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Hochspannungskabei. Es ist bekannt, daß die Betriebssicherheit eines
elektrischen Kab#els hinsichtlich der Spannungsbeanspruchung erhöht wird, wenn mall
sein Isolationsmaterial unter Drucksetzt. Es ist zu diesem Zweck vorgeschlagen worden,
in dem Kabel, getrennt -von seiner eIck,-trischen Isolationsschicht, Röhren mit
durchlässigen Wandungen zur Aufnahme und Fortleitung eines flüssigen oder gasförmigen
Drucknüttels anzuordnen, das an geeigneten SteRen durch äußere mechanische Mittel
unter Druck gesetzt wird.
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Die durchlässigen Wandungen gestatten eine freie und unmittelbare
Entwicklung des hydrostatischen Druckes der Druckflüssigk-eit auf aBe Punkte der
inneren oder äußeren Oberfläche der Aderisolation und auch die Tränkung des schon
mit dem äußeren Schutzmantel versehenen Kabels von diesen Röhren aus. Durch die
bleibende Verbindung zwischen Druck- und Isoliermaterial, die bei dieser Anordnung
mit durchlässigen Wandungen besteht, ergeben sich aber gewisse Schwierig--Leiten.
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Das isolierende Tränkmaterial muß identisch mit dem Druckmittel,
d. h. es muß bei den niedrigsten Betriebstemperaturen noch flüssig sein.
Dies ist aus elektrischen Gründen vielfach unerwünscht. Die Druckrohre müssen ferner
im all,-eineineri vor dem Versand der Kabel in der Fabrik entleert iverden. Hierdurch
verliert auch die Aderisolation ganz oder teilweise ihr Imprägniermittel. Es ist
daher eine zweite Imprägnierung nach Verlegung des Kabels erforderlich, die zeitraubend
und weniger zuverlässig ist. Die Imprägnierung vor Aufbringen des Bleimantelsnach
dem allgemein üblichen Verfahren und unter Benutzung der überaU vorhandenen Betriebseinrichtungen
g ist mit dem flüssigen Druckmittel kaum durchführbar. Die Verwendun- eines -vom
Druckmittel verschiedenen., z.B. dickflüssigen Imprägniermittels ist sehr schwierig,
weil die beiden Mittel später, insbesondere bei höheren Betriebstemperaturea, sich
in unkontrollierbarer Weise vermischen. Außerdem bietet die ]#nprägnierung von mehradrigen
Kabeln nach der Verseilung der Adern große Schwierigkelten: die Aderp müßten einzeln.
vor dem Verseilen imprägniert werden.
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Mit Hilfe der Erfindung gelingt es, diese Schwierigkeiten zu beseitigen.
Die Erfindung bietet daher große Vorteile bei der Anwendung von künstlichem Druck
in Kabeln.- insbesondere für Kabel üblicher Herstellungsart mit gewöhnlicher, vom
Druck.nittel verschiedener Imprägniermasse.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis daß es nicht erforderlich
ist, die Druc»kj'uüssigkeit in körperlicher Berührung, mit dem Imprägniermittel
der Isolationsschicht zu halten, sondern daß die günstige "Nirkung des Druckes auf
die Erhöhung der Betriebssicherheit
des Kabels auch dann eintritt,
wenn zwischen Druckmittel und Isolation eine undurchlässige Membran geschaltet wird.
Diese muß jedoch genügend geschmeidig sein, um die Übertragung des Druckes vom Druckmittel
auf die Isolation möglichst an allen Punkten, und zwar gleichmäßig, zu gestatten.
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Gemäß der Erfindung werden daher Schichten, die -enüggend undurchlässig
undoleschmeidig sind, zwischen dem eigentlichen Isoliermatcrial und den Kanälen
zur Aufnahme und Fortleitung des Druckmittels in dem Kabel an'-eordnet. Falls daneben
noch Röhren mit durchlässigen Wandungen in den Druckkanälen benutzt werden, so geschieht
dies aus andern, z. B. mechanischen Gründen.
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Auf der Zeichnung sind beispielsweisemehrere Ausführungsformen des
Gegenstandes der Erfindung g dargestellt.
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Abb. i zeigt im Querschnitt ein Einleiterkabel mit einer undurchlässigen
Schicht am hohlen Kupferleiter.
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Abb.2, zeigt im Querschnitt ein verseiltes Dreileiterkabel mit metallisierten
Adern, in weichem eine undurchlässige Schicht (Meinbran) bei dem hohlen Kupferleiter
jederAder angeordnet ist.
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Abb. 3 ist ein Querschnitt durch ein Kabel mit vollen Kupferleitem,
bei dem die Druckkan-äle in den Bellaufzwickeln angeordnet sind. Die undurchlässige
Schicht befindetsich an der Oberfläche der Isolation der Adern.
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Abb. 4 veranschaulicht einen Querschnitt durch ein verseiltes Dreileiterkabelmit
Gürtelisolation und Druckkanälen besonderer Form an Stelle des Beilaufmaterials.
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Abb. 5 zeigt den Querschnitt eines Einleiterkabels mit der
Membran an der Isolationsoberfläche und dem Druckkanal zwischen dieser Oberfläche
und dem äußeren Schutzmantel.
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Abb. 6 zeigt einen Längsschnitt hierzu. Abb. 7 ist ein
Querschnitt eines armierten Einleiterkabels mit metallisierter Isolation, Membran
und einem gemäß Abb. 5 beschaffenen Druckkanal.
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Abb. 8 zeigt ein verseiltes Drelleiterkabel mit metallisierten
Adern, Membran an der Oberfläche der Kabelseele und Druckkanal zwischen dieser Oberfläche
und dem äußeren Schutzmantel.
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Abb. 9 zeigt ein verseiltes Dreileiterk-Lbel mit metallisierten
Adern ähnlich wie Abb. 2 mit hohlen Leitern, bei welchem jedoch die Drucld,:anäle
nicht im Innern der Leiter liegen, sondern den Raum der Beilaufzwickeleinnehmeii.
Die Membran liegt an den Aderoberflächen.
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Das Einleiterkabel gemäß Abb. i besteht wis dem Metalleiter a, der
Isolation b und dem Bleimantel e. Der Leiter a ist hohl, der Innenraum
d dient als Druckkanal. Die aktive Isolation b ist gegen den Metalleiter
hin durch eine Membranx abgeschlossen.
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Die Herstellung dieses Kabels und seine Verlegung kann in der allgemein
üblichen Weise erfolgen, d. h. es wird auf den Kupferleiter a. eine Membran
x aufgebracht und das Isolationsmaterial b aufgesponnen, worauf das Kabel
in beliebiger Imprägniermasse getränkt werden kann. Hierauf wird der Bleimantele
angebracht.
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Die Membran x kann in verschiedener Weise aus einer oder mehreren
Schichten ausgeführt werden, wenn sie nur der doppelten Bedingung genügt, für das
Tränkmaterial in der Isolationb und für das Druckmittel in dem Kanal d genügend
undurchlässig und außerdem genügend geschmeidig zu sein. Diese Meinbranx kann also
aus leitendem oder nichtleitendem Material bestehen; sie kann die Form eines dünnen
Zylinders mit oder ohne Naht oder die Form eines aufgewickelten Bandes haben. Im
letzteren Fall wählt man vorteilhaft ein Band aus Papier oder Gewebe, das mit synthetischem
Harz oder einem ähnlichen Körper getränkt ist. Hierdurch nämlich wird das Band und
die von ihm gebildete Membran undurchlässig, auch an den überlappten Rändern des
Bandes, weil dieselben bei der Anwendung von Hitze während des Trocknens der Isolierscl-ächt
b vor deren Tränkung zusammenkleben. Man erhält so eine undurchlässige Schicht,
die sich -vollkommen geschmeidig als undurchlässige Membran an die Innenfläche der
Aderisolationb anlegt, da die Membran praktisch aus demselben Material (Papier)
besteht, aus dem auch die Isolationb, abgesehen von der Tränkung, aufgebaut ist.
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Nachdem dieses Kabel in der bekannten Weise hergestellt ist, unterscheidet
-es sich von einem gewöhnlichen Einleiterkabel nur durch die eingefügte Membranx
und den Hohlraum d. Nach der Verlegung kann der Hohlraum d leicht mit dem
Druckmittel, z. B. einem dünnflüssigen öl, gefüllt werden, nachdem gegebenenfalls
durch Anwendung von Vaktium und Wärme oder einfach durch die durchgeführte warme
Luft die anhaftende Feuchtigkeit entfernt worden ist.
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In den Kabelinuffen wird zweckni£Big eine durchgehende Verbindung
des Druckkanalsd auf die gewünschte Streckenlänge hergestellt. Die äußeren Druckorgane,
z. B. Druckpumpen, Batterien von Gasflaschen o.dgl., durch welche der Druck des
Druckmittels erzeugt wird, werden zweckmäßig dort angeschlossen, wo Kabelendverschlüsse
vorhanden sind.
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Abb. 2 zeigt den Querschnitt eines verseilten Dreileiterkabels mit
metaEisierten Adern, bei welchem jede Ader nach Abb. i aufgebaut
ist.
j ist die doppelte Bandeisenarmierung, g die elektrisch leitende Schicht
der Aderoberflächen; diese kann z. B. nach bekannten Verfahren metallisiert sein,
um das Kabel strahlungsfrei zu machen. Diese Metallisierung ist vorteilhaft durchlässig,
um die Imprägnierung zu gestatten. ft sind die Beilaufzwickel, die in üblicher Weise
mit jute oder anderem Stoff ausgefüllt sind.
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Die Herstellung der gesamten Kabelseele unter Blei erfolgt genau -,vie
bei dem Kabel nach Abb. i in der üblichen Weise, d. h. die hohlen Kupferleitera
werden mit der Meinbranx und dem Isolierinaterialb besponnen, miteinander und mit
dem Beilaufmaterial k
trocken verseilt, imprägniert, mit Blei umpreßt und
ariniert. Die Verlegung und Unterdrucksetzung erfolgt ebenfalls sinngeinäß wie bei
der Ausführungsfonn nach Abb. i.
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Die Membran x -verhindert während des Tränkens ein Eindringen der
Tränkmasse in die Kanäled sowie im Betrieb eine Diffusion zwischen den Massen in
der Isolation b -und den Kanälen d. Sie überträgt aber meclianisch den Druck-
von d auf b, wodurch die Durchschlagsfestigkeit der Isolation erhöht
wird.
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Die Anordnungen nach Abb. i und 2 haben den Nachteil, daß das Druckmittel
unter Hochspannung steht, so daß also an den äußeren Druckerzeugern entsprechende
Vorkehrungen getroffen werden müssen. Dieser Nachteil ist bei den Ausführungsformen
gemäß Abb. 3 und 5 bis 9 vermieden, da die Wandungen des Druckkanals
an Erde liegen. Bei der Anordnung gemäß Abb. 4 führen die Druckk-anäle nur einen
gewissen Bruchteil der Betriebsspannung.
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Abb. 3 zeigt ein verseiltes Dreileherkabel mit metallisierten
Adern und vollen Leitern, bei welchem die Zwickelräume als Druckkanäle dienen, und
die gemäß der Erfindungvorgesehene Membranx an den Aderoberflächen angeordnet ist.
In den Zwickelräumen sind biegsame und für das Druckmittel durchlässige Röhrenc
angeordnet, die beispielsweise aus schraubenförinig gewundenem Draht bestehen können
und Raum für die Fortleitung des Druckmittels längs der Kabelstrecke bieten. Der
verbleibende Raum der Zwickel enthält in der üblichen Weise Füllmaterial. jedoch
sind die durchlässigen Röhren und das Füllmaterial bei der Durchführung der Erfindung
nicht nötig. Die Anordnung im Innern der Beilaufzwickel kann auch anders sein, z.
B. -wie in Abb. 9 gezeigt, wo die Beilaufräume gänzlich mit dem Druckmittel
angefüllt sind.
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Die Herstellun- des Kabels nach Abb. 3
erfolgt in anderer Weise
als die Herstellung der Kabel gemäß Abb. i und --. Die mit der Isolation
b versehenen Leiter a werden zunächst als Einzeladern imprägniert und nach
dem -Verlassen der Impräg-nierungsgefäße mit der undurchlässigen Membran x- versehen.
Diese Membran kann in verschiedener Weise ausgeführt werden, z. B. auch so, daß
sie gleichzeitig den Zweck der Metallisierung erfüllt. In diesem Fall, der in Abb.
3 dargestellt ist, können die Adern unmetallisiert imprägniert und nachher
mit einem metallisierten Papierband umwickelt werden, dessen Metallschicht nicht
perforiert, also dicht ist, und wobei das Papier außerdem mit synthetischem Harz
bestrichen oder getränkt sein kann, so daß die überlappt aufgebrachte Bewicklung
mit diesem Material bei der späteren Erwärintnig an den überlappten Rändern zusammenklebt
und eine völlig dichte, fest anhaftende und gleichzeitig dem Strahlungsschutz dienende
Membran bildet.
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An Stelle dieses Materials können auch andere Ausführungsfoxmen in
Metall gewählt werden.
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Im anderen Fall, d. h. wenn die Adern schon im metallisierten
Zustand, also mit durchlässigen Metalloberflächen, imprägniert werden, wird die
undurchlässige Schicht nach der Imprägnierung z. B. in der Weise aufgebracht, daß
die Adern durch eine entsprechende Flüssigkeit oder Paste gezogen werden, die später
verhärtet. Man kann auch z. B. über die durchlässige Metallisierung ein mit synthetischem
Harz getränktes Papierband oder Textilband wickeln.
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Wenn man den leitenden Kontakt zwischen den metallisierten Aderoberflächen
und dem Bleimantel aufrechterhalten will, so müssen im zweiten Fall entsprechende
Vorkehrungen getroffen werden. Z. B. kann man die aufgebrachte Flüssigkeit oder
Paste nach der Imprägnierung von der Ader an denjenigen Stellen abstreifen, welche
durch die über lappte Bespinnung der Metallisierung letwas hervorragen. Wenn ein
besonderes getränktes Band aufgesponnen wird, so kann dasselbe in bekannter Weise
durch fadenförmige Metalleinlagen den gewünschten Kontakt herstellen.
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Drei oder mehr der so fertiggestellten Einzeladern werden nun mit
dem Beilauf- i materialk und den Röhren c verseilt, und hierauf wird der Bleimantel
e und die Armierungl aufgebracht.
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Das auf diese Weise hergestellte Kabel wird nach dem Verlegen ähnlich
behandelt j wie oben beschrieben. Wenn das Beilaufmaterialh nicht hygroskopisch
ist oder beim Verseilen schon getränkt war, so ist aus den Druckkanälen nur wenig
Feuchtigkeit zu entfernen, ihre Trocknung und Füllung nach er- j folgter Montage
des Kabels ist also sehr einfacl-i.
In Abb. 4 ist ein gewöhnliches
verseilües Dreileiterkabel mit Gärtelis!olation i und Drahtarmierung j dargestellt,
bei dem die Druckkanäle durch undurchlässige biegsame Röhrenx begrenzt werden, welche
die Form der Beilaufzwickel haben und deren Raum einnehmen, so. daß das andere Beilaufmaterial
in Wegfall kommt. Die Druckröhrenr können natürlich ihren Zweck nicht völlig erfüllen,
da sie nur auf einem Teil der Isolationsoberfläche anliegen, anderseits kann dieses
Kabel in der üblichen Weise bergestellt und imprägniert werden.
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Das Kabel gemäß Abb. 5 und 6 ist nicht armiert; das
Einleiterkabel gemäß Abb. 7
trägt dagegen doppelte Bandarmierung. Abb.
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zeigt eine undurchlässige Membranx an der Oberfläche der Isolation; der
Druckkanal d
befindet sich zwischen dieser Membran und dem Bleimantel e und
wird durcli eine aus genügend festeim Material bestehende Schraube c für das Druckmittel
freigehalten.
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Bei der Abb. 7 ist angeno#mmen, daß das Einleiterkabel strahlungsfrei
ist, d. h. außer der Membranx eine Metallisierung besitzt.
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In Abb. 8 ist dasselbe wie in Abb. 7, jedoch für ein
armiertes Dreileiterkabel mit metallisierten Adernab,g dargestellt; die Membranx
ist hier an der Oberflädhe der ganzen Kabelseele vorgesehen. Der Druckkanal
d
befindet sich wieder zwischen der Seele und dem Bleimantel, hoffen gehalten
durch die Schraub enwindungen c.
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Die Kabel gemäß Abb. 5 bis . 8 können in gewöhnlicher
Weise hergestellt und ii-nprägniert werden, das Aufbringen der Membran erfolgt nach
der Imprägnierung. Die Behandlung nach der -Verlegung geschieht in der. oben beschriebenen
Weise.
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In Abb. 9 ist endlich eine weitere Abänderung eines armierten
verseilten Dreileiterkabels mit metallisierten Adern,:ähnlich wie in Abb.
3, dargestellt. Seine Druckkanäle d
nehmen den ganzen Raum der Beilaufzwickel
ein und sind begrenzt durch die -:metallisierten Membranenx an den Oberflächen-
der Adern und durch den Bleirnantel e. Die Kupferleiter u. sind hohl.
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Dieses Kabel wird zweckmäßig trocken mit Bleimaritel und Arrnierung
fertiggestellt. Man kann dann die Adern b von den hohlen Metalleitern aus
trocknen und imprägnieren, und zwar gleichzeitig oder auch nicht mit der Füllung
der Druckkammernd. Das Imprägniermittel für- die Isolationb kann identisch mit oder
verschieden von dem Druckmittel in den Kanälend sein.
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Freiheit Diese bezüglich Ausführungsform der Wahl bietet der Imprägnier-
also große und Druckmittel und ermöglicht die Ausübung des Druckes von beiden Seiten
der Isolation aus, von außen und von innen, wenn man im Hohlleiter a ebenso wie
in den Kanälen d ein genügend dünnflüssiges Mittel verwendet. Diese Ausführungsform
hat allerdings im letzten Fall die Nachteile der zweiten Imprägnierung nach der
Montage-. Wenn zuan dagegen in den hohlen Leitern a den üb-
lichen Imprägniereompound
verwendet, so fällt dieser Nachteil weg.
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Bei den beschriebenen Ausführungsformen nimmt die Armierung f den
vom Druckmittel nach außen hin ausg#eübten Druck. auf. Bei fehlender Armierung muß
der Bleimantel e gegebenenfalls durch Legierung so widerstandsfähig ausgeführt sein,
daß er diesem Druck standhält, wenn das Kabel nicht in genügend widerstandsfähige
Rohre eingezogen wird.
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Die Druckkanäled der Ausführungsformen gemäß Abb.3 und 5 bis
9 bedürfen keiner besonderen Verbindung in den Muffen, sondern sie können
mit dem Innenraum der letzteren einfach frei in Verbindung stehen, wenn dieser Innenraum
der Muffen mit dem Druckmittel angefüllt ist. Die Muffen müssen dann nach außen
ebenfalls drucksicher ausgeführt sein, was für ihre eigene Betriebssicherheit von
demselben Vorteil ist wie für das eigentliche Kabel selbst.
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Die Erfindung ist nicht nur für metallisierte Kabel, sondern sinngemäß
für alle Hoclispannungskabel anwendbar.