DE3110498A1

DE3110498A1 - Kunststoffisoliertes, feutigkeitsgeschuetztes energiekabel"

Info

Publication number: DE3110498A1
Application number: DE19813110498
Authority: DE
Inventors: Martin Dr.-Ing. 3012 Langehagen Völker
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1981-03-18
Filing date: 1981-03-18
Publication date: 1982-10-07

Description

Kunststoffisoliertes, feuchtigkeitsgeschütztes Energiekabel
Die vorliegende Erfindung betrifft ein kunststoffisoliertes elektrisches Energiekabel, insbessndere für Mittel- oder Hochspannung, mit einem über der äußeren Leitschicht angeordneten Schirm in Form von metallischen Drähten oder Bändern, deren Zwischenräume bei Feuchtigkeitseinbruch in Längsrichtung abgedichtet sind.
Üblich sind seit langem elektrische Kabel für Mittel- oder Hochspannung, bei denen über der Isolierung bzw. einer darauf befindlichen äußeren Leitschicht der Metallschirm in Form von die Kabel seele umfassenden Drähten und Querleitwendeln aufgebracht ist. Dieser Schirmaifbau, von einer geeigneten Umseilvorrichtung aufgebracht, wird in vielen Fällen durch eine Bandbewicklung geschützt, bevor der eigentliche Außenmantel z. B.
aufextrudiert wird. Wird dieser Außenmantel beschädigt, beispielsweise bei der Verlegung oder im Betrieb durch äußere mechanische Einwirkung, dann besteht Gefahr, daß von außen Feuchtigkeit in das Kabel eindringen und entlang der Zwischenräume zwischen den einzelnen Schirmdrähten wandern und zu Korrosionserscheinungen führen kann. Eingedrungene Feuchtigkeit kann aber auch Anlaß zu Schäden der Isolierung durch "water treeiny" sein, so daß schließlich Durchschläye im Laufe der Betriebsdauer erwartet werden können.
Korrosionserscheinungen sind im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß zwischen den Schirmdrähten, z. B. aus Kupfer oder Aluminium, und dem in der äußeren Leitschicht enthaltenen Ruß oder Graphit eine Elementbildung auftritt, die Anlaß zur Zerstörung des Schirmes oder zumindest für eine Beschädigung sein kann Weiterhin kann die im Kabel sich ausbreitende Feuchtigkeit zu Störungen in den Endenabschlüssen und Verbindungsmuffen führen.
Zur Vermeidung von Korrosionsschäden im Bereich der Abschirmung ist es bereits bekannt (DE-OS 25 14 891), die Drähte in spülbare leitfähige Massen einzubetten. Nachteilig ist bei dieser Lösung des Problems die erschwerte Montage, da die einzelnen Schirmdrähte von den leitfähigen Massen befreit werden müssen.
Da es fernerhin bekannt ist, daß die normalerweisc zur F1erstellung von Kabelmänteln verwendeten Kunststoffe keine vollst..ndige Diffusionssperre gegen Feuchtigkeit darstellen, werden besonders empfindliche Kabel mit einen Bleimantel oder einer längseinlaufend, überlappt aufgebrachten Metallfolie mit darüber extrudiertem Kunststoffmantel hergestellt. Diese Konstruktionen schützen das unbeschädigte Kabel zwar im ungestörten Normalbetrieb, verhindern aber nicht einen Wassereintritt längs der Kabelachse im Störungsfall, z. B. nach einer Beschädigung des Feuchtigkeitsschutzes.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der -rfindung die Aufgabe zugrunde, dafür zu sorgen, daß durch einen äußere@ Schaden in das Kabel eingedrungene Feuchtigkeit in ihrer Wirkung zuminiest auf einen eng begrenzten Bereich beschränkt bleibt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Schirmaufbau von einem Geflecht oder Maschengewebe aus hochfestem dehnbaren jaterial umgeben ist, dessen Maschenweite einen steuerbaren Durchtritt von oberhalb des Geflechtes oder Gewebes aufgebrachten Dichtmassen gestattet.
Hierdurch ist ein fertigungstechnisch problemlos erreichbarer Schutz gewährl ei stet, wenn durch eine Mantel beschädigung Feuchtigkeit in das Kabel eindringt. Die durch das Gewebe oder Geflecht durchgetretene Dichtmasse füllt die Zwischenräune zwischen den durch das Gewebe oder Geflecht festgelegten Schi rrdrähtc aus, eine Längswanderung ggf. eingedrungenen Wassers ist vermieden.
Der fertigungstechnische Vorteil liegt darin, daß beim Arbeitsgang "SchirmauFbringen" das Maschengewebe,z. B. in Bandform, den Schirmaufbau festlegt.
Damit kann die mit der Kabelseele bewickelte Kabeltrommel so zum nächsten Arbeitsgang, nämlich "Mantelaufbringen" ohne Gefahr des Verschiebens des Schirmaufbaus transportiert und dort die Kabel seele ohne Beschädigung wieder von der Trommel abgewickelt und mit Dichtmasse und Außenmantel, ggF. mit einer Trennfolie zwischen den beiden letzteren, umspritzt werden. Damit entfällt auch eine bisher mögliche Schutzbewicklung aus Papier die bisher anstelle cies Maschengewebebandes aufgebracht wurde, jedoch vor der Extrusion de@ Diciltmasse wieder entfernt werden mußte.
Eine besonders vorte@lhafte Anwendung der Erfindung ergibt sich bei solchen Kabeltype@, deren Schirmdrähte die Kabelseele nicht umschlingen, sondern in Form eine@ reversierenden Umseilung auf die Oberfläche der Seele aufgelegt sind. Werden diese Schirmdrähte nicht wie bei einer seit Jahren bekannten Ausführung (sog. Ceander-Kabel) in einer leitenden Schicht eingebettet, sondern in "trockener" Form auf die Seele aufgelegt, dann übernimmt das Maschengewebe oder -geflecht in Weiterführung der Erfindung gleichzeitig die Aufgabe der Halterung der Schirmdrähte auf der Kabeloberfläche. ljird in diesem Fall die bei Schirmlagen üblicher Weise eingesetzte Querleitwendel in Durchführung der Erfindung unterhalb der Drahtlage angeordnet, hat die Dichtmasse die Möglichkeit ohne Schwierigkeiten alle Hohlräume und Zwickel im Schirmbereich auszufüllen.
Hinzu kommt in diesen speziellen Fall, daß die Bewicklung der Drahtlage mit einem Schutzpapier und das anschließende Wiederentfernen dieses Papiers vor der Weiterverarbeitung im üblichen Fertigungsprozeß entfällt Denn bei Anwendung ces Erfindungsgedankens können die einzelnen Arbeitsschritte in einem einzigen Arbeitsgang ausgeführt werden, so daß erheblich ari Arbeitszeit und entsprecllend Kosten gespart wird.
Für den Fall, daß eine Wasserweiterleitung längs des Kabels zwischen Querleitwendel und dem Unterbau, auf dem diese aufliegt, befürchtet wird, können erfindungsgemäß zwischen Unterbau und Querleitwendel entweder Quellpulver oder Quellbänder angeordnet werden. Das Quellpulver kann im Durchlauf vor dem Kupferbandspinner (Querleitwendel) im Pulverbad aufgebracht, das oder die qiellfähigen Bäder an der gleichen Stelle aufgesponnen werden.
Das Maschengewebe oder Geflecht kann längseinlaufend auf die Schirmdrahtlage aufgebracht werden. Das gilt insbesondere für die Fälle, bei denen das Gewebematerial durch eine gewisse Klebrigkeit in der Lage ist, eine fest geschlossene Hülle über der Drahtlage zu bilden. Reichen die durch die Klebrigkeit erzielten mechanischen Kräfte zur Halterung der Schirmdrähte jedoch nicht aus, dann wird es in der Regel zweckmäßig sein, wenn in Durchführung des Erfindungsgedankens das Geflecht oder Gewebe d e aufgeseilte konzentrisciie Schirmdraht- oder Schirmbandlage nach Art eins Bandes wendelförmig umgibt.
Das Geflecht oder Gewebe wird man vorteilhaft aus @ochfestem Kunststoffmaterial, beispielsweise auf Polyamid-Basis herstellen, wobei sich z. B Fäden, die unter den Handelsnamen Nylon bekannt sind, als geeignet für ein Geflecht oder Maschengewebe erwiesen haben. Die ho@e Reißfestigkeit eines aus solchen Fäden bestehenden Gewebes läßt sich insbesondere dann erreichen, wenn di? längs- und quergerichteten Fäden in einem Winkel von etwa 900 zueinander verlaufen.
Die Fadonstärke des Gewebes oder Geflechtes kann c ntsprechend den gestellten Anforderungen hinsichtlich Reißfestigkeit und Dehnungsverhalten beliebig eingestellt werden. Für Kabel und Leitungen jcdoch, die auch flexibel bleiben müssen, hat es sich als zweckmäßig erwies-n, die Fadenstärke der verwende@en Kunststoffäden 100 bis 1300, vorzugsweise 200 bis 600 den, betragen zu lassen.
@ie Längsabdichtung der Drahtlage soll nach dem Erfindungsgedanken in Form von Lurchtritten oder Durchgriffen des Dichtmaterials durch das Gewebe oder Geflecht hindurch erfolgen. Je nach Konsistenz des materials und seiner Viskosität im fließf@higen Zustand ist es vorteilhaft, die mittlere freie Fläche (Durchtrittsfläche) zwischen den Fäden des Geflechtes oder Maschengewebes o,a bis 8,0 mm2, vorzugsweise 1,0 bis 5,0mm2, betragen zu lassen, wobei die mittlere S@ärke 0,1 bis 1,2 mm, vorzugsweise 0,2 bis 0,8 mm,und das mittlere Gewicht 20 - 400 g/m2, vorzugsweise 40 - 200 g/m2, beträgt.
Zur Herstellung eines feuchtigkeitsgeschützten elektrischen Energiekabels z. B. mit Schirmdrähten, die mit wechselnder Schlagrichtung aufgeseilt sind, kann man in Du@chführung der Erfindung so vorgehen, daß die einzelnen Drähte im Bereich ihres Auflaufens auf die Oberfläche der Kabelseele (Leitschicht) der Verseilbewegung folgend nacheinander in einen sich im Auflaufbereich bei d:-r Verseilung durch das Geflecht oder Maschengewebe gebildeten Verseilni)pel hineingelegt werden. Das Geflecht oder 1-laschengewebe verbleibt auf der Urahtlage (verlorener Nippel) und anschließend wird im gleichen Arbzitsgang die Dichtmasse aufgebracht. Als Dichtmasse können z. B. extrudierbare Massen aufgebracht werden, etwa auf der Basis ataktischem Polypropylen, wobei eine mischung aus 30 Gew.-Teilen ata!tisches Polypropylen und 60 Gew. Teile Füllstoffe zur Durchführung der Erfindung vorteilhaft ist.
an kann aber auch, da die Schirmdrähte in ihrer konzentrischen Lage durch das Maschengewebe oder Geflecht in ihrer Lage arretiert sind, Massen verwenden, die durch Spülen aufgebracht werden, etwa in Fourn einer Heißspülung.
Hierfür geeignete Massen sind z. B. solche auf Basis Bitumen.
Die Erfindung sei anhand des in der Fig. dargestellten Ausfü1irungsbeis:-ieies näher erläutert.
Das Energiekabel sei beispielsweise ein Einleiter-Hochspannungskabel, dessen Leiter 1 aus Einzeidrähten aufgebaut und von der inneren Leitschicht 2 überdeckt ist. Mit 3 ist die hochspannungsfeste Isolierung bezeichnet, die ihrerseits von der äußeren Leitschicht 4 umgeben ist. Ijarüber ist die Abschirmung 5 aus den Einzeldrähten angeordnet, diese befinden sich oberhalb der Querleitwendel 6. Zur Erzeugung und anschließenden Halterung der mit wechselnder Schlagrichtung verlaufenden Drahtlage auf der äußeren Leitschicht 4 bzw. der Querleitwendel 6 dient das Maschengewebe 7.
über das Maschengewebe 7 aufgebracht ist die Dichtmasse 8, beispielsweise in Fonn eines extrudierten Innenmantels. Diese Dichtmasse hat das Maschengewebe durchdrungen und wie dargestellt, die Zwisc henrärime zwischen den einzelnen Drähten der Abschirmung 5 ausgefüllt unc damit das Kabel in Längsrichtung abgedichtet.
Die Dichtmasse 8 wird nach außen von dem mechanisch widerstandsfähigen extrudierten Außenmantel 9, z. B. in brandsicherer Ausfihrung, überdeckt.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf den dargestellten Kabel typ beschränkt, so können z. B. auch geschirmte Mehrleiterkabel entsprechend aufgebaut sein.

Claims

Patentansprüche Kunststoffisoliertes elektrisches Energiekabel, insbesondre für ilittel-oder Hochspannung, mit einem über der äußeren Leitschicht angeordneten Schirm in Form von metallischen Drähten oder Bändern, deren Zwischenräume bei Feuchtigkeitseinbruch in Längsrichtung abgedichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirmaufbau von einen Geflecht oder Maschengewebe aus hochfestem dehnbaren Material umgeben ist, dessen Maschenweite einen steuerbaren Durchtritt von oberhalb des Geflechtes oder Gewebes aufgebrachten Dichtmassen gestattet.
2. Energiekabel nach Anspruch 1 mit einer die Schirndrähte in Umfangsricitung des Kabels überbrückenden sog. Querleitwendel, dadurch geken@-zeichnet, aaß die Querleitwendel unterhalb der konzentrischen Schinl-Draht-Lage angeordnet ist.
3. Energiekabel nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte der konzerltrischen Schirmlage mit Wechselnder Schlagrichtung auf die äußere Leitschicht aurgeseilt sind und das Geflecht oder i;laschengewebe gleichzeitig zur Halterung der Drahtlage auf der Oberfläche der Kabelseele dient
4. Energiekabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Geflecht oder Gewebe nach Art eines Bandes die aufgeseilte konzentrische Schirm-Draht-Lage wendelfönnig umgibt.
5. Energiekabel necil Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Geflecht oder iaschengewebe ein solches mit einer mittleren Stärke von 0,1 bis 1,2 mm, vorzugsweise 0,2 - 0,8 mm, und einem mittleren Gewicht von 20 bis 400 g/m2, vorzugsweise 40 bis 200 g/m2, verwendet ist, wobei die mittlere freie Fläche (Durchtrittsfläche) im Geflecht oder Maschengewebe für die Dichtmasse 0,8 bis 8,0 mm2, vorzugsweise 1,0 bis 5,0 mm2, beträgt.
6. Verfahren zur herstellung eines feuchtigkeitsceschützten elektrischen Energiekabels nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bei dem eine konzentrische Schirm-Graht-Lage vorgesehen isi, deren Einzeldrähte mit wecnselnder Schlagrichtung auf die äußere Leitschicht aufgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Dräi te im Bereich ihres Auflaufen auf die @berfläche der Kabelseele (Leitschi(ht) der Verseilbewegung folgend nacheinander in einen sich im @uflaufbereich bei der Verseilung durch das Geflecht oder Maschengew@be gebildeten Verseiinippel hineingelegt werden, daß das Geflecht iider Maschengewebe auf der Drahtlage verbleibt (verlorener Nippel) urid daß anschließend im gleichen oder nachfolgenden Arbeitsschritt di'! Dichtmasse aufgebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmasse aufextrudiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeicinet, daß die Dichtmasse durch Spülen, vorzugsweise unter Druck, aufge@racht wird.