DE3804419A1 - Hochspannungskabel mit integrierten optischen uebertragungselementen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochspannungskabel mit integrierten optischen Übertragungselementen, die im Inneren von mindestens einem nichtmetallischen, rohrartigen oder schlauchartigen Element eingeschlossen und von mindestens einer Lage von zugfesten Verseilelementen sowie von mindestens einer Lage von elektrisch leitenden Verseilelementen umgeben sind.

Zur Übertragung von Meßwerten und Steuersignalen in Hochspannungsnetzen werden optische Übertragungselemente verwendet, die in die Phasenseilkabel integriert sein können. Dabei können die optischen Übertragungselemente zu einer Bündelader zusammengefaßt sein, die innerhalb des Kabels von einem oder mehreren Verseilverbänden aus gut leitenden und/oder zugfesten Metalldrähten umgeben ist. Ein derartiges Hochspannungskabel ist z. B. aus der DE-OS 31 46 947 bekannt. Aus dieser Druckschrift ist insbesondere bekannt, die optischen Übertragungselemente durch ein schlauchartiges Element aus einem Kunststoff zu umgeben. Die dort vorgeschlagenen Materialien sind allerdings nicht im genügendem Maße temperaturstabil.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hochspannungskabel zu schaffen, das die genannten Nachteile vermeidet und bei dem die innen liegenden optischen Übertragungselemente vor Beschädigungen geschützt sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die optischen Übertragungselemente von einem inneren schlauchartigen Element umgeben sind, welches aus einem temperaturbeständigen Spritzguß­ werkstoff, insbesondere aus einem aromatisch substituierten Polyamid, einem Polykarbonat oder einem Polyätherymid besteht und daß das innere schlauchartige Element von einem äußeren schlauchartigen Element umgeben ist, das aus einem höchst­ molekularen Polyester besteht.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die optischen Übertragungselemente durch das innere schlauchartige Element vor hohen Temperaturen geschützt werden, die im Kurzschlußstromfall in dem Hochspannungskabel herschen. Außerdem dichtet das Innere schlauchartige Element die optischen Übertragungselemente gegen von außen eindringende Feuchtigkeit ab. Das innere schlauchartige Element selbst ist durch die Materialauswahl sehr temperaturstabil.

Das innere schlauchartige Element ist von einem äußeren schlauchartigen Element aus einem höchstmolekularen Polyester umgeben, das das innere schlauchartige Element vor schädigenden Einflüssen schützt, insbesondere von dem Kontakt mit spannungs­ rißauslösenden Mitteln wie z. B. UV-Strahlung, Regenwasser oder Lösungsmitteln. Der höchstmolekulare Polyester, aus dem das schlauchartige Element besteht, ist seinerseits nicht anfällig gegen spannungsrißauslösende Mittel.

Die Erfindung kann vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, daß der Spritzgußwerkstoff ein Molekulargewicht zwischen 30 000 AME und 50 000 AME aufweist.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, daß die entsprechenden Werkstoffe noch mit einem vertretbaren Aufwand verarbeitbar sind, wobei durch das hohe Molekular­ gewicht eine große mechanische und Temperaturstabilität gewährleistet sind.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das äußere schlauchartige Element von einem kalibrierten Mantel aus einem temperaturbeständigen Material, insbesondere aus einem Fluorpolymeren besteht.

Durch den Mantel wird das äußere schlauchartige Element vor Verletzungen durch die Verseilelemente geschützt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die zugfesten Verseilelemente ein querdruckfestes Gewölbe bilden, das die optischen Übertragungselemente mit den schlauchartigen nichtmetallischen Elementen direkt umgibt.

Dadurch, daß die zugfesten Verseilelemente ein querdruckfestes Gewölbe bilden, wird insbesondere an den Stellen, an denen das Hochspannungskabel in Abspannklemmen befestigt ist, vermieden, daß die optischen Übertragungselemente gequetscht und dadurch beschädigt werden.

Weiterhin kann die Erfindung dadurch ausgestaltet werden, daß die zugfesten Verseilelemente aus Stahldraht bestehen.

Die Ausführung der zugfesten Verseilelemente in Stahldraht bewirkt einerseits, daß durch die mechanische Stabilität der Stahldrähte des querdruckfesten Gewölbes stabil wird und andererseits, daß durch die geringe Wärmeleitfähigkeit der Stahldrähte eine Hochtemperaturwelle, die im Kurzschlußfall in den leitenden Drähten des Hochspannungskabels erzeugt wird, auf dem Weg in das Innere des Kabels zu den optischen Übertragungs­ elementen hin gedämpft wird.

Weiterhin kann die Erfindung dadurch ausgestaltet werden, daß die Lage der zugfesten Verseilelemente von mindestens einer Lage von Verseilelementen aus Aluminium oder einer gut leitenden Aluminiumlegierung umgeben ist.

Der besondere Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, daß die Aluminiumdrähte als gute Leiter relativ kostengünstig herzustellen und technisch leicht zu verarbeiten sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die optischen Übertragungselemente im Inneren des inneren schlauchartigen Elementes in eine vernetzende Silikonmasse längswasserdicht eingebettet sind.

Durch die längswasserdichte Einbettung in die Silikonmasse bleiben die optischen Übertragungselemente auch im Falle der Verletzung der nichtmetallischen schlauchartigen Elemente, von denen sie umgeben sind, von größerem Schaden durch das Eindringen von Wasser verschont. Die vernetzende Silikonmasse ist insbesondere sehr alterungsbeständig.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrieben.

Die einzige Figur zeigt ein Hochspannungskabel im Querschnitt.

Im Zentrum des Hochspannungskabels sind die optischen Übertragungselemente 1 angeordnet. Diese können aus allen bekannten Arten von Lichtwellenleitern bestehen. Sie sind in eine vernetzende Silikonmasse 7 eingebettet. Die Einbettung in diese Masse garantiert, daß eindringendes Wasser sich nicht längs der optischen Übertragungselemente ausbreiten kann. Die vernetzende Silikonmasse 7 ist sehr alterungsbeständig. Um die Silikonmasse 7 herum ist ein inneres schlauchförmiges Element 2 aus einem temperaturbeständigen Spritzgußwerkstoff angeordnet. Dieser Spitzgußwerkstoff kann aus einem aromatisch substi­ tuierten Polyamid bestehen, das beispielsweise unter dem Namen Cerilamid TR 55 von der Firma Ems Chemie vertrieben wird, oder aus einem Polykarbonat, wie es beispielsweise unter dem Namen Makrolon 3118 von der Firma Bayer vertrieben wird, oder aus einem Polyätherymid wie es beispielsweise von der Firma General Electric unter dem Namen Ultem 1000 vertrieben wird.

Dieses innere schlauchartige Element 2 ist seinerseits von einem spannungsrißfesten äußeren schlauchartigen Element 3 umgeben, das relativ dünnwandig ist und möglichst gut mit dem inneren schlauchartigen Element 2 abbindet. Dieses Element 3 besteht aus einem höchstmolekularen Polyester. Ein solcher Polyester wird beispielsweise unter dem Namen Vertadin 3000 von der Firma Hüls angeboten. Die spannungsrißfeste Deckschicht 3, die das äußere schlauchartige Element 3 bildet, wird ihrerseits durch einen kalibrierten Mantel 4 aus einem temperatur­ beständigen Material, insbesondere aus einem Fluorpolymeren vor Verletzungen durch die aufgeseilten Stahldrähte 5 geschützt. Die Lage der Stahldrähte 5, die auf den Verseilkern mit den optischen Übertragungselementen aufgeseilt ist, muß zu mehr als 99% geschlossen sein um ein querdruckfestes Gewölbe bilden zu können. Auf die Lage aus Stahldrähten 5 sind zwei Lagen aus Aluminiumdrähten 6 aufgeseilt. Die äußeren Verseillagen aus Aluminiumdrähten müssen sich nach außen um 2 bis 3% öffnen um die mechanische Ankopplung der Abspann- und Traggarnituren an die Innenlage der Stahldrähte 5 zu garantieren.

Claims (7)

1. Hochspannungskabel mit integrierten optischen Übertragungs­ elementen, die im Innern von mindestens einem nichtmetallischen, rohrartigen oder schlauchartigen Element eingeschlossen und von mindestens einer Lage von zugfesten Verseilelementen sowie von mindestens einer Lage von elektrisch leitenden Verseilelementen umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Übertragungselemente (1) von einem inneren schlauchartigen Element (2) umgeben sind, welches aus einem temperaturbeständigen Spritzgußwerkstoff, insbesondere aus einem aromatisch substituierten Polyamid, einem Polykarbonat oder einem Polyätherimid besteht und daß das Innere schlauchartige Element (2) von einem äußeren schlauchartigen Element (3) umgeben ist, das aus einem höchstmolekularen Polyester besteht.

2. Hochspannungskabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzgußwerkstoff ein Molekulargewicht zwischen 30 000 AME und 50 000 AME aufweist.

3. Hochspannungskabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere schlauchartige Element (3) von einem kalibrierten Mantel (4) aus einem temperaturbeständigen Material insbesondere aus einem Fluorpolymeren besteht.

4. Hochspannungskabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Verseilelemente (5) ein querdruckfestes Gewölbe bilden, welches die optischen Übertragungselemente (1) mit den schlauchartigen, nichtmetallischen Elementen (2, 3, 4) direkt umgibt.

5. Hochspannungskabel nach Anspruch 1, oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Verseilelemente (5) aus Stahldraht bestehen.

6. Hochspannungskabel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der zugfesten Verseilelemente (5) von mindestens einer Lage von Verseilelementen (6) aus Aluminium oder einer gut leitenden Aluminiumlegierung umgeben ist.

7. Hochspannungskabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Übertragungselemente (1) im Inneren des inneren schlauchartigen Elements (2) in eine vernetzende Silikonmasse (7) längswasserdicht eingebettet sind.