DE3420778A1

DE3420778A1 - Mehrkerniges oelgefuelltes kabel

Info

Publication number: DE3420778A1
Application number: DE19843420778
Authority: DE
Inventors: Alberto Mailand/Milano Giussani
Original assignee: Pirelli Cavi SpA; Cavi Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1983-06-21
Filing date: 1984-06-04
Publication date: 1985-01-03
Also published as: SE8403313D0; FR2549279A1; PH21775A; ES280374U; IT8321700A0; KR850000742A; CA1217534A; NO164146B; IT1163548B; JPH0367289B2; DK161230B; GB2142468B; AU565772B2; NO164146C; FR2549279B1; SE8403313L; DK302084A; KR920006727B1; BR8402960A; MX157763A

Description

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Mehrkerniges ölgefülltes Kabel

Die Erfindung betrifft mehrkernige ölgefüllte Kabel und insbesondere mehrkernige ölgefüllte Kabel, die zur Verwendung als Unterwasserkabel besonders geeignet sind.

Bekannte mehrkernige ölgefüllte Kabel sind aufgebaut mit einer Mehrzahl von zusammengelegten Kernen, die in einem Metallmantel eingeschlossen sind, wobei mit Isolieröl imprägnierte Füllmaterialien in den freien Räumen zwischen den Kabelkernen und zwischen den Kabelkernen und dem Metallmantel angeordnet sind.

Jeder Kern umfaßt einen Leiter, der mit einer Isolierung bedeckt ist, welche wenigstens eine Wicklung aus einem Band aus einem Material aufweist, welches Cellulose, ein synthetisches Material oder ein gemischtes Material ist und mit Isolieröl imprägniert ist.

Um es dem Isolieröl zu ermöglichen, alle in dem Mantel eingeschlossenen Kabelelemente zu imprägnieren und sich entlang des Kabels zu bewegen, müssen in dem Kabel Kanäle für die Längsbewegung des Öles vorgesehen sein.'

Es sind verschiedene Arten von mehrkernigen ölgefüllten Kabeln bekannt.

Bei einer ersten Art bekannter mehrkerniger ölgefüllter Kabel sind die Kanäle für Bewegung des Isolieröles entlang des Kabels durch zylindrische Wendeln bzw. zylindri-

sehe Schraubenflächen aus Metallbändern gebildet, deren Gänge im Abstand voneinander liegen und die in die freien Räume zwischen dem Metallmantel und den Kabelkernen eingebettet, sind.

Diese erste Art von bekannten mehrkernigen ölgefüllten Kabeln hat gewisse Nachteile, wenn solche Kabel als Unterwasserkabel verwendet werden, und zwar insbesondere als Folge der besonderen Ausführung des darin vorgesehenen Kanales für die Bewegung des Isolieröles entlang des Kabels.

Wenn diese erste Art eines mehrkernigen ölgefüllten Kabels für ein Unterwasserkabel verwendet wird, bei welcher Anwendung die Gefahr von Brüchen oder Rissen des Kabelmantels als Folge von Stoßen durch Anker oder Fischnetze immer vorhanden ist, ist das Auslecken von Isolieröl aus dem Kabel sehr beträchtlich und die Gefahr ist zu groß, daß Wasser in das Kabel eintritt und einwandert.

Dies ergibt sich als Folge der besonderen Ausführung und Anordnung der Kanäle für die Bewegung des Isolieröles entlang des-Kabels, wobei diese Kanäle einerseits sehr nahe dem Kabelmantel angeordnet und andererseits aus offenen Metallbandwendeln gebildet sind. Daher können diese Kanäle keinen Widerstand bieten gegen das Austreten von in ihnen umlaufendem Isolieröl und gegen das Eintreten von Wasser in das Kabel, und sie ermöglichen nicht die Verwendung von Mitteln, mit denen die Ausbreitung von Wasser entlang des Kabels verhindert wird.

Bei einer zweiten Art bekannter mehrkerniger ölgefüllter Kabel bestehen die Kanäle für die Bewegung des Isolieröles entlang des Kabels aus rohrförmigen oder schlauchförmigen Kanälen," die in der Mitte jedes Leiters der Kabelkerne ge-'

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bildet sind.

Bei dieser zweiten Art bekannter- mehrkerniger ölgefüllter Kabel sind die Gefahren des Auftretens großer Ausleckmengen an Isolieröl im Fall eines Bruches oder Reißens des Kabelmantels verringert, jedoch besteht der Nachteil, daß bei gleicher übertragbarer Energie das Gewicht eines Kabels dieser zweiten Art größer ist als das Gewicht eines Kabels der oben genannten ersten Art. Tatsächlich ist es zum Bilden der Kanäle für die Bewegung des Isolieröles entlang des Kabels in den Leitern erforderlich, die Durchmesserabmessung der Leiter zu vergrößern.und demgemäß die Durchmesserabmessungen des Kabels zu vergrößern, woraus sich offensichtlich eine Erhöhung des Gewichtes des Kabels ergibt.

Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, die bei bekannten mehrkernigen ölgefüllten Kabeln vorhandenen Nachteile zu überwinden. Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein mehrkerniges ölgefülltes Kabel derart auszuführen, daß im Fall eines Bruches oder Reißens des Kabelmantels nur geringes Auslecken von Isolieröl aus dem Kabel erfolgt, wobei gleichzeitig es ermöglicht ist, das Gewicht des Kabels zu verringern.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein mehrkerniges ölgefülltes Kabel, welches einen Metallmantel aufweist, der eine Mehrzahl von zusammengelegten Kernen einschließt, von denen jeder einen Leiter aufweist, der mit einer Isolierung bedeckt ist, die aus wenigstens einer Wicklung eines Bandes aus einem Material wie Cellulose, synthetisches Material oder gemischtes Material, besteht, welches mit Isolieröl imprägniert ist. Gemäß der Erfindung ist ein solches Kabel dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter

wenigstens eines Kabelkernes aus einem Metallmaterial gebildet ist, welches eine elektrische Leitfähigkeit hat, die höher als diejenige des Metallmaterials ist, welches die Leiter der übrigen Kabelkerne bildet, die Leiter aus dem Metallmaterial, welches eine höhere elektrische Leitfähigkeit hat, einen Kanal für die Bewegung des Isolieröles entlang des Kabels aufweist oder einbettet, und daß die Leiter aus dem Material mit der niedrigeren elektrischen Leitfähigkeit kompakte Stränge sind.

Insbesondere sind bei einem mehrkernigen ölgefüllten Kabel gemäß der Erfindung die Leiter aus dem Metallmaterial mit der höheren elektrischen Leitfähigkeit rohrartige
Stränge, die aus Profilleitern gebildet sind, die Seite an Seite angeordnet sind derart, daß sie darin einen Kanal
für die Bewegung des Isolieröles bilden, während die Leiter aus dem Metallmaterial mit der niedrigeren elektrischen Leitfähigkeit kompakte Stränge sind, beispielsweise Stränge aus Drähten oder Profiileitern, die zusammengelegt sind.

Weiterhin ist das Verhältnis zwischen der Fläche des rechtwinkligen Querschnitts der Leiter aus dem Metallmaterial mit der höheren elektrischen Leitfähigkeit und der Fläche des Querschnitts des Metallmaterials mit der niedrigeren elektrischen Leitfähigkeit, aus welchem die anderen Leiter gebildet sind, im wesentlichen gleich dem Reziproken des Verhältnisses zwischen den.elektrischen Leitfähigkeiten
der genannten Materialien.

Schließlich sind bei einem mehrkernigen ölgefüllten Kabel gemäß der Erfindung in den Kanal für die Bewegung des Isolieröles entlang des Kabels in den Leitern aus Metallmaterial mit der höheren elektrischen Leitfähigkeit Mittel vorgesehen oder eingesetzt, um die Fläche des Kanalquer-

Schnitts an im Abstand voneinander liegenden Stellen zu verkleinern. ""Jiese Mittel sind vorzugsweise aus kleinen Zylindern gebildet, die mit einer durchgehenden öffnung versehen sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines mehrkernigen ölgefüllten Kabels gemäß der Erfindung, in welcher die außerhalb des Metallmantels befindlichen Kabelteile nicht dargestellt sind.

Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht nach Linie I-I der Fig. 1.

Die Figuren zeigen Schnittansichten eines ölgefüllten· Kabels gemäß der Erfindung mit drei Kernen, welches den einfachsten Fall eines mehrkernigen ölgefüllten Kabels darstellt, auf welches die Erfindung sich bezieht, jedoch ist dieses Ausführungsbeispxel als ein nichtbeschränkendes Ausführungsbeispiel zu betrachten.

Die Schnittansichten in den Figuren zeigen nicht die üblichen Längsbedeckungen, Verstärkungs- oder Bewehrungsplatten und Verstärkungen und Bewehrungen, die allgemein rund um · den Kabelmantel herum angeordnet sind, da diese an sich bekannt sind.

Gemäß den Figuren 1 und 2 sind in einem Metallmantel 1, der beispielsweise aus Blei oder Aluminium besteht, drei Kerne 2, 3 und 4 aufgenommen, die nachstehend im einzelnen beschrieben werden. Diese Kerne 2, 3 und 4 haben im wesentlichen alle den gleichen Außendurchmesser.·

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Die Kabelkerne 2, 3 und 4 befinden sich einerseits in Berührung miteinander und andererseits in direkter Berührung mit dem Kabelmantel 1. Demgemäß sind freie Räume 5,6,7 und 8 zwischen den Kabelkernen 2, 3 und 4 und zwischen diesen und dem Mantel 1 gebildet. Füllungen aus Isoliermaterial, vorzugsweise aus Papier (nicht dargestellt), sind in den freien Räumen 5,6, 7 und 8 angeordnet.

Ein an sich bekannten Isolieröl ist in dem gesamten von dem Mantel 1 umschlossenen Raum vorhanden. Das öl ist beispielsweise ein Alkylbenzol, welches sowohl die Kabelkerne. 2, 3 und 4 als auch die in den freien Räumen 5, 6, 7 und 8 vorhandenen Füllungen imprägniert.

Wie zuvor gesagt, befinden sich die Kabelkerne 2, 3 und 4 innerhalb des Mantels 1. Die Kerne 3 und 4 sind einander gleich und sie sind so ausgeführt, wie es nachstehend beschrieben wird.

Jeder der. Kerne 3 und 4 weist einen kompakten Leiter 9 auf, der aus einer Mehrzahl von zusammengelegten Aluminiumdräh-.ten gebildet ist. Um den Leiter um herum ist eine erste halbleitende Schicht oder Lage 10 vorgesehen, die durch Wicklungen aus halbleitenden Papierbändern gebildet ist.

Eine Isolierlage 11, die aus einer Mehrzahl von Wicklungen aus Bändern aus Isoliermaterial gebildet ist, insbesondere aus mit Isolieröl imprägnierten Papierbändern, ist rund um die erste halbleitende Lage 10 vorgesehen.

Die Lage -11 aus Isoliermaterial ist außen von einer zweiten halbleitenden Lage 12 bedeckt, die aus Wicklungen aus Bändern aus halbleitendem Material gebildet ist.

Der Kabelkern 2 unterscheidet sich von den Kabelkernen 3

und 4 durch die andere Ausführung des in ihm vorhandenen Leiters.

Der Leiter 13 des Kernes 2, dessen Außendurchmesöer gleich dem Außendurchmesser der Leiter 9 ist, ist durch einen rohrartigen Strang aus Kupfer gebildet, d. h. aus einem Material, welches eine Leitfähigkeit hat, die höher als die Leitfähigkeit des die Leiter 9 der Kerne 3 und 4 bildenden Materiales ist, welches Aluminium ist.

Weiterhin ist das Verhältnis zwischen der Fläche, die von dem Kupfer in einem Schnitt rechtwinklig zum Leiter 13 eingenommen wird, und der Fläche, die von dem Aluminium in einem Querschnitt rechtwinklig zu einem der Leiter 9 eingenommen wird, im wesentlichen gleich dem Reziproken des Verhältnisses zwischen der elektrischen Leitfähigkeit des Kupfers, die 1000/17.241 m/Ohm mm beträgt, und derjenigen des Aluminiums, die 1000/28'.264 m/Ohm

mm beträgt. Dies bedeutet, daß die elektrische Leitfähigkeit des Aluminiums im wesentlichen nur 61 % der Leitfähigkeit des Kupfers beträgt.

Beispielsweise hat bei einem dreikernigen Kabel die von dem Kupfer in dem Schnitt rechtwinklig zum Leiter 13 eingenommene Fläche eine Größe von 240 mm , Während die von dem Aluminium in dem Schnitt rechtwinklig zu einem der Leiter 9

2 eingenommene Fläche eine Größe von 400 mm hat.

Insbesondere ist der Leiter 13 durch einen Strang dargestellt, der aus einer Mehrzahl von Leitern 14 in Form von Profilteilen gebildet ist, die Seite an Seite und derart angeordnet sind, daß an der Mitte des Leiters 13 ein Kanal 15 gebildet ist, der den Kanal für die Bewegung des Isolieröls entlang des Kabels darstellt. Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Leiterteile 14 derart ausge-

bildet und profiliert/ daß sie ineinandergreifende Vorsprünge und Nuten oder dergleichen besitzen, wodurch eine sichere Anordnung geschaffen ist.

Eine erste halbleitende Lage 16 ähnlich der halbleitenden Lagen 10 der Kerne 3 und 4 ist rund um den Leiter 13 vorgesehen. Eine mit Isolieröl imprägnierte Isolierlage 17, die aus einer Mehrzahl von Wicklungen aus Bändern aus Isoliermaterial gebildet ist, beispielsweise aus Bändern aus Cellulosematerial, ist auf der halbleitenden Lage 16 vorgesehen.

Schließlich ist eine halbleitende Lage 18, die aus Wicklungen aus Bändern aus halbleitendem Material besteht, auf oder über der Isolierlage 17 vorgesehen.

Wie zuvor gesagt, unterscheiden sich die Kabelkerne gemäß der Erfindung voneinander durch die Ausführung der in ihnen eingebetteten Leiter. Allgemein betrachtet, besteht bei einem mehrkernigen ölgefüllten Kabel gemäß der Erfindung wenigstens einer der Leiter der Kabelkerne aus einem Metallmaterial, welches eine elektrische Leitfähigkeit hat, die höher als diejenige des Metallmaterials ist, welches die Leiter der übrigen Kabelkerne bildet. Vergleicht man die rechtwinkligen Querschnitte der beiden Arten von Leitern, die in einem Kabel gemäß der Erfindung vorhanden sind,- so ist das Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche des Metallmaterials mit der höheren elektrischen Leitfähigkeit des wenigstens einen Leiters und der Querschnittsfläche des Materials mit der niedrigeren elektrischen Leitfähigkeit eines der anderen Leiter gleich dem Reziproken des Verhältnisses zwischen den elektrischen Leitfähigkeiten .

Weiterhin ist die Ausführung des Leiters aus Metallmaterial

mit der höheren elektrischen Leitfähigkeit derart, daß . in dem Leiter ein Kanal für die Bewegung des Isolieröles entlang des Kabels geschaffen ist/ auch für erzwungene Bewegung, wenn es gewünscht sein sollte, daß die maximale Temperatur, die von diesem Leiter während des Betriebes erreicht werden kann, während des Betriebes des Kabels einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet.

Vorzugsweise ist bei einem mehrkernigen ölgefüllten Kabel gemäß der Erfindung eine Einrichtung vorgesehen, um an im Abstand voneinander liegenden Stellen entlang des Kabels die Querschnittsfläche des Kanales oder der Kanäle zu verkleinern, die in den Leitern aus dem Metallmaterial gebildet sind, welches gegenüber dem Metallmaterial der anderen Leiter der Kabelkerne höhere elektrische Leitfähigkeit hat.

Fig. 2 zeigt eine besondere Ausführung der gerade genannten Einrichtung.

Wie in Fig. 2 dargestellt, weist die Einrichtung zum Verkleinern der Querschnittsfläche eines Kanales für Längsbewegung des Isolieröles in einem Kabel, der in dem Leiter 13 gebildet ist, eine Art· Blende auf, welche die Gestalt eines kleinen Zylinders 19 hat, der mit einer durchgehenden öffnung 20 versehen ist, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Kanales 15 an der Mitte des Leiters 13 ' des Kabelkernes 2 ist.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist bequem zu verstehen, daß und wie mittels eines mehrkernigen ölgefüllten Kabels gemäß der Erfindung die eingangs genannten Zwecke erreicht werden.

Tatsächlich ist es mit einem mehrkernigen ölgefüllten Kabel gemäß der Erfindung möglich, daß im Falle eines Bruches oder eines Reißens der Kabelmantels nur sehr geringes Auslecken an. Isolieröl aus dem Kabel auftritt im Vergleich zu den ausleckenden Mengen bei mehrkernigen ölgefüllten Kabeln der einleitend genannten ersten Art.

Tatsächlich bestehen bei den bekannten mehrkernigen ölgefüllten Kabeln der genannten ersten Art, bei denen die Kanäle für die Bewegung des Isolieröles entlang des Kabels durch offene Schrauben oder Wendeln aus Metallmaterial gebildet sind, die in die freien Räume des Kabels eingesetzt sind, keine Sperren und es können auch keine Vorkehrungen getroffen sein, um dem Austreten von öl aus dem Kabel und dem Eintreten und Einwandern von Wasser entlang des Kabels zu widerstehen, wohingegen bei einem mehrkernigen ölgefüllten Kabel gemäß der Erfindung durch das Vorhandensein der Isolierung rund um die Kabelleiter, in denen ein ölkanal vorhanden ist, eine wirksame Sperre gegen das Austreten von Öl aus dem Kabel und gegen das Eintreten von Wasser in das Kabel gebildet ist.

Weiterhin ist es bei einem raehrkernigen ölgefüllten Kabel gemäß der Erfindung möglich, eine Verringerung des Gewichtes gegenüber dem Gewicht bekannter mehrkerniger ölgefüllter Kabel der einleitend genannten zweiten Art zu erhalten, da es möglich ist, unterschiedliche Metallmaterialien für die Bildung der Leiter der Kabel zu verwenden. Wenn daher' die Möglichkeit ausgenutzt wird, die durch die Verwendung unterschiedlichen Metallmaterials für die Bildung der Kabelleiter dargeboten wird, ist es möglich, einen Vorteil zu erzielen aus dem Unterschied des spezifischen Gewichtes zwischen den verschiedenen Metallmaterialien. Wenn beispielsweise Aluminium als das Material mit der niedrigeren Leitfähigkeit, und Kupfer als das Material mit der

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höheren Leitfähigkeit verwendet werden, wird offensichtlich geringeres Gewicht für ein Kabel erzielt, da Aluminium ein spezifisches Gewicht hat, welches einen Wert hat, der nur ein Drittel des Wertes des spezifischen Gewichtes von Kupfer ist.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich.

Claims

Patentansprüche

/Mehrkerniges ölgefülltes Kabel mit einem Metallmantel, der eine Mehrzahl von zusammengelegten Kernen einschließt, wobei jeder der Kerne einen Leiter aufweist, der mit einer Isolierung bedeckt ist, die aus wenigstens einer·Wicklung eines Bandes gebildet ist, welches aus Cellulose, einem synthetischem Material oder einem Mischmaterial besteht., und wobei die Isolierung mit einem Isolieröl imprägniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter '13) wenigstens eines Kabelkernes (2) aus einem Metallmaterial besteht, welches eine elektrische Leitfähigkeit hat, die höher als diejenige des Metallmaterials ist, welches die Leiter (9) der verbleibenden Kabelkerne (3, 4) bildet, daß die Leiter aus dem Metallmaterial mit der höheren

POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN 50175-80Θ · BANKKONTO: DEUTSCHE BANK A.Q. MÖNCHEN, LEOPOLDSTR. 71. KONTO-NR. M/35 794

6. Kabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Verkleinern der Kanalquerschnittsfläche kleine Zylinder (19) aufweist, die mit einer durchgehenden Öffnung (20) versehen und in den Kanal (15) eingesetzt sind.

7. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis' 6, mit drei Kernen, die gleichen Außendurchmesser haben, in einem Metallmantel eingeschlossen sind und sich gegenseitig und den Mantel tangential berühren, wobei die Leiter der Kerne gleichen Außendurchmesser haben, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (13) eines (2) der drei Kerne (2, 3, 4) ein aus Kupferprofilteilen gebildeter rohrförmiger Strang ist, dessen Rohrhohlraum den Kanal (15) für Bewegung des Isolieröles entlang des Kabels darstellt, während die Leiter (9) der anderen beiden Kerne (3, 4) kompakte Stränge sind, die aus Drähten oder aus Profilteilen aus Aluminium gebildet sind, und daß in den rechtwinkligen Querschnitten der einzelnen Leiter das Verhältnis zwischen der von dem Kupfer eingenommenen Fläche und der von dem Aluminium eingenommenen Fläche gleich dem Reziproken des Verhältnisses zwischen den elektrischen Leitfähigkeiten dieser Materialien ist.

elektrischen Leitfähigkeit einen Kanal (15) für Bewegung des Isolieröles entlang des Kabels bilden oder einbetten,, und daß die Leiter aus dem Metallmaterial mit der niedrigeren elektrischen Leitfähigkeit kompakte Stränge sind.
2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (13) aus dem Metallmaterial mit der höheren elektrischen Leitfähigkeit rohrartige Stränge sind, die. durch Seite an Seite angeordnete Leiterteile (14) in Form von " Profilteilen gebildet sind.
3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (9) aus dem Metallmaterial mit der niedrigeren elektrischen Leitfähigkeit kompakte Stränge sind, die aus Drähten oder aus aus Profilteilen zusammengelegten Leitern gebildet sind.
4. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den senkrechten Querschnitten der einzelnen Leiter des Kabels das Verhältnis zwischen der Fläche, die von dem Metallmaterial mit der höheren elektrischen Leitfähigkeit eingenommen wird, und der Fläche, die von dem Metallmaterial mit der niedrigeren elektrischen Leitfähigkeit eingenommen wird, gleich ist dem Reziproken des Verhältnisses der elektrischen Leitfähigkeiten dieser Materialien.
5. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal (15) für Bewegung des Isolier-

• öles entlang des Kabels in den Leitern (.13) aus dem Metallmaterial mit der höheren elektrischen Leitfähigkeit eine Einrichtung (19) eingesetzt ist, um die Fläche des Kanalquerschnittes an im Abstand voneinander liegenden Stellen zu verkleinern.