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Hochspannungskabel mit Hohlleiter Die Erfindung betrifft ein Hochspannungskabel
mit- Hohlleiter, das namentlich zur Übertragung hoher Spannungen auf langen Strecken
geeignet ist.-Bei den bisher bekannten Kabeln dieser Art ist die Isolierung mit
einer flüssigen Isoliermasse getränkt, die unter Druck gehalten wird. Als Druckmittel
wird meist eine Flüssigkeit verwendet. Um eine Berührung oder Vermengung beider
Flüssigkeiten zu vermeiden, wird zwischen dem Druckmittel und dem flüssigen isolierenden
Tränkmittel eine nachgiebige Trennwand angeordnet. Bei Kabeln mit Hohlleitern wird
der Hohlleiter selbst als Zufuhrkanal für das flüssige Druckmittel benutzt. Die
Trennwand befindet sich zwischen dem Metalleiter und der Isolierung des Kabels,
umgibt also den Hohlleiter hülsenartig. Diese Ausführungsform gewährt nun der Trennschicht
einen nur geringen Spielraum für, ihre notwendigen Bewegungen. Da sie nämlich zwischen
den Drähten der Decklage des Leiters und der Papierisolation fest eingeklemmt ist,
kann sie sich praktisch nur in den durch die Einzeldrähte des Leiters gebildeten
Zwickeln etwas vor- und zurückbewegen. Die dadurch mögliche Raumänderung ist aber
in Anbetracht der durch die betriebsmäßigen Temperaturschwankungen bedingten Raumänderungen
des flüssigen Tränkmittels viel zu klein.
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Ein weiterer Nachteil dieser Bauart besteht darin, daß das zu verwendende
Druckmittel hervorragende elektrische Eigenschaften besitzen muß; denn Teile derselben
befinden sich auch zwischen der Trennschicht und den Zwickeln der Einzelleiter und
sind hier dem elektrischen Felde ausgesetzt. Demzufolge hat die elektrische Festigkeit
des Druckmittels ungefähr der des Dielektrikums zu entsprechen. Daraus ergibt sich,
daß Gase im allgemeinen für diese Zwecke nicht verwendet werden können, da 'sie
durch das elektrische Feld zersetzt würden, was .Glimmerscheinungen und die allmähliche
Zerstörung des Kabels zur Folge hätte.
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Die Erfindung gibt nun einen Weg an, diese Mängel zu beheben. Ihr
Kennzeichen besteht namentlich darin, daß in dem Hohlraum des Hohlleiters, also
außerhalb des elektrischen Feldes, ein Schlauch mit nachgiebigen und/oder elastischen
Wandungen angeordnet ist, der mit einem Gas oder einer leicht beweglichen Flüssigkeit
gefüllt ist, durch das bzw. die das flüssige Isoliermittel ,der Aderisolafion des
Kabels unter Druck gehalten wird. bie Erzeugung des Druckes kann ain Ende des Kabels
oder am Ende einer
Teillänge desselben erfolgen. Der Innenraum des
I-lolilleiters wird durch den Druckschlauch in zwei Räume zerlegt, nämlich in einen
äußeren ringförmigen, der zur ectl. Aufnahme der das Kupferseil stützenden Schraubenfeder
und als Vorratsspeicher für das flüssige Isoliermittel dient, ferner in einen rohrförmigen
Kanal, der das Druckgas bzw. die Druckflüssigkeit entb ält. Zum Zwecke der Aufrechterhaltung
eines gleichmäßigen Druckes itn Isoliermittel sowie zur Beobachtung dieses Druckes
«-erden am Kabel in Äbstä nden voneinander von diesem Druck mittelbar oder unmittelbar
beeinflußte Kontakteinrichtungen vorgesehen, durch die beim Abweichen desselben
vom Sollwert ein am Druckmittelbehä lter angebrachtes Regelventil bzw. Anzeigeinstrument
betätigt wird. Um den Bewegungswiderstand des flüssigen Tränkmittels in der Aderisolierung
möglichst herabzusetzen, wird die Papierisolierung in dein Rauni -zwischen Kupferseil
und Bleimantel derart aufgebracht, daß in ihr regelmäßige, im wesentlichen in Schichtrichtung
verlaufende, zusammenhängende Zwischenräume verbleiben, die von dem flüssigen Isoliermittel
ausgefüllt werden. Diese Zwischenräume werden erfindungsgemäß z-,veclzinäßigerweise
radial verschieden groß ausgeführt, und zwar so, daß durch entsprechende Wahl der
Stärke der aufeinanderfolgenden Papier-und Trä nkinittelschichten eine möglichst
gleichin<iPßige Spannungsverteilung im Kabeldielektrikum erzielt wird. Den äußeren
Abschluß des Kabels bilden zwei konzentrische Bleirohre, die voneinander durch eine
Stahldrahtuniklöllpelung zur Aufnahme des Innendruckes getrennt sind.
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Das nach der Erfindung aufgebaute Kabel gestattet ferner die Anwendung
dickflüssiger Isoliermasse. Dabei ergibt sich noch der besondere Vorteil, daf) die
sich etwa in der .lasse bildenden kleinen Gasbläschen infolge der Dickflüssigkeit
der .lasse getrennt voneinander bleiben.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht,
tin#1 zwar zeigen: Abb. i einen Ouerschnitt des Kabels, Abb. _# einen Längsschnitt,
Abb. 3 die Lagerung der Papierstreifen des festen Dielektrikunis.
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_1 ist der Schlauch für das Druckmittel, 1. der Tränkmittelvorratsraum,
C die Kupferschraubenfeder zur Stützung des Kupferleiters D. F_ ist das Dielektrikuin,
F der innere Bleimantel, G ein den Innendruck aufnehniende Stahldralittunklöppelung
und H der äußere Bleimantel.
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Als Schlauch .-I für das Druckmittel kann beispielsweise ein Schlauch
aus Isolierstoff Verwendung finden, zu dessen Aufbau sich besonders die bekannten
ölbeständigen Gummisorten oder bekannte synthetische Kunststoffe eignen. Aber es
können auch Druckschläuche aus 'Metall für den Erfindungsgegenstand verwendet «-erden.
Da hauptsächlich eine Verformung des Schlauches in radialer Richtung erfolgen muß,
wird der Metallschlauch zweckmäßig aus derart gewellten und gewölbten Blechen hergestellt,
daß die Raumvergrößerung z. 13. in Form einer konzentrischen ballonartigen Ausbeulung
eintritt.
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Das in dein Zwischenraum ß befindliche Tränkmittel wird, sobald sich
mit fallender Temperatur der Raum des iin Dielektrikum E enthaltenden Isoliermittels
verringert, infolge des in dem nachgiebigen Schlauch herrschenden Gas- oder Flüssigkeitsdruckes
durch die Wand des Hohlleiters in die Aderisolierung gedrückt, so daß sich 1'akuuinrüume
dort nicht bilden können. Damit dieseniVorgan- eineVerringerung des Druckes des
Druckmittels verbunden wäre, falls nicht weitere .`Maßnahmen getroffen werden, wird
gleichzeitig dafür gesorgt, daß durch --1,-aclifülirung von Druckmittelinengen vom
Kabelende her der Sollwert des Druckes im Kabel aufrechterhalten bleibt. Erhöht
sich die Kabeltemperatur, dehnt sich also das flüssige Isoliermittel aus, so hätte
das eine Erhöhung des Druckes ini Iäabel zur Folge, wenn die Druckmittehnenge nicht
geändert würde. Wird jedoch in diesem Falle am Kabelende ein Teil des Druckmittels
abgeführt, so kann auch bei Temperaturerhöhung der gewünschte Druck aufrechterhalten
werden. Durch entsprechende Wahl des Sollwertes des Druckes l:ißt sich die erforderliche
Durchschlagsfestigkeit erzielen, die urn so höher ist, je größer der Flüssigkeitsdruck
in der Aderisolierung ist. Infolge der höheren Durchschlagsfestigkeit kann bei der
erfi ndungsgeinä ßen Ausführungsform die Dicke der Gesamtisolierung gegenüber der
bei normalen Kabeln finit Hohlleitern Herabgesetzt werden.
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Das Isolierpapier ist in dein Raum zwischen Kupferseil und Bleimantel
derart aufgebracht (cgl. Abb. 3), da13 durch wechselnde Lagen von überlappend und
anstoßend gewickelten Papierbändern regelmäßige, im wesentlichen in Schichtrichtung
verlaufende, zusammenhängende Zwischenräume gebildet werden, die mit dem flüssigen
Tränkinittel ausgefüllt sind. Das Isolierpapier erf'ihrt bei dieser Anordnung, da
seine Dielektrizitätskonstante (3,S bis .I,5) größer ist als die Dielektrizitätskonstante
des T'rä nkinittels (2,2 bis 2,S), eine geringere Beanspruchung durch das elektrische
Feld, was insofern von Vorteil ist, als die Durchschlagsfestigkeit des Tränkmittels
durch
Drucksteigerung beliebig erhöht werden kann.
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Als weiterer Vorzug dieser Anordnung ist zu erwähnen, daß eine gleichmäßige
Spannungsverteilung im Kabeldielektrikum erzielt werden kann. Zu diesem Zwecke werden
nach der Erfindung die Zwischenräume in der Isolation verschieden dick ausgeführt,
und zwar derart, daß die Schichten mit kleineren Zwischenräumen, also höherer Dielektrizitätskonstante,
am Leiter, die Schichten mit weiteren Abständen zwischen den Papierstreifen, also
niedrigerer Dielektrizitätskonstante, sich am Bleimantel befinden. Das Mengenverhältnis
Papier-Tränkmasse ändert sich also in radialer Richtung bei dieser Ausführungsform.
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Die beiden Bleimäntel erhalten zweckmäßig verschiedene Härte und Festigkeit.
Die Stahldrahtumklöppelung G soll einem Auftreiben des Bleimantels möglichst großen
Widerstand entgegensetzen. Die Enden der Stahldrähte müssen dazu in den Muffen gegen
Längsbewegung festgehalten sein.