DE3234294A1

DE3234294A1 - Longitudinally waterproof stranded cable for electrical power cable

Info

Publication number: DE3234294A1
Application number: DE19823234294
Authority: DE
Inventors: Siegfried 3006 Burgwedel Richter; Martin Dr.-Ing. 3012 Langenhagen Völker
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1982-09-16
Filing date: 1982-09-16
Publication date: 1984-03-22

Abstract

For a longitudinally waterproof stranded cable for electrical power cable, the individual wires and/or the individual wire layers have strips which can swell wound around them.

Description

Längswasserdichtes Leiterseil für elektrische FnergiekabelLongitudinally watertight conductor cable for electrical energy cables

Die vorliegende Erfindung betrifft ein längswasserdichtes Leiterseil mit rundem oder von der Kreisform abweichendem Querschnitt für elektrische Energiekabel aus einer Vielzahl verseilter oder gebündelter Einzeldrähte.The present invention relates to a longitudinally watertight conductor cable with a round cross-section or a cross-section deviating from the circular shape for electrical power cables from a large number of stranded or bundled individual wires.

In neuerer Zeit sind zahlreiche Untersuchungen in der Technik durchgeführt wor den mit dem Ziel, offenbar durch Wasseransammlungen (Wasserbäumchen, mater trees") verursachte Schäden in der Isolierung elektriscner Kunststoffkabel aufzuklären und Maßnahmen zu treffen, diese Kabel schäden zu vermeiden. Entsprechend hoch ist auch die Anzahl von Veröffentlichungen, die das Wachstum der Wasserbäumchen beschreiben und Vorschläge machen, wie ggf. solche die Lebenserwartungen eines Kabels erniedrigende Erscheinungen vermieden werden können.Numerous investigations into technology have recently been carried out wor den with the aim of evidently through accumulations of water (water trees, mater trees ") to clarify any damage caused in the insulation of electrical plastic cables and Take measures to prevent damage to these cables. It is also correspondingly high the number of publications describing the growth of water trees and make suggestions as to how these may lower the life expectancy of a cable Appearances can be avoided.

Alle bisherigen Untersuchungen gehen davon aus, daß zunächst Feuchtigkeit in die Isolierung gelangt. Eine Feuchtigkeitsdiffusion kann z. B. bei Beschädigung eines Metallmantels oder durch Wasserdampfdiffusion durch den unbeschädigten Kunststoffmantel hindurch von außen erfolgen. Unter dem Einfluß der im Betrieb herrschenden elektrischen Feldstärken kommt es dann zur Bildung der bekannten L1asserbäumchen, deren ständiges Wachstum schließlich zu elektrischen Durchschlägen und letzten Endes zur Zerstörung des Kabels überhaupt führen kann.All previous investigations assume that initially moisture gets into the insulation. Moisture diffusion can e.g. B. in the event of damage a metal jacket or by water vapor diffusion through the undamaged plastic jacket through from the outside. Under the influence of the electrical prevailing in operation Field strengths then lead to the formation of the known L1asserbäumchen, their constant Ultimately, growth leads to electrical breakdowns and ultimately to destruction of the cable can lead at all.

Zerstörungen im Kabel können aber auch durch im Kabel leiter selbst befindliche oder im Betrieb in den Kabel leiter eintretende Feuchtigkeit, etwa Wassers herbeigeführt werden, wobei es neben den beschriebenen Gefahren zusätzlich zu Korrosionserscheinungen aufgrund einer Elementbildung zwischen Leitermaterial und Leiterglättung, d. h. innerer Leitschicht, kommen kann.Destruction in the cable can also be caused by the cable conductor itself Any moisture, such as water, that is located or enters the cable conductor during operation be brought about, whereby in addition to the dangers described, there are also signs of corrosion due to an element formation between conductor material and conductor smoothing, d. H. inner conductive layer.

Zur Lösung dieses Problems, den Durchtritt von Feuchtigkeit von außen bis in die Isolierung hinein zu unterbinden, hat es schon zahlreiche Vorschläge gegeben. So sind metallische Abschirmungen in Form von um die Kabel seele herumgelegten Metallbändern ebenso bekannt (US-PS 4,145,567) wie Isolierungen mit von innen nach außen gerichtetem Diffusionsgefälle (DE-OS 27 54 336) oder wasserabsorbierende Schichten oberhalb der Isolierung (DE-OS 27 37 108). Mag die eine oder andere Lösung auch tatsächlich eine Wasserdiffusion unterbinden oder zumindest stark eindämmen, ist hierbei jedoch unberücksichtigt, daß Feuchtigkeit auch von innen, d. h. über den Leiter selbst in die Isolierung gelangen und dort zu den erwähnten Schäden führen kann.To solve this problem, the passage of moisture from the outside It has already made numerous proposals to prevent it down to the isolation given. So are metallic shields in the form of wrapped around the cable core Metal bands are also known (US-PS 4,145,567) as insulation with from the inside outwardly directed diffusion gradient (DE-OS 27 54 336) or water-absorbing layers above the insulation (DE-OS 27 37 108). I also like one or the other solution actually prevent water diffusion or at least strongly contain it However, this does not take into account the fact that moisture also occurs from the inside, d. H. on the Conductors themselves get into the insulation and cause the damage mentioned there can.

Auf der anderen Seite hat man schon daran gedacht, daß insbesondere aus Einzeldrähten aufgebaute Leiterseile elektrischer Kabel als "Wasserleitungent' dienen, d. h. für den Transport von Feuchtigkeit über die gesamte Kabellänge verantwortlich gemacht werden können. Um hier Abhilfe zu schaffen, d. h. den Wassertransport einzuschränken, hat man auf die aus der Nachrichtenkabeltechnik bekannten Abstopfmethoden zurückgegriffen und diese auf die abschnittsweise Abstopfung von Energieübertragungskabeln zugeschnitten.On the other hand, one has already thought of that in particular Conductor ropes made up of individual wires for electrical cables as "water pipes" serve, d. H. responsible for transporting moisture along the entire length of the cable can be made. To remedy this, d. H. restrict water transport, the plugging methods known from communication cable technology were used and these are tailored to the segment-wise tamping of power transmission cables.

In diesem Zusammenhang sei auf ein bekanntes Verfahren verwiesen (DE-AS 21 54 749), bei dem der als Litzenleiter ausgebildete Innenleiter eines Hochspannungskabels in regelmäßigen Abständen mit einem geschlossenen Querschnitt aus metallischem Material versehen ist. Eine andere bekannte Abschottung des Leiters sieht vor (DE-OS 28 08 438), in Abständen im Leiterseil Stopfen aus einem vernetzten gummiela;tivchen Material anzuordnen, wobei die axiale Länge klein gegen den axialen Abstand der über die Länge aufeinander folgenden Stopfen ist. Diese Maßnahmen machen praktisch eine Feuchtigkeitswanderung längs des Kabels unmöglich, im Leiter befindliche fertigungsbedingte Feuchtigkeit, beispielsweise auch Kondenswasser, hat aber nach wie vor die Möglichkeit, zwischen den Stopfstellen in die innere Leitschicht und schließlich die Isolierung zu gelangen, wobei durch die hohen Feldstärken in Leiternähe besonders bevorzugte Schwachstellen in Isolierung und Leitschicht dem Bäumchenwachstum entgegenkommen.In this context, reference is made to a known method (DE-AS 21 54 749), in which the inner conductor of a high-voltage cable, designed as a stranded conductor at regular intervals with a closed cross-section made of metallic material is provided. Another known foreclosure of the conductor provides (DE-OS 28 08 438), at intervals in the conductor cable plugs made of a cross-linked, rubbery material to be arranged, the axial length small compared to the axial distance of the Length of consecutive plugs. These measures practically cause moisture migration Impossible along the cable, production-related moisture in the conductor, for example, condensation water, but still has the option of between to get the stuffing points into the inner conductive layer and finally the insulation, whereby Due to the high field strengths near the conductor, particularly preferred weak points in Insulation and conductive layer accommodate the tree growth.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, in erster Linie eine Möglichkeit zu finden, die die Gefahr der Entstehung von Wasserbäumchen weiter vermindert, darüber hinaus aber auch dafür zu sorgen, daß Korrosionserscheinungen vermieden werden.Based on this prior art, the invention is therefore the The main task is to find a way to avoid the risk of The emergence of water trees is further reduced, but also for it to ensure that corrosion phenomena are avoided.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß das Leiterseil durch unter der Einwirkung von Feuchtigkeit quellfähige Bänder abgedichtet ist. Diese Maßnahme sorgt dafür, daß Feuchtigkeit vom Leiter her nicht mehr in die Isolierung bzw. die innere Leitschicht dringen kann. Der Leiter ist kontinuierlich über seine gesamte Länge abgedichtet, bei der Montage brauchen zusätzliche aufwendige Arbeiten, etwa das Entfernen klebriger Dicht- oder Stopfmassen nicht mehr geleistet zu werden. Aufgrund des bekannten Dichteffekts quellfähiger Substanzen kann die Feuchtigkeit sich im Leiterseil nur wenige Meter weit ausbreiten. Ist das Leiterseil aus miteinander verseilten oder gebündelten Einzeldrähten aufgebaut, dann hat es sich in Durchführung der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, die Einzeldrähte selbst mit.;unter der Einwirkung von.The object is achieved according to the invention in that the conductor cable is sealed by tapes that swell under the action of moisture. This measure ensures that moisture from the conductor no longer enters the insulation or the inner conductive layer can penetrate. The head is continuously on top of his Sealed over the entire length, additional laborious work is required during assembly, For example, the removal of sticky sealing or stuffing compounds can no longer be performed. Due to the well-known sealing effect of swellable substances, the moisture spread only a few meters in the conductor. Is the conductor from each other stranded or bundled individual wires, then it has to be carried out of the invention proved to be advantageous, the individual wires themselves with.; under the action from.

Feuchtigkeit quellfähigen Bändern zu umwickeln. Für den Fall, daß es sich um über einem Kern in Lagen verseilte Einzeldrähte handelt, hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, daß zwischen dem Kern und der ersten Lage sowie jeder weiteren Lage unter der Einwirkung von Feuchtigkeit quellfähige Bänder angeordnet sind, Eine durch die trennenden Lagen quellfähiger Bänder hevorgerufene Trennung der Strombahnen im Leiterseil kann eine vorteilhafte Reduzierung der elektrischen Wirbelstromverluste mit sich bringen..To wrap moisture swellable tapes. In case that It is a question of individual wires stranded in layers over a core Proven to be particularly useful that between the core and the first layer as well Each further layer arranged swellable tapes under the action of moisture A separation caused by the separating layers of swellable tapes the current paths in the conductor cable can be an advantageous reduction in the electrical Bring eddy current losses.

Der Kern selbst kann ein Einzeldraht sein, der Kern kann aber auch vorteilhaft selbst aus verseilten Einzeldrähten bestehen,oder aus einem Füllmaterial, etwa aus verseilten Isoliersträngen hergestellt sein.The core itself can be a single wire, but the core can also advantageously consist of stranded individual wires themselves, or of a filler material, be made from stranded insulating strands, for example.

Die die Längsabdichtung bewirkenden Bänder können selbst aus einem unter der Einwirkung von Feuchtigkeit quellfähigem Material bestehen. So sind hierfür z. B. trockene Papiere hoher Saugfähigkeit vorteilhaft einzusetzen. Man kann in Durchführung der Erfindung aber auch Trägerbänder verwenden, wobei der Träger mit einem bei Feuchtigkeitseinwirkung quellfähigen Material ein- oder beidseitig beschichtet ist, Der Träger kann wiederum ein Papierband sein, aber auch mit einem quellfähigen Material beschichtete Kunststoffbänder oder -folien sind für die Zwecke der Erfindung geeignet. Die Beschichtung selbst kann z. B.The bands effecting the longitudinal seal can even consist of one consist of material which swell when exposed to moisture. So are for this z. B. to use dry papers of high absorbency advantageously. One can in Implementation of the invention but also use carrier tapes, the carrier with a material that swells when exposed to moisture both sides is coated, the carrier can in turn be a paper tape, but also with a Swellable material coated plastic tapes or films are for the purpose suitable for the invention. The coating itself can e.g. B.

aus an sich bereits bekannten Zellulosepulvern bestehen.consist of cellulose powders already known per se.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dann, wenn die Bänder aus einem Vlies hergestellt sind. Dieses Vlies kann bei ausreichender Zugfestigkeit extrem dünn ausgebildet sein, so daß die kontinuierliche Stopfung nicht aufträgt. Das gilt sowohl dann, wenn das Vlies selbst aus einem quellfähigen Fasermaterial besteht als auch dann, wenn in dem Vlies bei Feuchtigkeitseinwirkung quellfähiges Material eingebettet bzw. auf dem Vlies eine entsprechende Beschichtung vorgesehen ist.Another advantageous embodiment of the invention results when the tapes are made from a fleece. This fleece can with sufficient Tensile strength can be made extremely thin, so that the continuous stuffing does not apply. This applies both when the fleece itself consists of a swellable Fiber material exists as well as when in the fleece when exposed to moisture swellable material embedded or a corresponding coating on the fleece is provided.

Insbesondere die Verwendung von quellfähigem Material in oder auf geeigneten Trägern bringt in Weiterführung der Erfindung die Möglichkeit mit sich, diesen Materialien auch korrosionshindernde und -mindernde Substanzen beizufüqen Das hat den Vorteil, daß im Falle der erfolgten wirksamen Abstopfung die im Quellmaterial verbleibende Feuchtigkeit nicht Anlaß zu Korrosionserscheinungen in diesen Bereich sein kann. Ein hierfür geeignetes. Mittel ist z. B. das Bariumchromat. Mitunter kann es auch vorteilhaft sein, wenn in Weiterführung der Erfindung die Bänder und/oder die quellfähigen Materialien leitfähige Substanzen enthalten. Hierdurch kann bei eingeplanter sicherer Stopfwirkung nach Feuchtigkeitseintritt gleichzeitig für eine Querleitfähigkeit im Aufbau des Leiterseiles gesorgt werden. Die leitfähigen Substanzen können pulverförmig sein, wie beispielsweise Ruß oder Graphit, es können aber auch leitfähige Partikel, etwa in Form von Metallflitter, eine vorteilhafte Anwendung finden.In particular, the use of swellable material in or on suitable carriers brings in continuation of the invention with it the possibility of Corrosion-inhibiting and corrosion-reducing substances must also be added to these materials This has the advantage that, in the event that the filling has been carried out effectively, those in the source material remaining moisture does not give rise to signs of corrosion in this area can be. A suitable one for this. Medium is z. B. the barium chromate. Sometimes it can also be advantageous if, in a continuation of the invention, the bands and / or the swellable materials contain conductive substances. This allows for planned safe tamping effect after moisture penetration at the same time for one Transverse conductivity in the structure of the conductor cable must be ensured. The conductive substances can be powdery, such as carbon black or graphite, but it can also Conductive particles, for example in the form of metal flakes, an advantageous application Find.

An den Anschluß- oder Verbindungsstellen eines elektrischen Energiekabels ist es üblich, durch an sich bekannte Preßverbinder den leitenden Kontakt von außen zum Leiterseil herzustellen. Das gilt für Abzweigungen, also im Bereich von Muffen ebenso, wie im Bereich der Endenabschlüsse. In diesem Zusammenhang hat es sich in Weiterführung der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, die Bänder oder das Vlies so zu gestalten, daß sie auch in ungequollenem Zustand durch mechanische Druckbeanspruchungen zerstörbar sind Damit ist, wie bisher auch, eine sichere Kontaktgabe zwischen Leiterseil und Preßverbinder gewährleistet.At the connection or connection points of an electrical power cable it is customary to make conductive contact from the outside using compression connectors known per se to establish the conductor. This applies to branches, i.e. in the area of sleeves as well as in the area of the ends. In this context it has become in Continuation of the invention proved to be advantageous, the tapes or the fleece to be designed in such a way that they can also be subjected to mechanical pressure when they are not swollen are destructible As before, this ensures reliable contact between the conductor cable and compression connectors guaranteed.

Die Bänder oder Vliese können Iängseinlaufend zwischen die Drahtlagen des Leiterseiles eingebracht sein, sie können aber auch um den Kern, die Einzeldrähte oder die einzelnen Lagen des Leiterseiles herumgewickelt werden.The tapes or fleeces can run longitudinally between the wire layers of the conductor cable, but they can also be placed around the core, the individual wires or the individual layers of the conductor cable are wound around.

Desgleichen kann es mitunter vorteilhaft sein, die Bänder oder Vliese in wechselnder Folge in gewickelter oder längseinlaufender Form im Leiterseil unterzubringen.Likewise, it can sometimes be advantageous to use tapes or fleeces to be accommodated in alternating sequence in coiled or longitudinally running form in the conductor cable.

Die Erfindung sei anhand der in den Fig. 1 und 2 als Ausführungsbeispiele dargestellten Leiterseile mit lagenverseilten Einzeldrähten näher erläutert.The invention is based on the in FIGS. 1 and 2 as exemplary embodiments illustrated conductor ropes with stranded individual wires explained in more detail.

Die Fig. 1 sieht ein Leiterseil für ein elektrisches Energiekabel, beispielsweise Mittel- oder Hochspannungskabel, mit kreisrundem Querschnitt vor. Um den Kerndraht 1 herum sind hier die weiteren Einzeldrähte 2, jeweils in Lagen zu sechs, zwölf und achtzehn Drähten, verseilt. Anstelle des Kerndrahtes kann auch ein längswasserdichter Kerneinlauf verwendet werden, der den Kernzwickel ausfüllt. Zur Längsabdichtung dieses Leiterseiles dienen die mit einem quellfähigen Material, etwa auf Zellulosebasis, beschichteten Bänder 3 aus einem Vliesmaterial, die nach der üblichen Verdichtung des Leiterseiles dieses sicher abstopfen. Das mit dem quellfähigen Material beschichtete Vlies hat den Vorteil ausreichender Zugfestigkeit beim Auf- oder Einbringen sowie einer hohen Saugfähigkeit. Das gilt schon deshalb, weil solche Vliese beidseitig feuchtigkeitsdurchlässig sind.Fig. 1 shows a conductor for an electrical power cable, for example medium or high voltage cables with a circular cross-section. Around the core wire 1 there are the further individual wires 2, each in layers with six, twelve and eighteen wires, stranded. Instead of the core wire can also a longitudinally watertight core inlet can be used, which fills the core gusset. A swellable material is used for the longitudinal sealing of this conductor cable, about cellulose-based, coated tapes 3 made of a nonwoven material, which according to the usual compression of the conductor cable to stop it safely. The one with the swellable Material coated fleece has the advantage of sufficient tensile strength when or introduction as well as a high absorbency. That is already true because such Nonwovens are moisture-permeable on both sides.

An die aus den zwölf Einzeldrähten aufgebaute äußerste Lage des Leiterseiles schließt in bekannter Weise die innere Leitschicht z. B. aus einem extrudierfähigen Polymermaterial an, sie greift dichtend von oben in die zwischen den Drähten 2 gebildeten Zwickel ein. Die innere Leitschicht wird überdeckt von der ebenfalls nicht dargestellten elektrischen Isolierung des Kabels.To the outermost layer of the conductor made up of the twelve individual wires includes in a known manner the inner conductive layer z. B. from an extrudable Polymer material, it engages in a sealing manner from above into the areas formed between the wires 2 Gusset a. The inner conductive layer is covered by the layer, which is also not shown electrical insulation of the cable.

Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 betrifft die Fig. 2 ein Leiterseil in sogenannter Sektorform. Auch hier sind umden Kern 4 in mehreren Lagen die Einzeldrähte 5 herum verseilt, wobei jeweils zwischen dem Kern 4 und der ersten Lage (sechs Einzeldrähte) sowie zwischen der ersten Lage und der zweiten (zwölf Einzeldrähte) und der zweiten sowie der dritten Lage (achtzehn Einzeldrähte) die mit einem quellfähigen Material beschichteten Vliesbänder 6 herumgewickelt sind.Notwithstanding the embodiment of FIG. 1, the concerns 2 shows a conductor in what is known as a sector shape. Here, too, there are 4 in the individual wires 5 stranded around several layers, each between the core 4 and the first layer (six individual wires) and between the first layer and the second (twelve individual wires) and the second and third layer (eighteen individual wires) the fleece tapes 6 coated with a swellable material are wound around.

Daß bei den dargestellten verdichteten und/oder im Querschnitt verformten Leiterseilen aufgrund der hierbei wirkenden mechanischen Kräfte die eingebrachten Bandlagen mitunter zerstört werden, ist im Grunde unerheblich.That in the illustrated compressed and / or deformed in cross section Conductor ropes due to the mechanical forces acting here Tape layers are sometimes destroyed is basically irrelevant.

Denn für die Erfindung ist entscheidend, daß auf einfachem liege im üblichen Fertigungsablauf quellfähige Materialien, also auch auf einem Träger befindliches Quellpulver, eingebracht werden können, die im Schadensfall die vollständige Abschottung gewährleisten. Aus diesem Grunde haben sich auch Vliese als am geeignetsten erwiesen, denn mit ihrer Hilfe können größte Mengen quellfähigen Materials in das Leiterseil mit eingebracht werden. Das Volumen der quellfähigen Substanz beträgt nämlich ein Mehrfaches des Volumens des Trägervl ieses.Because for the invention it is crucial that the simple lie in usual manufacturing process swellable materials, i.e. also located on a carrier Swelling powder, can be introduced, which in the event of damage, the complete foreclosure guarantee. For this reason, nonwovens have also proven to be the most suitable, because with their help, large quantities of swellable material can get into the conductor to be introduced. The volume of the swellable substance is namely one Multiple of the volume of the carrier fleece.

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Claims

Claims longitudinally watertight conductor cable with a round or of the circular shape deviating cross-section for electrical power cables from a large number stranded or bundled individual wires, characterized in that the conductor cable is sealed by tapes that swell under the action of moisture.

2. Conductor rope according to claim 1, characterized in that the individual wires are wrapped with tapes that swell under the action of moisture.

3. Conductor according to claim 1 or 2 with a stranded layer of Single wires over a core, characterized in that between the core and the first layer as well as each subsequent layer under the influence of moisture swellable tapes are arranged.

4. Conductor according to claim 3, characterized in that the core is itself a single wire.

5. Conductor according to claim 3, characterized in that the core consists of stranded single wires.

6. Conductor rope according to claim 3, characterized in that the core consists of filler material.

7. Conductor according to claim 1 or one of the following, characterized gekennzeichnrt, that the tapes are made of a material that swells when exposed to moisture exist.

8. Conductor rope according to one or more of claims 1 to 7, characterized characterized in that the tapes consist of a carrier that is exposed to moisture swellable material is coated on one or both sides.

9. Conductor according to claim 1 or one of the following, characterized in that that the tapes are made of a fleece.

10. A conductor cable according to claim 9, characterized in that the fleece itself consists of a swellable fiber material.

11. A conductor according to claim 9, characterized in that in the Fleece is embedded in a swellable material when exposed to moisture.

12. Conductor according to claim 1 or one of the following, characterized in that that the tapes in addition to the swellable materials under the action of moisture also contain substances that prevent or reduce corrosion or are coated with them are.

13. Conductor according to claim 1 or one of the following, characterized in that that the tapes and / or the swellable materials conductive substances, such as for example carbon black or graphite.

14. Conductor according to claim 1 or one of the following, characterized in that that the tapes and / or the swellable materials conductive particles, for example Metal filter included

15. Conductor according to one or more of claims 1 bis14, characterized in that the ligaments through even in the unswollen state mechanical pressure loads are destructible.

16. A conductor cable according to claim 3, characterized in that the tapes are guided longitudinally.

7. Conductor rope according to claim 3, characterized in that the tapes are wrapped around the core or the individual layers of the conductor.

3. Conductor according to claim 1 or one of the following, characterized in that that the tapes in alternating sequence in wound or longitudinally running form in Conductor cables are arranged.