DE3618659C2

DE3618659C2 - Metallfreies Luftkabel mit Lichtwellenleiteradern

Info

Publication number: DE3618659C2
Application number: DE3618659A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Phys Haag; Klaus Dipl Chem Dr Schaefers; Muelheim Prof Dr Schuppe; Peter Dipl Ing Zamzow; Heinz Juergen Dipl Ing Hemken
Original assignee: Kabel Rheydt AG; AEG Kabel AG
Current assignee: Kabel Rheydt AG
Priority date: 1986-06-03
Filing date: 1986-06-03
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2006-06-04
Also published as: DE3618659A1

Description

Die Erfindung betrifft ein metallfreies Luftkabel mit Lichtwellenleiteradern und einem die Lichtwellenleiteradern umgebenden Mantel aus einem Polymermaterial sowie Zugentlastungselementen unterhalb oder innerhalb des Mantels.

Bei der Verlegung von Kabeln muß darauf geachtet werden, daß eine einwandfreie Erdung vorgenommen wird, damit Aufladungen von der Oberfläche des Kabels abgeleitet werden können.

Metallfreie Luftkabel, die auf Hochspannungsfreileitungen verlegt werden, befinden sich in einem elektrischen Feld hoher Feldstärke. Bei isolierenden Mantelwerkstoffen führt dies zu elektrostatischen Aufladungen auf der Manteloberfläche, die bei ihrem Ausgleich Zerstörungen im Bereich der Manteloberfläche hervorrufen. Da die Kabel mit metallischen Spiralen an den Masten auf Erdpotential gehalten werden, sind besonders im Bereich der Übergänge Kabel-Spirale wegen der hohen Feldstärken elektrische Entladungen zu erwarten. Deshalb wird bereits im Übergang Spirale-Mantel die Spirale so aufgebogen, daß keine starken Feldstärkesprünge im Übergang Spirale-Mantel auftreten. Da jedoch die Entladungen nicht allein zwischen Kabel und Spirale auftreten, sondern auf dem Kabelmantel selbst Bereiche hoher Feldstärkeschwankungen vorhanden sind, ist diese Maßnahme in der Regel wirkungslos. Auch über dem Kabelmantel im Bereich der Spirale angeordnete Teller-Isolatoren können für bestimmte Zeit eine Entladung verhindern, mit der Zeit nimmt jedoch deren Isolationswirkung durch Kriechströme auf dem Isolator ab.

Bekannt ist auch bereits ein optisches Kabel für Hochspannungsfreileitungen (DE-OS 35 04 041), bei dem als Material für den Außenmantel ein selbstlöschender teilentladungs- und kriechstromfester, selbstschützender Stoff verwendet wird. Teilentladungsvorgänge und Kriechströme sollen so zu keiner wesentlichen Beeinträchtigung des Luftkabels führen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem metallfreien Luftkabel die Feldstärke an dessen Oberfläche so wesentlich zu reduzieren, daß keine Beschädigungen des polymeren Mantelmaterials auftreten können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der spezifische Widerstand des Polymermaterials 10²-10¹⁰ Ohm cm beträgt. Wesentlich für die Erfindung ist, daß der Oberflächenwiderstand in der beanspruchten Größenordnung liegt, vorzugsweise in der Größenordnung von 10⁴-10⁸ Ohm cm. Potentialdifferenzen auf der Kabeloberfläche werden so abgebaut, Fremdschichtentladungen, bedingt durch unvermeidbare Verschmutzungen an der Kabeloberfläche bei der Freiluftinstallation, führen nicht zu verstärktem Stromfluß an der Oberfläche des Kabels. Dieser Stromfluß hätte Austrocknungen in diesem Bereich zur Folge, die wiederum Anlaß zu Entladungsvorgängen wären. Der Spannungsgradient, der bei einem dielektrischen Mantel in der Größenordnung von 1000-2000 Volt/cm liegt, wird durch die Maßnahme nach der Erfindung auf wenige, für das Mantelmaterial unschädliche Volt/cm reduziert.

Zwar ist aus der vorveröffentlichten Literaturstelle (B. Carlowitz, Kunststofftabellen, 1986, S. 91) auch bekannt, leitfähiges Polyethylen zur Erdung von Energie- und Telefonkabeln zu verwenden, hierbei geht es aber um Kabel, die erdfühlig verlegt werden, also nicht um metallfreie Luftkabel mit Lichtwellenleiteradern. Da heute metallfreie Luftkabel auch Hochspannungsfreileitungen analog wie Leiterseile behandelt werden, bedeutet der leitfähige Mantel keinen Nachteil, da er mechanisch und chemisch ausreichend stabil ist. Zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, das Kabel im Bereich bis ca. 3 m von der Spirale mit einem leitfähigen Band zu umwickeln.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß zer störende Entladevorgänge auf dem Mantelmaterial ver mieden werden. Das Kabel verhält sich damit ähnlich wie ein metallisches Kabel, jedoch ohne dessen erhebliches Gewicht aufzuweisen. Gas ist insbeson dere für Luftkabel von Vorteil, denn dadurch wird auf relativ stark belasteten Gestängen meist noch keine Überschreitung der zulässigen Kräfte bewirkt und eine Verstärkung von Masten kann entfallen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach stehend anhand der Zeichnung erläutert; dabei zeigt die Figur einen Querschnitt durch ein Luftkabel.

Im Folgenden wird der Aufbau eines erfindungsgemäßen Luftkabels geschildert. Die Luftka bel bestehen aus einer die Fasern enthaltenden Seele 1 und einer konzentrisch darüberliegenden Armie rung 2 mit schützendem Außenmantel 3, dessen Leit fähigkeit im Bereich 10²-10¹⁰ Ohm cm liegt. Als Armierung werden vorzugsweise Stäbe aus glasfaserver stärktem Kunststoff verwendet. Die Bruchspannung dieser Stäbe beträgt ca. 1200 N/mm² bei einer Bruchdehnung von 3%.

Um den glasfaserverstärkten Kunststoff vor mechanischen Zerstörungen an den Aufhängungen des Kabels zu schützen, wird außer dem die äußere Oberfläche des Kabels bilden den Mantel 3 ein Stück leitfähige Hülle zur Verstärkung vorgesehen. Der über der Armierung angeordnete Mantel 3, der einen spezifischen Widerstand von 10²-10¹⁰ Ohm cm aufweist, besteht vorzugsweise aus Polyethylen und Ruß. Die Leitfähigkeit des Mantels wird durch Beimengung von beispielsweise Ruß oder Graphit auf den gewünsch ten Wert eingestellt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt der spezifische Widerstand des Mantels im Bereich 10⁴ bis 10⁸ Ohm cm. Statische Aufladungen werden schnell genug abgeleitet; jedoch ist der spezifische Widerstand so hoch, daß bei Blitzeinschlägen das Luftkabel nicht zerstört wird, da der Blitz seinen Weg durch die besser leitende und leicht ionisierbare Luft nimmt.

Der Mantel 3 hat eine Wandstärke von 1 bis 10 mm. Er kann auch aus mehreren Schichten bestehen, deren Leit fähigkeit nach außen zunimmt.

Claims

1. Metallfreies Luftkabel mit Lichtwellenleiteradern und einem die Lichtwellenleiteradern umgebenden Mantel aus einem Polymermaterial sowie Zugentlastungselementen unterhalb oder innerhalb des Mantels, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Widerstand des Polymermaterials 10²-10¹⁰ Ohm cm beträgt.

2. Luftkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Widerstand des Polymermaterials 10⁴-10⁸ Ohm cm beträgt.