DE2940193A1 - Laengswasserdichtes, kunststoffisoliertes starkstromkabel, insbesondere mittel- oder hochspannungskabel - Google Patents

Description

• Längswasserdichtes, kunststoffisoliertes Starkstromkabel,
• insbesondere Mittel- oder Hocnspannungskabel Die Erfindung betrifft ein längswasserdichtes Starkstromkabel, insbesondere Mittel- oder Hochspannungskabel nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Sie eignet sich besonders für solche Starkstromkabel, die zum Verlegen auf durch Wassereinbrüche gefährdeten Strecken, in Gewässern oder in der See bestimmt sind.
• Kunststoffisolierte StarkstromRabel sind üb irberwcise mit einem wasserdichten Außenmantel versehen, welcher die Feuchtigkeit der Umgebung von der Kabeliscl.erun, fern halt. Bei Verletzung des Außenmantels knn jedoch Feuchtigkeit in das Kabel eindringen, was an Kunststoff - insbesondere Polyäthylen - isolierten Kabeln oder Kabeladern den als Bäumchenbildung bekannt gewordenen Effekt hervorruft, welcher zur Zerstörung des Kabels führen kann. Diese Gefahr ist besonders groß bei in Wasser verlegten Kabeln. Aber auch aus Gründen der Garniturensicherheit und zur Verhinderung von Korrosion am Leiter ist die Ausbreitung von Wasser in den Hohlräumen des Kabels, wie insbesondere im vieldrähtigen Leiter sowie unter dem Mantel, im Bereich der üblicherweise aus zahlreichen metallischen Drähten oder aus Drahtgeflecht bestehenden Abschirmung äußerst unerwitnscht.
• Aus der Fernmeldetechnik sind iängswasserdichte Kabel bekannt, bei denen die Hohlräume zwischen den Fernmeldeadern oder -Bündeln mit einem Petrolat gefüllt sind, welches die Ausbreitung von Wasser im Kabelinneren verhindert. Solche Petrolatsfüllungen sind jedoch für Energiekabel, die im Betrieb zufolge der Stromwärme wesentlich höhere Temperaturen erreichen, ungeeignet. Es ist auch schon ein Starkstromkabel bekannt (FR-OS 25 77 689), bei dem unter dem Mantel eine Schicht eines quellfähigen, gegebenenfalls durch Rußzusatz leitfähigen Pulvers auf Zelluloseesterbasis angeordnet ist, welches im Falle der Beschädigung des Mantels die Ausbereitung von Wasser im Kabel verhindern soll. Diese Anordnung hat sich jedoch in der Praxis als unzureichend erwiesen, da mit dieser Maßnahme eine mögliche Ausbreitung des in das Kabel innere eingedrungenen Wassers längs des Leiters in keiner Weise verhindert wird. Es kann Jedoch am Leiter zur Korrosion sowie an der Isolierung, insbesondere wenn diese aus unverletztem oder vernetzten Polyäthylen besteht, zur Bäumchenbildung von Innen her führen, wenn das Eindringen von Wasser oder Feuchtigkeit unbemerkt bleibt. Über das Leiterinnere gelangt die durch die Isolierung hindurchdiffundierte Feuchtigkeit oder durch Schadstellen eindringendes Wasser schließlich zum Innenraum der Garnituren, was zu Kurzschlüssen und Uberschlägen im Garniturenbereich führen kann.
• Der Erfindung liest die Aufgabe zugrunde, ein mit Sicherheit längswasserdichtes Starkstromkabel zu schaffen, bei dem etwaiges Eindringen von Wasser sogleich erkennbar und die Leckstelle leicht zu orten ist. Diese Aufgabe wird mit der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind mit den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben, von welchen der Anspruch 2 eine Einrichtung des Kabels für die Anzeige und Ortung eines Lecks betrifft.
• Die Ansprüche 3, 4 und 5 betreffen die Anordnung und Ausbildung der hierfür bestimmten Kontrolladern bei mehradrigen kabeln bzw. bei einem Einleiteukabel, und die Ansprüche 6 und 7 bevorzugte Ausbildungen der die Längswasserdichtheit des Kabel gewährleistenden quellfähigen Schichten.
• Der wesentliche Vorteil der Erfindung, welche bei allen Arten von Starkstromkabeln anwendbar ist, bei denen es auf absolute Wasserdichtheit ankommt, liegt vor allem darin, daß im Falle des Auftretens einer Leckstelle, z.B. zufolge einer Beschädigung des wasserdichten Außenmantels, nicht allein die Ausbreitung des dadurch eindringenden Wassers sowohl innerhalb als auch außerhalb der Isolierung wirksam verhindert, sondern dies auch sogleich angezeigt wird, so daß sich der Schaden leicht orten und reparieren läßt.
• Weitere Vorteile ergeben sich aus der sinnvollen Anordnung der das Kabel in Längsrichtung abdichtenden Schichten quellfähigen Materials, insbesondere Pulvers derart, daß eine Verbreitung von Wasser in allen hierfür anfälligen Bereichen des Kabels weitgehend ausgeschlossen ist, sowie aus der Verwendung eines durch Wassereinwirkung quellfähigen Pulvers zur Bildung dieser Schichten, das sowohl ausreichend wärmebeständig und mit dem Leiter- und Isoliermaterial verträglich als auch besonders dauerhaft sowie gegen Zersetzung durch Mikroorganismen unempfindlich ist.
• Nachstehend ist die Erfindung an Hand von in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei weitere Einzelheiten und Vorteile derselben angeführt sind.
• In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausflhrungsform eines Einleiter-Hochspannungskabels im Querschnitt; Fig. 2 ebenfalls im Querschnitt eine Ausführungsform eines mehradrigen Mittel- Spannungskabels nach der Erfindung und Fig. 5 in vergrößerter Ansicht eine Leck- Kontroll und-Ortungsader eines solchen Kabels.
• Das in Fig. 1 dargestellte Einleiterkabel 18 weist einen vieldrähtigen Kabelleiter 1 mit einer Leiterglättung 2 aus leitfähigem Kunststoff auf, der von einer Isolierung 4 aus Kunststoff, beispielsweise vernetztes oder unvernetztes Polyäthylen, mit einer unfänglichen Feld begrenzung 3 sowie einer Abschirmung 5 unter einem wasserdichten Außenmantel 6 umschlossen ist.
• Unter der Leiterglättung 2 ist in und an dem Kabelleiter 1 eine diesen in der Längsrichtung gegen Feuchtigkeit und Wasser abdichtende Schicht 15 eines bei den dort auftretenden hohen Temperaturen beständlgen Pulvers angeordnet, das die Hohlräume wie insbesondere die Spalt- und Zwickel-Räume zwischen den einzelnen Leiterdrähten weitgehend ausfüllt und bei Einwirkung von Feuchtigkeit, besonders von Wasser quillt, so daß es dann eine diese Hohlräume gegen ein weiteres Vordringen von Wassers oder Feuchtigkeit dicht verschließende Barriere bildet. Das diese Schicht 15 bildende Material kann in Pulverform vor oder während der Verseilung der Leiterdrähte zum Kabelleiter 1 aufgebracht oder durch einen nachträglichen Sprüh- und Blasvorgang gebildet und von der unmittelbar darüber extrudierten Leiterglättung 2 umschlossen werden.
• Ähnlich wie am Leiter 1 ist auch an der umfänglichen Abschirmung 5 unter dem wasserdichten äußeren Kunststoffmantel 6 eine Schicht 14 aus quellfähigem Pulver angeordnet, welches die Räume zwischen den Abschirmungsdrähten ausfüllt und somit auch in diesen Kabelbereich eine Ausbreitung von etwa nach einer mechanischen Beschädigung des Außenmantels 6 eindringendem Wasser dadurch verhindert, daß es in Kontakt mit diesem quillt, so daß auch in den Zwischenräumen der Abschirmung eine für Wasser und Feuchtigkeit undurchdringliche Barriere entsteht.
• Die Schichten 14 bzw. 15 quellfähigem Materials sind aus einem Pulver eines Dichtmittels auf organischer Basis gebildet, das bei allen Betriebstemperaturen des Kabels ausreichend wärmebeständig, dauerhaft und mit dem Kunststoff der Isolierung verträglich ist. Als besonders vorteilhaft hat sich hierfür die Verwendung eines Zelluloseäthers, z.B.
• Carboxymethylzellulose, und/oder eines der in Wasser quellenden Polysaccaride wie Guarkernmehl, oder auch eines Polyacrylamides in Pulverform erwiesen, weiche Stoffe die gewünschten Eigenschaften in hervorragender Weise besitzen.
• Wie in Fig. 1 gezeigt, ist zusarnmen mit den Schirmdrähten der Abschirmung 5 zwischen dem Außenmantel 6 und der' Isolierung 4 unmittelbar umgebenden Feldbegrenzung 4 aus leitfähigem Kunststoff und/oder Wickellagen von Rußpapier oder dergleichen sowie gegebenenfalls einer drucknachgiebigen Polsterschicht z.B.
• aus Kreppapier, zumindest ein Paar von Leck- Kontroll und- Ortungsadern 7, 8 angeordnet. Diese sind mit einer Isolierung 9 versehen, die aus dem gleichen Isolierstoff wie die Isolierung 4 des Kabels 18 bestehen kann, wobei jedoch bei jeweils einer Ader jedes Paares die Isolierung 9 in Abständen perforiert ist, so daß in das Kabel eingedrungenes Wasser zu deren Leiter gelangt und eine Kontaktbrücke bildet, welche zur Anzeige und Ortung der betreffenden Leckstelle benutzt wird.
• Hierzu ist vorzugsweise ein Ende der Leck- Kontroll und- Ortungsadern 7 bzw. 8 jedes Paares zusammengefaßt und das andere Ende dieser Adern 7, 8 für den Anschluß an ein Warn- bzw. Leckortungsgercit 10 oder dergleichell Kontrollsystem eingerichtet.
• Hierbei dient die voll isolierte Kontrollader 8 zur Ergänzung des Stromkreises einer solchen Einrichtung. Für den genannten Zweck ist ein Paar von Kontrolladern 7, 8 ausreichend. Es kann jedoch die Ansprechsicherheit der Leckmeldeeinrichtung eines solchen Kabels auf etwa eindringende Feuchtigkeit durch Anordnung einer Anzahl gleichmäßig verteilter Paare sclcher Kontrolladern 7, 8 erhöht werden.
• Eine Kontrollader 7 mit perforierter Isolierung 9, welche in regelmäßigen Abständen, z.B. von 100 mm, mit vorzugsweise gegeneinander versetzten Durc}.brechungen 12 ausgebildet ist, ist in Fig. 5 dargestellt. Die Funktionstüchtigkeit, aber auch der Herstellungsaufwand für eine solche Leck- Kontroll und- Ortungsader 7 erhöhen sich mit der Anzahl von Durchbrechungen je Längeneinheit derselben.
• Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind funktionsmäßig gleichartige Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. Das gezeigte mehradrige Starkstromkabel 19 mit Einzelabschirmung 5 der einzelnen Kabeladern 20 unterscheidet sich von der AusfUhrungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 vor allem dadurch, daß die Leck-Kontroll und- Ortungsadern 7, 8 in den Zwickelräumen 11 der Starkstromkabeladern 20 angeordnet sind, welche Zwickelräume 11 mit Papiertrensen oder einer einfachen Füllmischung aus einem Gummi- oder Kunststoff-Regenerat gefüllt sein können. Bei Papiertrensen wird eine mantelnahe Lage der Kontrolladern 7, 8, hingegen bei einer Füllmischung eine Anordnung derselben mit geringerem Abstand von der zentralen Achse des Kabels 19 bevorzugt. Die Ausbildung der Kontrolladern 7,8 ist jedoch in beiden Fällen gleich wle bei dem Einleiterkabel gemäß Fig. 1 Auch bei dem mehradrigen Starkstromkabel 19 ist der Kabelleiter 1 jeder Ader 20 mit einer Schicht 15 quellfähigen Pulvers ausgebildet. Hingegen wird bei einem mehradrigen Starkstromkabel 19 die Anordnung einer quellfähigen Schicht 14 unmittelbar unter dem Adermantel 16 jeder Starkstromader 20 im Bereich der Einzelabschirmung derselben bevorzugt, womit ein wirksamer Schutz jeder Kabelader 20 für sich bewirkt wird. Hierbei kann sich die zusätzliche Anordnung einer solchen Dichtmittelschicht im Bereich der Kabelbewehrung 17, unmittelbar innerhalb des Außenmantels 6 erübrigen, zumal etwa von außen in die Zwickelräume 11 eindringendes Wasser schnell zu einer Leckanzeige über die oder eine der dort angeordneten Kontrolladern 7 mit perforierter Isolierung 9 führt, noch ehe das Wasser de vorzugsweise mittels einer metallischen Folie wasserdicht ausgebildeten Mantel 16 jeder Kabelader 20 angreift.
• Somit schafft die Erfindung für alle Anwendungsfälle von durch Grund- Fluß- oder Seewasser gefährdeten Starkstromkabeln ein solches mit eingebauter Leckmeldeeinrichtung, in dessen an sich Spalträume aufweisenden Bereichen die Ausbreitung eingedrungenen Wassers wirksam hemmende bzw. verhindernde Dichtmittelschichten 14 bzw. 15 angeordnet sind.

Claims (1)

1. Ansprüche: 1. Längswasserdichtes Starkstromkabel, insbesondere Mittel-oder Hochspannungskabel,mit wenigstens einem mehrdrähtigen, kunststoffisolierten Kabelleiter, einer Leiterglättung aus leitfähigem Kunststoff, einer Feldbegrenzung an der Oberfläche der oder jeder Isolierung und einer umfänglichen metallischen Abschirmung sowie mit einem wasserdichten äußeren Mantel, wobei als Längsabdichtung innerhalb des Mantels eine sich über die ganze Kabellänge erstreckende Schicht eines bei Feuehtigkeitseinwirkung quellenden Pulvers angeordnet ist, d a d u r c h g e -k e n n z e t c h n e t, daß innerhalb des Kabelmantels (6) eine sich über die ganze Kabellänge erstreckende Leekmeldeeinriehtung angeordnet ist, die wenigstens ein Paar kunststoffisolierter Leck- Kontroll und- Ortungsadern (7 bzw. 8) geringen Querschnitts umfaßt, von welchen die Isolierung (9) der einen Kontrollader (7) in Abständen perforiert ist, und daß in oder an dem bzw. jedem Kabelleiter (1) eine Schicht (15) eines wärmebeständigen und quellfähigen Materials angeordnet ist, welches bei Zutritt von Feuchtigkeit aufquillt und so das Vordringen von Feuchtigkeit weitgehend verhindert.

   2. Starkstromkabel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß ein Ende der Leck- Kontroll und- Ortungsadern (7 bzw. 8) jedes Paares zusammengefaßt und das andere Ende dieser Adern (7, 3) für den Anschluß an ein Warn- bzw. Leckortungsgerät (10! oder dergleichen Kontrollsystem eingerichtet ist.

   5. Starkstromkabel nach Anspruch 1 oder 2, mit mehreren Starkstromadern, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß je eine der Kontrolladern (7, 8) in einem der Zwickelräume (11) der Starkstromadern (20) eines mehradrigen Kabels (19) angeordnet ist.

   4. Starkstromkabel nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kontrolladern (7, 8) in die Abschirmung (5) eines Einleiterkabels (18) eingebaut sind, wobei wenigstens zwei dieser Adern einander gegenüberliegend, bzw. eine Anzahl solcher Aderpaare in gleichmäßiger Verteilung angeordnet sind.

   5. Starkstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß von jedem Kontrolladerpaar die eine Ater (S) über ihre ganze Länge durchgehend mit dem gleichen Isolierstoff wie die Starkstromadern bzw. das Einleiterkabel, z.B. Polyäthylen, voll isoliert ist, vmd die andere Ader (7) in der gleichen Weise isoliert, die Isolierung (9) jedoch in regelmäßigen Abständen, z.B. von 100 mm, mit vorzugsweise gegeneinander versetzten Durchbrechungen (12) ausgebildet, in deren Bereich der Kontrolleiter (13) dieser Ader (7) freigelegt ist.

   6. Starkstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c b n e t, daß die quellfähige Materialschicht (15) des oder jedes Kabelleiters (1), sowie auch die unter dem Außenmantel des Kabels bzw.

   dem Mantel (16) jeder Kabelader angeordnete Schicht (14) aus einem in Wasser quellrähigen Pulver eines Dichtmittels auf organischer Basis gebildet ist.

   7. Starkstromkabel nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das quellfähige Dichtmittel der längsabdichtenden Schichten (14 bzw. 15) des Kabels aus einem Zelluloseäther wie Carboxymethylzellulose und/oder einem der in Wasser quellenden Polysaccaride wie Guarkernmehl oder aus einem Polyacrylamid-Pulver zusammengesetzt ist.