DE3504041A1 - Optisches kabel fuer hochspannungsfreileitungen - Google Patents
Optisches kabel fuer hochspannungsfreileitungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein optisches Luftkabel für Hochspannungsfreileitungen mit einem aus Kunststoff
bestehenden Außenmantel.
Wenn ein optisches Luftkabel nicht an einem Leitseil einer Hochspannungsfreileitung (U - 30 kV) angeschellt
ist, sondern als selbsttragendes Luftkabel allein für sich aufgehängt wird, können Korona- und Kriechstrombeanspruchungen
auftreten, und zwar insbesondere bei stärkeren Luftfeldern aufgrund der kapazitiven Ankopplung
der verschmutzten und befeuchteten Kabeloberfläche an benachbarte Phasenseile.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mantel für ein optisches Luftkabel derart
auszubilden, daß sein Kriechstromverhalten ausreichend gut ist, und er nicht ohne weiteres schmilzt oder verdampft.
Weiterhin soll gewährleistet sein, daß das Mantelmaterial preiswert ist. Gemäß der Erfindung wird dies
bei einem optischen Luftkabel der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß als Material für den Außenmantel
ein selbstlöschender teilentladungs- und kriechstromfester,
selbstschützender Stoff verwendet ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß Teilentladungsvorgänge und auch
Kriechströme zu keiner unerwünschten Beeinträchtigung des Luftkabels führen.
Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der bei einer Erhitzung oder Verbrennung
verbleibende Rückstand des Außenmantels hochisolierend und kriechstromfest ist.
Jb 1 Buh / 05.02.85
—2 VPA 84 P 1470 DE Ol
Das gemäß der Erfindung verwendete Mantelmaterial enthält auch einen nichtverkohlenden Kunststoff und kann
bevorzugt dadurch beständig gemacht werden, daß ihm ein hoher Anteil eines bei höheren Temperaturen wasserabgebenden
Metall-Hydroxyds zugesetzt ist, der abkühlend auf die Glimm-, Kriech- oder Lichtbogenentladung und
dadurch löschend wirkt, ohne daß die Kombination leitfähige Reste erzeugt. Es hat sich herausgestellt,
daß diese Eigenschaften nicht nur auf die Zündung durch einen leistungsstarken Lichtbogen, sondern vor allem
auch auf die Glimm- und Kriechentladungen anwendbar sind. Dort wird die Oberfläche eines an sich isolierenden
Kunststoffes durch die in einem (sehr stromschwachen) Entladungskanal wirkende hohe oder örtlich
stark begrenzte Temperatur des Entladungsweges zerstört. Der sofort freigesetzte Wasserdampf wirkt auch dort
löschend und kühlend. Das zurückbleibende Metall-Oxyd-Gerüst ist vollisolierend und schützt die Kunststoffoberfläche
vor weiterer Erosion. Da der Kunststoff direkt unter dem freigelegten Aluminium-Oxyd geschützt
ist, kommt die Kriechentladung zum Stillstand. Vergleichbare Eigenschaften haben sonst nur (teure) Fluorpolymer-Mantelstoffe,
bei deren Verbrennung jedoch HF (Flußsäure) und deren Reaktionsprodukte freigesetzt
werden. Bei der Erfindung bildet die unverbrannte oder teilverbrannte Kunststoff-Matrix keine leitfähigen Reste
oder Brücken. Das Kabel bleibt also nichtleitend.
Das Kriechstromverhalten des erfindungsgemäßen Kabels ist weit besser als das normale Polyäthylen-Copolymer-Mäntel.
Die dem Kriechstromschaden zugrunde liegende örtliche Erhitzung wird bei dem erfindungsgemäßen
Mantelmaterial durch Wasserdampfabgabe gemildert.
VPA 84 P 1470 DE Ol Schmelz- und Verdampfungsvorgänge (z.B. bei Lichtbogenerhitzung)
sind kaum nachweisbar, da nach dem Angriff der Oberfläche aus dem Metall-Hydroxyd z.B. dem
Aluminium-Hydroxyd AL(OH)3 sofort eine schützende Mineraloberfläche (Al2O3) entsteht. Diese resultiert
daraus, daß in der Mantelmischung ein möglichst hoher Anteil von 30 bis 60 Gewichtsprozenten, vorzugsweise um
50 Gewichtsprozent Metall-Hydroxyd enthalten ist. Als Basismaterial wird vorteilhaft ein PE-EVA-Copolymer verwendet.
Die Einbindung des Metall-Hydroxyds kann aber auch ohne EVA durch Vernetzung des Basis-Kunststoffs erfolgen.
Andere geeignete Basis-Kunststoffe sind ERP und EPDM.
Als Kunststoffanteil für den Mantelaufbau werden zweckmäßig unpolare oder schwach polare Verbindungen verwendet.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 im Querschnitt den Aufbau eines optischen Luftkabels für Hochspannungsfreileitungen,
Fig. 2 die Verhältnisse bei einer Hochspannungs-Freileitung mit einem optischen Luftkabel
Fig. 3 die Zusammenhänge bei einer Kriechstrombeanspruchung.
In Fig. 1 ist das optische Luftkabel mit OK bezeichnet. Sein Außenmantel AM besteht aus einem ein Metall-Hydroxyd,
insbesondere Aluminium-Hydroxyd enthaltenden Kunststoffmaterial. Dabei ist der Anteil des Metall-Hydroxyds
zwischen 30 und 60 Gewichtsprozent, vorzugsweise um 50 Gewichtsprozent (20 - 30 Volumenprozent)
gewählt.
—k VPA 84 P 1470 DE 01
Ein derartiges Mantelmaterial ist kriechstrombeständig, so daß es bei stromschwacher Oberflächenentladung
zu keiner Zerstörung kommen kann. Das Kriechstromverhalten ist weit besser als zum Beispiel bei normalen
Polyethylen-Mänteln. Auch die Resistenz gegen radiale Teilentladungen (Korona) ist weit besser als bei sonst
üblichen Stoffen.
Der Aufbau der Kabelseele kann in üblicher Weise erfolgen, wobei im vorliegenden Beispiel ein gefülltes
Kabel dargestellt ist, bei dem als Seelenfüllung eine Füllmasse FM verwendet ist. Elektrisch leitende Teile
sind bei dem Kabel OK nicht vorhanden (d.h. es ist ein volldielektrischer Aufbau gewählt). Die einzelnen Lichtwellenleiter
LW sind im Inneren einer aus Kunststoff bestehenden stützenden Hülle AH untergebracht, auf der
eine zugfeste Bespinnung BS aufgebracht ist. Das in Fig. 2 dargestellte optische Kabel OK kann (nichtleitend) an
einem isolierenden Tragseil TS angeschellt werden (Schellen SC) (vgl. Fig. 2). Falls ein selbstragendes
optisches Kabel verwendet wird, genügt jeweils eine Befestigung an der Traverse eines Mastes. Dabei ist der
Kabelaufbau entsprechend abzuändern und im Kabel selbst ein Tragseil vorzusehen, welches die mechanische BeIastung
übernehmen kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist eine Hochspannungsleitung
gezeichnet, bei der das optische Kabel OK selbständig (d.h. außerhalb der Phasenseile und des
Erdseiles) verlegt ist und an der Traverse eines Gittermastes GM gehalten wird. Das Erdseil ist mit ES bezeichnet
und eines der Phasenseile mit PS. Da das optische Kabel OK aus Isoliermaterial besteht, kann die
-5 VPA 84 P 1470 DE Ol
Manteloberfläche im Ersatzschaltbild durch eine Folge von Langswiderstanden RL nachgebildet werden. Zwischen
dem optischen Kabel OK und dem Erdseil ES liegen Querkapazitäten, die mit CE bezeichnet sind, während die
Querkapazitäten zwischen dem optischen Kabel OK und dem Phasenseil PS die Bezeichnung CP tragen. Die bei einer
derartigen Anordnung sich ergebende Korona- und Kriechstrombelastung kann zu einem örtlichen Abbau des Mantels
und zu Erosion führen, die durch Wasserdampfabgabe gemildert wird. Ein Schmelzen und Verdampfen ist kaum
nachweisbar, da nach dem Angriff der Oberfläche sofort eine schützende Mineraloberfläche entsteht, die auf die
Verwendung von Aluminium-Hydroxyd im Mantelmaterial zurückgeht.
Die Zusammensetzung für den Außenmantel AM des optischen Kabels OK kann vorteilhaft folgende Werte aufweisen:
55 Gew % Aluminium-Hydroxyd
38 " PE/EVA-Copolymer
4 " Ethylen/Propylen-Rubber
0,3 " Stabilisator
0,5 " Gleitmittel
1,5 " Farbpigmente
0,7 " Silan
Es ist auch möglich, in der vorstehenden Zusammensetzung das Aluminium-Hydroxyd durch Zink-Hydroxyd oder Magnesium-Hydroxyd
zu ersetzen. Bevorzugt ist aber der Einsatz von Aluminium-Hydroxyd.
11 Patentansprüche
3 Figuren
11 Patentansprüche
3 Figuren
Leerseite -
Claims (11)
1. Optisches Luftkabel für Hochspannungsfreileitungen mit einem aus Kunststoff bestehenden Außenmantel (AM),
dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den Außenmantel (AM) ein selbstlöschender
teilentladungs- und kriechstromfester, selbstschützender Stoff verwendet ist.
2. Optisches Luftkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bei einer Erhitzung oder Verbrennung verbleibende
Rückstand des Außenmantels (AM) hochisolierend und kriechstromfest ist.
;
3. Optisches Luftkabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, l
daß der Außenmantel (AM) einen hohen Anteil an Metall- f
Hydroxyd aufweist.
4. Optisches Luftkabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (AM) zwischen 30 und 60 Gewichtsprozent
Metall-Hydroxyd enthält.
5. Optisches Luftkabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (AM) um 50 Gewichtsprozent Metall-Hydroxyd
enthält.
6. Optisches Luftkabel nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Metall-Hydroxyd in ein Kunststoffmaterial , insbesondere aus unpolaren oder schwach polaren Verbindungen,
eingebunden ist.
VPA 84 P 1740 DE
7. Optisches Luftkabel nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Metall-Hydroxyd in ein PE-EVA-Copolymer als Basis Material eingebunden ist.
5
8. Optisches Luftkabel nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Metall-Hydroxyd in EPR oder EPDM als Basis-Material
eingebunden ist.
10
10
9. Optisches Luftkabel nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß als Metall-Hydroxyd Aluminium-Hydroxyd verwendet ist.
15
15
10. Optisches Luftkabel nach einem der Ansprüche bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß als Metall-Hydroxyd Magnesium-Hydroxyd verwendet
ist.
11. Optisches Luftkabel nach einem der Ansprüche bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß als Metall-Hydroxyd Zink-Hydroxyd verwendet ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |