DE3204887C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasdruckkabel der im Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung, wie es aus GB-PS 12 80 762 bekannt ist.

Kabel mit einer Isolation aus komprimiertem Gas, ins­ besondere solche mit Schwefelhexafluorid, sind für die Verwendung in erdverlegten Höchstspannungsübertragungs­ systemen vorgeschlagen worden, beispielsweise für die Ver­ bindung von mastgestützten Überlandleitungen an städtische Stellen. In GB-PS 12 80 762 sind kurz die Pro­ bleme von Kabeln beschrieben, die mit komprimiertem Gas isoliert sind, insbesondere daß die Spannung nicht die Durchschlagspannung der Isolation aus komprimiertem Gas übersteigen darf. In der GB-PS 12 80 762 ist beschrieben, daß die Probleme der elektrischen Belastung reduziert werden können, indem man das Kabel in einen leitenden Mantel von großem Durchmesser anordnet, wobei Durchmesser der Größenordnung von 500 mm nicht ungewöhnlich sind. Bei solch großen Kabeldurchmessern ist es nicht günstig, das Kabel zusammen mit dem leitenden Mantel in der Fabrik her­ zustellen, statt dessen ist es günstiger, das Kabel in den Mantel an seinen Platz zu führen, wobei Abstandshalter ver­ wendet werden, um die Leiter des Kabels in einem gleich­ mäßigen Abstand von dem Mantel zu halten, nachdem die Leiter in den Mantel eingesetzt worden sind.

Bei dem bekannten Gasdruckkabel besteht der äußere Kabelmantel aus einem Metallrohr, das gewellt sein kann, um es flexibel zu machen.

Das Kabel besitzt zwei oder mehr innere Leiter, die mit­ einander verdrillt sind, sowie eine Reihe von Abstands­ haltern, die entlang der Länge des Kabels angeordnet sind, wobei jeder Abstandshalter aus festem dielektrischen Material gebildet ist und eine Anzahl von radial verlaufenden Rippen besitzt, die gleich der Zahl der Leiter ist, wobei die Rippen sich von der Achse des Kabels radial nach außen zwischen den Leitern erstrecken. Um die werkmäßige Sauber­ keit des Kabels sicherzustellen, in dem Fall, bei dem das Kabel in den Mantel eingeführt und plaziert wird, wird vor­ geschlagen, die Leiteranordnung des Kabels mit einer Plastik­ hülle zu versehen, die abgezogen wird, wenn die Leiteran­ ordnung in die Rohrleitung eingeführt wird, die bei dem fertigen Kabel den äußeren leitenden Mantel des Kabels bildet.

Der Nachteil bei dem bekannten Gasdruckkabel liegt darin, daß weder in dem Fall, in dem die Leiteranordnung des Kabels in eine mantel­ förmige Rohrleitung eingeführt und plaziert wird, noch in dem Fall, in dem der Metallmantel werkmäßig als inte­ graler Teil des Kabels gebildet wird, garantiert werden kann, daß der Hohlraum des Kabels, der mit einem Isolator aus komprimiertem Gas gefüllt wird, frei von Verunreinigungen ist, insbesondere von einer Metallteilchen-Verunreinigung, die zum Zusammenbruch der Isolation führen kann. Wenn der Mantel werkmäßig als integraler Teil des Kabels gebildet wird, so ist es praktisch unvermeidlich, daß Metallteil­ chen in den Hohlräumen des Kabels vorhanden sind. Wird das Kabel in ein Metallrohr eingeführt und an seinen Platz gebracht, so ermöglicht die aus einem entfernbarem Plastik­ überzug bestehende Umhüllung des Kabelleiters es, daß die Leiteranordnung von selbst werkmäßig in sauberem Zustand bleibt, jedoch nur so lange, bis der Plastiküberzug abge­ zogen wird.

Aus der DE-OS 20 21 066 ist eine gekapselte gasisolierte Hochspannungsleitung bekannt, bei der jeweils ein Innenleiter über Abstandshalter in einem aus Kunststoff bestehenden glatt­ wandigen Mantelrohr angeordnet ist.

DE-PS 11 93 123 offenbart eine Formmaschine zur Herstel­ lung von lufthaltigen Isolationen für elektrische Leiter, wo­ bei ein Kunststoffrohr um einen Leiter herum extrudiert und in gleichmäßigen Abständen zusammengepreßt wird, so daß die zwi­ schen den Einschnürungen gelegenen Teile des Rohrs in Abstand vom Leiter gehalten werden.

In DE-OS 16 15 041 ist eine elektrische Leiteranordnung offenbart, bei der ein Innenleiter über Abstandsscheiben aus Isolierstoff in einem Metallrohr gehalten ist, wobei am Außen­ rand der Abstandsscheiben ein metallischer Federkörper ange­ bracht ist, der in eine nach außen weisende Ringnut des Rohrs eingreift.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gasdruckka­ bel anzugeben, bei dem die Anordnung der sternförmigen Ab­ standshalter im Kabelmantel so getroffen ist, daß die an den Stegenden der Abstandshalter auftretende elektrische Belastung verringert wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im An­ spruch 1 gekennzeichnet.

Danach werden die äußeren Stegenden der Abstandshalter durch ihre Einbettung in die komplementären Ausformungen des Kunststoffmantels elektrisch abgeschirmt.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gas­ druckkabels sind in den Ansprüchen 2 bis 4 gekennzeichnet; ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung des erfindungs­ gemäßen Gasdruckkabels sind in den Ansprüchen 5 bis 10 bzw. 11 bis 13 gekennzeichnet.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht eines gasisolierten Kabels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die teilweise entlang einer axialen Seite aufgebrochen ist um das Kabelinnere zu zeigen;

Fig. 2 einen Querschnitt eines Teils des gewellten Plastik­ mantels der Fig. 1, der die Passung der Abstands­ halterenden mit den Wellungen zeigt;

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie X-X der Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Darstellung für eine Herstellungs­ vorrichtung zur Herstellung eines Kabels gemäß Fig. 1;

Fig. 5 Einzelheiten eines Extruderkopfes und einer Wellen­ bildungseinrichtung der Vorrichtung nach der Fig. 4 und

Fig. 6 eine alternative Herstellungsvorrichtung, die für die Herstellung von relativ kurzen Kabeln dient.

Entsprechend den Fig. 1, 2 und 3 besitzt ein Kabel 1 eine Leiteranordnung 2 mit im Abstand angeordneten Abstands­ haltern 3, die entsprechend GB-PS 12 80 762 ausgebildet sein können. Die Leiter/Abstandshalter-Anordnung 2, 3 befindet sich innerhalb eines hohlen Mantels 4 aus Plastikmaterial, der wie dargestellt, entlang seinem Umfang gewellt ist. Die äußersten Enden der Abstandshalter 3 sind in komplementär ausgebildeten Verformungen 5 des Mantels 4 aufgenommen. Anhand der Fig. 2 und 3 kann insbesondere erkannt werden, daß diese Konfiguration eine elektrische Abschirmung für die äußeren Enden der Ab­ standshalterstege und damit eine Reduzierung der elektri­ schen Belastung an diesen äußeren Enden liefert. Entsprechend der Fig. 2 kann der Mantel 4 aus Plastikmaterial eine innere, elektrisch isolierende Schicht und eine äußere leitende oder halbleitende Schicht besitzen; bei einem Kabel mit einem Gesamtdurchmesser in der Größenordnung von 225 mm kann beispielsweise die innere Schicht eine Dicke in der Größenordnung von 1 mm und die äußere Schicht eine Dicke von etwa 3 mm besitzen. Der Mantel 4 kann beispiels­ weise aus Hochleistungs-Polyäthylen (Hochdruckpolyäthylen) bestehen.

Die Fig. 4 zeigt schematisch ein Montageband zum Her­ stellen des Kabels gemäß der Fig. 1 bis 3. Die aufge­ wickelte Kabelseele wird von einer Haspel 10 mit Hilfe einer Raupenzugvorrichtung 11 abgezogen, welche die Kabelseelen einer Reinigungsstation 12 zuführt, in der heißes, entionisiertes Wasser unter Druck auf die Kabelseelen aufgesprüht wird. Von der Reinigungsstation 12 gelangen die Kabelseelen in das Innere eines Raumes 13 mit reiner Luft, in dem ein Bedienungsmann 14 das synchrone Ein­ fügen der Abstandshalter zwischen die Adern der Kabelseele besorgt. Die Kabelseelen/Abstandshalter werden dann zu dem Kopf 15 eines Extruders 16 gefördert, in dem der Mantel aus Plastikmaterial zugeführt wird und von dort gelangen die ummantelten Kabelseelen durch einen Vakuum-Wellen­ bildner 17. Von dort ge­ langt das ummantelte Kabel zu einer Aufnahmespule 18.

Die Fig. 5 zeigt den Extruderkopf und den nachfolgenden Wellenbildner in näheren Einzelheiten. Die Anordnung muß notwendigerweise so ausgebildet sein, daß eine Synchronisation zwischen dem Einsetzen der Abstandshalter und dem Vorschub der Kabelseelen zu und durch den Extruder 16 sowie dem Arbeiten des Wellenbildners 17 erzielt wird und alle geeigneten und passenden Vorrichtungen können hierzu eingesetzt werden. Entsprechend der Darstellung weist der Extruderkopf ein drehbares Führungs- und Trägerteil 20 für die in der Vor­ richtung eingesetzten Abstandshalter 3 auf, und er besitzt einen Haupt- und einen Hilfs-Extruder 21 und 22 für die äußere bzw. innere Schicht des Kabelmantels. Ein Stützglied 23 erstreckt sich durch den Extruderkopf 15 und über die Ziehformen hinaus, die das Ausmaß für das Ausziehen des extrudierten röhrenförmigen Mantels bestimmen, was wichtig ist dafür, daß die Ausrichtung der Abstandshalter 3 auf die Verformungen in der Wand des extrudierten Mantels sichergestellt wird. Man kann feststellen, daß der durch die Enden der Abstandshalter 3 definierte Durchmesser größer ist als der end­ gültige, ausgezogene Durchmesser des extrudierten Mantels.

Wenn der extrudierte Mantel das Ende des Ausziehträgers 23 passiert, wird er von dem Wellenbildner 17 ergriffen, der umlaufende, raupenzugförmige Blöcke 25 aufweist, die (in an sich bekannter Weise) als Vakuumformen dienen und den extrudierten Mantel kühlen. Man kann erkennen, daß die Abstandshalter von geeigneten Formblöcken aufgenommen werden, die voneinander einen Abstand gleich der halben Schlaglänge der verdrillten Kabelseelen haben, wobei diese spezielle aus­ gebildeten Formblöcke Platz haben für die Deformationen, die von den Enden der Abstandshalter in dem extrudierten Mantel verursacht werden.

Während die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Ver­ fahrensweise ein kontinuierliches Herstellungsverfahren illustriert, zeigt die Fig. 6 ein Verfahren, das nur zur Herstellung von diskontinuierlichen, kurzen Längen geeignet ist. Es wird ein der Fig. 5 ähnlicher Extruder verwendet, und eine zerlegbare Form 30 mit darin festgehaltenen Abstands­ haltern 31 wird durch den Extruderkopf derart geführt, daß eine Schicht aus Material über die Form extrudiert wird. Durch Anbringen eines Vakuums an der Form wird der extrudierte Mantel mit den Wellen der Form versehen. Die Form kann dann auseinandergenommen und entfernt werden. Das Verfahren nach Fig. 6 wird nicht als Verfahren zur Herstellung von Produktionslängen von Kabeln empfohlen, sondern repräsentiert eine einfache Methode zur Herstellung kurzer Kabellängen, beispielsweise für Testzwecke. Das gasisolierte Kabel wird also in der Weise gebildet, daß die Leiter/Abstandshalter zusammen mit dem Mantel aus Plastikmaterial angeordnet werden, und die Gashohlräume in dem Kabel können so sauber wie bei der Herstellung des Kabels gehalten werden, indem die Enden des Kabels für den Transport zum Installationsort versie­ gelt werden. Der Plastikmantel kann genügend stark ausge­ bildet werden, so daß er den vorgesehenen inneren Gasdruck aushält, oder es kann alternativ wie zuvor beschrieben, ein äußeres Metallgehäuse vorgesehen werden. Das Kabel kann so wie es ist in einem speziell vorbereiteten Graben angeordnet werden, insbesondere in dem Fall, bei dem das Kabel ein äußeres Metallgehäuse besitzt, das zusätzlich mit anti­ korrosiven Außenschichten versehen sein kann, doch wird er­ wartet, daß das Kabel normalerweise in ein Rohr oder eine Leitung gelegt wird, die aus Metall oder Keramik oder Beton gebildet ist, oder beispielsweise in ein Rohr aus einem metallverstärkten Plastikverbund.

Vorstehend sind ein in Fig. 4 dargestelltes kontinuierliches Her­ stellungsverfahren sowie ein diskontinuierliches Her­ stellungsverfahren gemäß der Fig. 6 beschrieben worden, wobei das letztere nur für die Herstellung von kurzen Längen vorgesehen ist. Eine weitere Möglichkeit besteht in einem diskontinuierlichen Verfahren, das für die Herstellung von Längen bis zu 100 m verwendet wird. Gemäß dieser Alternative kann die Modifikation des in Fig. 4 dargestellten Her­ stellungsverfahren so sein, daß die Wellen des extrudierten Mantels nicht unmittelbar nach der Extrusion bewirkt werden, sondern daß statt dessen der Mantel um die Leiter/Abstands­ halter extrudiert wird und in einer horizontalen Ebene heraus­ läuft, so daß ein gerades, ungewelltes Kabel entsteht, das nachfolgend der Wellenbildung unterworfen wird. Die nach­ folgende Wellenbildung kann entweder an dem gleichen oder einem anderen Ort und mit oder ohne Abschneiden des Kabels erfolgen, insbesondere kann der extrudierte Mantel beispiels­ weise mit Hilfe eines Wellenbildners erfolgen, der den extrudierten Mantel erneut erhitzt und mit Hilfe von Vakuumformen die Wellenform erzeugt, wobei eine solche Wellenbildungsmaschine sich entweder entlang der Länge des extrudierten Kabelmantels bewegen kann oder der Kabelmantel durch diese Maschine bewegt wird, und wobei Maßnahmen getroffen werden, die Einwirkung der Wellenbildung mit den jeweiligen Plätzen der Abstandshalter zu koordinieren.

Claims (13)

1. Gasdruckkabel mit einer Leiteranordnung (2) aus mehreren miteinander verseilten Einzelleitern, in die sternförmige Abstandshalter (3) aus dielektrischem Material eingeflochten sind, über die sich die Leiteranordnung (2) gegenüber einem Mantel (4) abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (4) ein extrudier­ ter Kunststoffmantel ist und daß die äußeren Stegenden der Abstandshalter (3) in komplementäre Ausformungen (5) in dem Kunststoffmantel (4) eingreifen.

2. Gasdruckkabel nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffmantel (4) gewellt ist.

3. Gasdruckkabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kunststoffmantel (4) eine Isolierschicht und eine halbleitende Schicht aufweist.

4. Gasdruckkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet durch einen einstückigen den Kunststoffmantel (4) umgebenden äußeren Metallmantel.

5. Verfahren zur Herstellung des Gasdruckkabels nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
die Einzelleiter werden miteinander verseilt, wobei Ab­ standshalter (3) in gleichmäßigen Abständen eingefügt werden;
die verseilte Leiteranordnung (2) samt Abstandshaltern (3) wird durch einen Extruderkopf (15) zum Extrudieren des Kunststoffmantels (4) mit einem solchen Innendurchmesser geführt, daß die äußeren Stegenden der Abstandshalter (3) den Kunststoffmantel (4) jeweils örtlich nach außen verformen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffmantel (4) durch Ziehen im Durchmesser verrin­ gert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffmantel (4) durch Vakuumverformung gewellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenformung des Kunststoffmantels (4) mit dem Einfügen der Abstandshalter (3) in die verseilte Leiteranordnung (2) synchronisiert ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Bildung des Kunststoffmantels (4) mehre­ re Schichten gleichzeitig extrudiert werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß um den extrudierten Kunststoffmantel (4) herum ein Metallmantel extrudiert wird.

11. Vorrichtung zur Herstellung des Gasdruckkabels nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch
einen Extruderkopf (15) zum Extrudieren des Kunststoff­ mantels (4) um die verseilte Leiteranordnung (2) und die in diese eingefügten Abstandshalter (3), mit einer Durchgangsöff­ nung zum Durchtritt der Leiteranordnung (2) samt den Abstands­ haltern (3) und einer die Durchgangsöffnung umgebenden ring­ förmigen Extruderöffnung,
ein in der Durchgangsöffnung angeordnetes drehbares Stützglied (23) zum Plazieren und Führen der Abstandshalter (3) bei ihrem Durchtritt durch den Extruderkopf (15), wobei sich das Stützglied (23) über die ringförmige Extruderöffnung hinaus erstreckt und eine Stütze für das Extrudat bildet, und
eine dem Extruderkopf (15) nachgeschaltete und mit dem Einfügen der Abstandshalter (3) in die verseilte Leiteranord­ nung (2) synchronisierte Wellenformungseinrichtung (17).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Extruderkopf (15) Einrichtungen (21, 22) zur gleichzeiti­ gen Extrusion mehrerer Mantelschichten aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenformungseinrichtung (17) zur Bildung einer sich bewegenden Formröhre (24) aufeinanderzu bewegbare Formblöcke (25) aufweist.