit 4 ist die die Isolierung überdeckende äußere Leitschicht bezeichnet, die so extrudiert ist, daß Rillen oder Riefen 5 sowie diese begrenzende Stege 6 gebildet werden. Die darüber befindliche äußere Metallhülle 7 besteht beispielsweise aus einem flach gewellten Metallmantel. Dieser Mantel liegt dicht auf der Oberfläche der Stege 6 auf, so daß ein Zwischenraum gebildet wird, der das schematisch gezeichnete quellfähige Material 8 enthält. Oberhalb der geschlossenen Hülle 7 ist als mechanischer äußerer Schutz der aus Polyäthylen oder Polyvinylchlorid bestehende Mantel 9 angeordnet.
Die Herstellung eines so aufgebauten Kabels kann so vor sich gehen, daß auf den Leiter 1 zunächst die innere Leitschicht und dann die Isolierung aufextrudiert werden. Die äußere Leitschicht 4 wird ebenfalls durch Extrusion aufgebracht, und zwar so, daß Rillen 5 bzw. Stege 6 gebildet werden.
Diese Ausbildung der äußeren Leitschicht läßt sich durch entsprechende Formgebung der Spritzwerkzeuge leicht erreichen.
Beim Aufbringen der z. B. als Wellmantel ausgebildeten äußeren metallischen Hülle 7 wird die Ader entweder mit einer Flüssigkeit, z. B. Siliconöl, besprüht und dann durch einen Behälter mit dem quell fähigen Pulver gezogen, so daß die Pulverteilchen im Bereich der Rillen oder Riefen 5 haften.
Abweichend hiervon kann es mitunter auch vorteilhaft sein, die Flüssigkeit mit dem quell fähigen Pulver zu einer Paste zu vermengen, die dann auf die Ader aufgespritzt und durch Abstreifen entsprechend verteilt wird. Im Laufe der Zeit kann dann die in der Paste enthaltene Flüssigkeit in die Isolierung eindringen. Die dadurch entstehenden Hohlräume in der Paste werden bei Wassereintritt zunächst das Wasser durchlassen, quellen dann aber zu, so daß Wasser nicht weiter geleitet werden kann, der Schaden vielmehr örtlich beschränkt bleibt.

Claims

Patentansprüche Feuchtigkeitsgeschütztes elektrisches kunststoffisoliertes Hoch- oder Höchstspannungskabel mit einer die Isolierung und eine darüber befindliche äußere extrudierte Leitschicht umgebenden geschlossenen metallischen Hülle, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschicht Riefen oder Rillen aufweist, die ein unter Feuchtigkeitseinwirkung quellendes Material enthalten.
2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das quellfähige Material aus einem an sich bekannten quellfähigen Pulver, etwa auf Zellulosebasis, besteht.
3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das quellfähige Material aus einer quellfähigen Paste besteht.
4. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das quell fähige Material aus einem schäumfähigen Werkstoff besteht.
5. Kabel nach Anspruch l oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Riefen oder Rillen in Achsrichtung verlaufen.
6. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Riefen oder Rillen die Isolierung wendelförmig umfassen.
7. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülle auf den die Riefen oder Rillen begrenzenden Stegen dicht aufliegt oder sogar ein wenig hineingedrückt ist.
8. Kabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als äußere metallische Hülle ein sogenannter Wellmantel mit Parallel- oder Schraubenwellung dient.
9. Kabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Aufliegen der Hülle auf den Steten bewirkten längsgerichteten Kanäle zusätzlich ein Schutzgas enthalten.
10. Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Paste spannungstabilisierende Zusätze enthält.