DE3632722C2

DE3632722C2 -

Info

Publication number: DE3632722C2
Application number: DE19863632722
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 3013 Barsinghausen De Madry
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1986-09-26
Filing date: 1986-09-26
Publication date: 1989-10-26
Also published as: DE3632722A1; CH673169A5

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Einleiter-Hochstromkabel, insbesondere ein innengekühltes Hochstromkabel, dessen kunststoffisolierter Leiter nach außen elektrisch abgeschirmt ist.The present invention relates to an electrical Single-conductor high-current cable, especially an internally cooled one High current cable, whose plastic insulated conductor after is electrically shielded on the outside.

Wassergekühlte Einleiter-Hochstromkabel bestehen üblicherweise aus einem das Kühlmedium führenden Innenrohr, dem darüber angeordneten Leiter in Form segmentförmiger Einzelelemente, sowie der Leiterisolierung, die von einer Abschirmung überdeckt ist. Zweck dieser Abschirmung ist zum einen, einen geerdeten Berührungsschutz zu haben, und zum anderen, eventuell im Kabel aufgetretene Fehler meßtechnisch einfach erfassen zu können. Ein solches Kabel besitzt aber zwischen Leiter und Abschirmung eine erhebliche Betriebskapazität, die besonders bei hohen Spannungen hohe Ladeströme erfordert. Schnelle Regelvorgänge in der Strom- und Spannungsführung werden durch diese hohe Betriebskapazität erschwert bzw. unmöglich gemacht. Den Nebeneffekt der verwendeten Abschirmung versucht man möglichst gering zu halten, indem für die Kabelisolierung Werkstoffe eingesetzt werden, die neben einem hinreichenden Isolationswiderstand auch noch eine möglichst geringe Dielektrizitätskonstante aufweisen. Die heute für Kabelisolierungen gebräuchlichen Olefinpolymere oder -copolymere erfüllen diese Forderungen nur bedingt, bzw. sind für den Einsatz für Hochstromkabel mit den verhältnismäßig großen Leiterquerschnitten aufgrund der benötigten besonderen Verarbeitungstechnik und des hohen Preises zu kostenintensiv.There are water-cooled single-conductor high-current cables usually from a coolant leading Inner tube, the conductor arranged above in the form segment-shaped individual elements, as well as the Conductor insulation covered by a shield is. The purpose of this shield is, on the one hand, one to have grounded contact protection, and on the other hand, Any errors in the cable that occur in the measurement easy to grasp. Such a cable has but a significant one between conductor and shield Operating capacity, especially at high voltages requires high charging currents. Fast control processes in the Current and voltage routing are due to this high Operating capacity made difficult or impossible. The One tries the side effect of the shielding used to be kept as low as possible by using the cable insulation Materials are used that next to one sufficient insulation resistance also one have the lowest possible dielectric constant. The olefin polymers commonly used for cable insulation today or copolymers meet these requirements only to a limited extent, or are for use with high current cables with the relatively large conductor cross sections due to required special processing technology and high Price too expensive.

Bekannt ist bereits auch ein geschirmtes kunststoffisoliertes Einleiter-Hochspannungskabel (DE-OS 28 08 124), bei dem zur Feuchtigkeitsabdichtung in Längsrichtung die Oberfläche der äußeren Leitschicht mit Riefen oder Rillen versehen ist. Überdeckt wird diese Leitschicht von einem als Abschirmung dienenden gewellten Metallmantel, der zusammen mit den Reifen oder Rillen der Leitschicht Hohlräume bildet, die mit einem bei Feuchtigkeit quellfähigen Material gefüllt sind. Diese Maßnahmen führen jedoch nicht zu einer Änderung der Betriebskapazität zwischen Leiter und Abschirmung.A shielded one is already known plastic-insulated single-conductor high-voltage cable (DE-OS 28 08 124), in which for moisture sealing in Longitudinal direction with the surface of the outer conductive layer Grooves or grooves are provided. This is covered Conductive layer from a corrugated shield Metal jacket that together with the tire or groove of the Conductive layer forms cavities with a Moisture swellable material are filled. These However, measures do not change the Operating capacity between the conductor and shield.

Mit der Problematik der Betriebskapazität, die besonders bei hohen Spannungen hohe Ladeströme erfordert, befaßt sich auch nicht eine bekannte Kabelkonstruktion (DE-OS 24 02 851), bei der die Leiterisolierung im wesentlichen durch ein isolierendes Gas gebildet wird.With the problem of operational capacity, the particular requires high charging currents at high voltages not a well-known cable construction (DE-OS 24 02 851), in which the conductor insulation in is essentially formed by an insulating gas.

Ein weiterhin bekanntes Koaxialkabel für hohe Amperezahlen (DE-OS 29 51 432) weist weder einen kunststoffisolierten Leiter auf, noch ist eine Abschirmung vorgesehen, die zusammen mit dem Leiter zu einer Betriebskapazität führt, die einen zusätzlichen Ladestrom erfordert.Another well-known coaxial cable for high Ampere numbers (DE-OS 29 51 432) has neither one plastic-insulated conductor, there is still a shield provided that together with the head to a Operating capacity, which leads to an additional charging current required.

Ein ebenfalls bekannter HF-Koaxialsteckverbinder (DE-GM 86 06 983.7) besteht aus einem Rohrstück begrenzter Länge, in dem mittels sternförmiger Abstandshalter der Innenleiterstab gehalten ist. Als isolierendes Dielektrikum ist Luft gewählt, eine Kunststoffisolierung ist nicht vorgesehen.Another known RF coaxial connector (DE-GM 86 06 983.7) consists of a pipe section limited Length in which the spacer is formed by means of star-shaped spacers Inner conductor rod is held. As isolating The dielectric is air, plastic insulation is not scheduled.

Eine solche Isolierung beinhaltet auch nicht eine bekannte Sammelschienen-Verteileranlage (GB-PS 15 85 534), bei der ein Leiter im Innern eines Rohres durch Stützelemente fixiert ist.Such insulation does not include one known busbar distribution system (GB-PS 15 85 534), where a conductor goes inside a tube Support elements is fixed.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Hochstromkabel zu schaffen, das sich durch eine geringe Betriebskapazität auszeichnet und dennoch kostengünstig herstellbar ist.Based on this state of the art Invention, the object of a high-current cable create that through a low operating capacity distinguished and is still inexpensive to produce.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Kunststoffisolierung auf der Außenfläche profiliert ist, wobei die Abschirmung in Form einer metallischen Hülle auf der Profilierung aufliegt.This object is achieved according to the invention by that the plastic insulation is profiled on the outer surface is, the shield in the form of a metallic Cover rests on the profiling.

Ein hierdurch gebildetes Mischdielektrikum im elektrisch beanspruchten Bereich zwischen Leiter und Abschirmung, z. B. aus Luft und dem Isolierwerkstoff Polyethylen, führt zu einer wesentlichen Herabsetzung der Betriebskapazität. Kleinere Ladeströme als bisher üblich erleichtern den Betrieb des Kabels, insbesondere ermöglichen sie eine schnellere Spannungs- oder Stromregelung. Die Erfindung vereint somit die beiden grundlegenden Eigenschaften elektrisch hochwertiger Isolierungen, nämlich hohen Isolationswiderstand und kleinstmögliche Dielektrizitätskonstante, in sich. Der Einsatz einer aufgeschäumten Isolierung scheidet wegen der ungenügenden Festigkeit aus.A through this Mixed dielectric formed in the electrically stressed Area between conductor and shield, e.g. B. from air and the insulating material polyethylene, leads to a significant reduction in operating capacity. Smaller ones Charging currents make it easier to operate the Cables, in particular they allow faster Voltage or current regulation. The invention unites hence the two basic properties electrical high quality insulation, namely high Insulation resistance and the smallest possible Dielectric constant, in itself. The use of a foamed insulation separates because of the insufficient Strength.

Da die Profilierung selbst Teil der Isolierung ist, wird die Profilierung gemeinsam mit der Isolierung durch Extrusion im gleichen Arbeitsgang aufgebracht. Dabei kann das Profil durch längsverlaufende, aber auch durch wendelförmig auf der Isolierung verlaufende Stege gebildet sein.Since the profiling itself is part of the insulation the profiling together with the insulation Extrusion applied in the same operation. It can the profile through longitudinal, but also through Ribs running helically on the insulation be educated.

Die Abschirmung ist als geschlossene metallische Hülle ausgebildet, sie kann z. B. ein längsnahtverschweißter, gewellter Metallmantel aus Kupfer, Stahl oder Aluminium sein. Als Hülle kann aber auch ein an sich bekannter sog. Schichtenmantel oder ein kunststoffbeschichtetes, längseinlaufend zur Hülle geformtes und an den Kanten verklebtes Metallband verwendet werden. Eine weitere mögliche Ausführungsform sieht vor, daß die Abschirmung aus einem auf das Profil gewickelten Metallband besteht.The shield is a closed metallic shell trained, z. B. a longitudinally welded corrugated metal jacket made of copper, steel or aluminum be. But a so-called so-called. Layered jacket or a plastic-coated, longitudinally formed into the shell and on the edges glued metal tape can be used. Another possible embodiment provides that the shield consists of a metal strip wound on the profile.

In der Folge wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Hochstromkabel näher erläutert. An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the high-current cables shown in FIGS. 1 and 2.

Anwendungsgebiet solcher Kabel ist u. a. die Energieübertragung bei ver hältnismäßig niederer Spannung, z. B. 3 kV Betriebsspannung zwischen Leiter und Abschirmung, mit einer kurzzeitigen Regelung der Strom- und Spannungs werte, wie sie z. B. für schnell veränderliche Magnetfelder benötigt wird. Der der hohen Stromübertragung angepaßte Leiter 1 ist, wie aus der Fig. 1 ersichtlich, in miteinander verseilte Einzelsegmente 2, die hier sektor förmig im Querschnitt ausgebildet sind, aber auch beliebige andere Quer schnittsformen aufweisen können, aufgeteilt. Der Leiter 1 ist von der Iso lierung 3, beispielsweise aus Polyethylen, umgeben, an die nach außen weisen de Stege 4 angeformt sind. Auf diesen Stegen 4 stützt sich als Abschirmung ein gewellter Metallmantel 5 ab, der z. B. aus Kupfer besteht und zusammen mit den Stegen 4 der Isolierung 3 luftgefüllte Kammern 6 einschließt. Diese Kunststoff-Luft-Isolierung des Leiters 1 führt zu einer erheblichen Senkung der Betriebskapazität zwischen dem Leiter 1 und der durch den Metallmantel 5 gebildeten Abschirmung. Die Betriebskapazität setzt sich nun aus einer Reihen schaltung der Kapazitäten von Isolierung 3 und Luft-Stegkombination 6, 4 zu sammen.Field of application of such cables is, inter alia, the energy transmission at a relatively low voltage, for. B. 3 kV operating voltage between the conductor and shield, with a short-term regulation of the current and voltage values, as z. B. is required for rapidly changing magnetic fields. The adapted to the high current transmission head 1 , as shown in FIG. 1, divided into individual segments 2 stranded together, which are sector-shaped in cross-section here, but can also have any other cross-sectional shapes. The head 1 is surrounded by the insulation 3 , for example made of polyethylene, to which the outwardly facing webs 4 are formed. On these webs 4 , a corrugated metal jacket 5 is supported as a shield, the z. B. is made of copper and includes 3 air-filled chambers 6 together with the webs 4 of the insulation. This plastic-air insulation of the conductor 1 leads to a considerable reduction in the operating capacity between the conductor 1 and the shield formed by the metal jacket 5 . The operating capacity now consists of a series connection of the capacities of insulation 3 and air-bridge combination 6 , 4 together .

Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 zeigt die Fig. 2 eine Ausführungsform, bei der das Kabel durch ein inneres, ein Kühlmittel führendes Rohr 7 während des Betriebes gekühlt wird. Über dem Rohr 7 sind die Einzelsegmente 8 des Leiters 9 verseilt angeordnet. Sie werden über deckt von der Isolierung 10. Diese Isolierung weist wiederum angeformte Stege 11 auf, die die Abstützung der Abschirmung 12, etwa in Form eines Schichtenmantels übernehmen. Die Kammern 13 können zusätzlich auch mit einem anderen Isoliermaterial gefüllt sein. Entscheidend ist aber eine Dielektrizitätskonstante für diesen Werkstoff, die erheblich unter der des für die Isolierung 10 eingesetzten Werkstoffes liegen muß.In a departure from the exemplary embodiment according to FIG. 1, FIG. 2 shows an embodiment in which the cable is cooled during operation by an inner tube 7 carrying a coolant. The individual segments 8 of the conductor 9 are arranged stranded over the tube 7 . They are covered by the insulation 10 . This insulation in turn has integrally formed webs 11 , which take over the support of the shield 12 , for example in the form of a layer jacket. The chambers 13 can also be filled with another insulating material. What is decisive, however, is a dielectric constant for this material, which must be considerably lower than that of the material used for the insulation 10 .

Die Profilhöhe entspricht zweckmäßig in etwa der Wanddicke der Isolierung. Die Profilbreite ist vorteilhaft so groß, daß höchstens 50% des Raumes zwischen Isolierung 10 und Abschirmung 12 ausgefüllt sind.The profile height suitably corresponds approximately to the wall thickness of the insulation. The profile width is advantageously so large that at most 50% of the space between insulation 10 and shield 12 is filled.

Claims

1. Reelable electrical single-conductor high-current cable, in particular internally cooled high-current cable, the insulated conductor of which is electrically shielded from the outside, characterized in that the conductor insulation ( 3; 10 ) is profiled on the outer surface, the shielding being in the form of a metallic sheath ( 5; 12 ) rests on the profiling ( 4; 11 ).

2. Cable according to claim 1, characterized in that the profiling ( 4; 11 ) is formed by longitudinal webs.

3. Cable according to claim 2, characterized in that the profiling ( 4; 11 ) is formed by webs extending helically on the insulation.

4. Cable according to claim 2 or 3, characterized in that the space ( 6; 13 ) between the webs of the profile ( 4; 11 ) is filled.

5. Cable according to claim 1 or one of the following, characterized in that the shield ( 5; 12 ) consists of a corrugated metal jacket.

6. Cable according to claim 1 or one of the following, characterized in that the shield ( 5; 12 ) consists of a plastic-coated, longitudinally shaped to the sheath and glued to the edges of metal tape.

7. Cable according to claim 1 or one of the following, characterized in that the shield ( 5; 12 ) consists of a metal strip wound on the profiling ( 4; 11 ).