DE655090C

DE655090C - Power cables for pressure cable systems

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Publication number: DE655090C
Application number: DEF71107D
Authority: DE
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Priority date: 1931-05-29
Filing date: 1931-05-29
Publication date: 1938-01-08

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
8. JANUAR 1938ISSUED ON
JANUARY 8, 1938

REICHSREICHS

NTAMTNTAMT

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

M 655090 KLASSE 21c GRUPPE 7 M 655090 CLASS 21c GROUP 7

Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. Mai 1931 abPatented in the German Empire on May 29, 1931

Zur Erhöhung der Durchschlagfestigkeit des Isoliermaterials von Hochspannungskabeln ist es bekannt, diese mit einer geschmeidigen Hülle, beispielsweise aus Blei, zu umgeben und in gasdichten Druckrohren mittels Gas oder einer Flüssigkeit unter Druck zu setzen. Da je nach der Strombelastung des Kabels das Kabelvolumen um einige Prozent (ehva 50/0 bei ioo' C maximaler Kupfertemperatun schwankt, und da der Wärmeausdehnungskoeffizient des Imprägnieröls die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Kupfers, Papiers und des Bleis um ein Vielfaches übertrifft, wird bei jeder Erwärmung infolge der größcreu Ausdehnung des Imprägnieröls die geschmeidige Hülle aus Blei etwas ausgedehnt, und bei jedem Abkühlen, preßt der von außen auf die Bleihülle ausgeübte Druck diese wieder um so viel zusammen, als das Volumen des Kabelinncrn sich durch das Abkühlen vermindert hatte. Da sich also der dünne. Bleimantel den Volumenschwankungen des Kabelinncrn dauernd anpassen muß, ist für die Beurteilung der Brauchbarkeit solcher Druckkabel die Haltbarkeit dieses Bleimantels gegenüber diesen wechselnden Druckbeanspruchungen, von größter Wichtigkeit. Im normalen Betriebe verlaufen diese Druckzyklen nur sehr langsam (ein- oder zweimal am Tagei, so daß sich der Einfluß der wechselnden Druckbeanspruchung erst nach sehr langem Zeitraum zeigen wird. Eine Beschleunigung der Wärmezyklen zu Untersuchungszwecken ist wegen der großen Wärmekapazität des Kabels und der erforderlichen Abkühlzeiten kaum möglich. Um schnellen Aufschluß über die Beständigkeit des Bleimantels unter dem Einfluß der Ausweitung und Zusammenpressung zu gewinnen, wurde daher ein nicht -thermisches Verfahren angewandt, um in verhältnismäßig kurzer Zeit zu ermitteln, in welcher Weise sich der Bleimantel eines solchen Druckkabels bei Tausenden von Wärmezyklen, die sich bei normaler Lebensdauer eines Kabels vollziehen, verändert. Zu diesem Zwecke wurde ein an einem Ende geschlossenes, mit Bleimantel versehenes Ölkabel, welches sowohl in den Trensen als auch in den Leitern Längskanäle enthielt, in ein Stahldruckrohr eingebracht und das Innere des Ölkabels durch eine Stopfbüchse mit einer außerhalb befindlichen. Füllvorrichtung verbunden. Diese Füllvorrichtung war so eingerichtet, daß ein bestimmtes Ülvolumen unter meßbarem Druck in das Kabel eingedrückt werden konnte. Bei Verminderung des inneren Öldruckes wurde durch den. von außen auf die Kabelhülle wirkenden Druck das öl wieder aus dem Kabel verdrängt und dann durch Erhöhung des Inneiidruckes wieder in das Kabel gepreßt. Durch diese mechanische Anordnung konnte in 1 Stunde viele Male das Kabelvolumen vergrößert und wieder auf den ursprünglichen Wert gebracht werden, und es wurden somit in kurzer Zeit die thermisehen Vorgänge nachgebildet, die sich beim Betrieb des Kabels in großem Zeiträume vollziehen. · Die mit verschiedenen Kabel typenTo increase the dielectric strength of the insulation material of high voltage cables it is known to surround them with a flexible sheath, for example made of lead and to be put under pressure in gas-tight pressure pipes by means of gas or a liquid. Since, depending on the current load of the cable, the cable volume increases by a few percent (ehva 50/0 at 100 ° C maximum copper temperature fluctuates, and since the coefficient of thermal expansion of the impregnating oil, the coefficient of thermal expansion of copper, paper and lead many times over, becomes creu with every warming as a result of the size Expansion of the impregnation oil, the flexible lead casing is somewhat expanded, and every time it cools down, it presses from the outside The pressure exerted on the lead envelope reassembles it by as much as the volume the inside of the cable had diminished as a result of cooling. So since the thin. Lead sheath must constantly adapt to the volume fluctuations of the inside of the cable is for assessing the usefulness of such pressure cables the durability of this lead jacket against these changing pressure loads, of the greatest importance. In normal In factories, these pressure cycles are very slow (once or twice a day, see above that the influence of the changing compressive stress only becomes apparent after a very long period of time will show. An acceleration of the heat cycles for research purposes is because of the large heat capacity of the cable and the required cooling times are hardly possible. To get quick information about the Resistance of the lead jacket under the influence of expansion and compression To win, a non-thermal process was therefore used in order to obtain in proportion a short time to determine in which way the lead sheath of such a Pressure cable with thousands of thermal cycles that occur in the normal life of a Execute cables, changed. For this purpose, a closed at one end, oil cable provided with lead sheath, which is inserted in both the bridles and in the Ladders contained longitudinal channels, inserted into a steel pressure pipe and the interior of the Oil cable through a stuffing box with one outside. Filling device connected. This filling device was set up so that a certain volume of oil below measurable pressure could be pressed into the cable. With diminution of the inner Oil pressure was reduced by the. pressure acting on the cable sheath from outside the oil again displaced from the cable and then back in again by increasing the internal pressure the cable pressed. This mechanical arrangement could do this many times in 1 hour Cable volume can be increased and restored to its original value, and In a short time, the thermal processes that occur during Operate the cable over long periods of time. · Those with different types of cables

angestellten Untersuchungen ergaben, daß kreisrunde Bleimäntel schon nach verhältnismäßig geringer Wechselzahl eine Längsfaltung annehmen und zu Bruch gehen, währj dreieckförmige Bleimäntel einer groß*! Druckwechselzahl standhielten, keine Laii falten bildeten und Längsrisse nur an Dreieckkanten erhielten.The investigations made showed that circular lead jackets were already relatively accept a longitudinal fold and break, währj triangular lead coats one big *! Withstood the number of pressure cycles, no laii Wrinkles formed and longitudinal cracks only appeared on the edges of the triangle.

Hieraus folgt, daß zur Verwendung bei ίο den eingangs erwähnten Druckkabelanordnungen solche Kabelhüllen besser geeignet sind, deren Oberflächengestaltung den wechselnden Druckbeanspruchungen geringeren Widerstand entgegensetzt, als dies bei kreisrunden Mänteln der Fall ist. Als Hüllenquerschnittsformen kommen daher für Hochspannungsdruckkabel, die in einem Druckrohr eingezogen sind, hauptsächlich diejenigen mit solchen Flächen in Frage, die der wechseln den Druckrichtung leicht nachgeben und sich nicht, wie die kreisförmige, in sich abstützen, d. h. ovale und polygonale Querschnittsformen, deren flache Seiten wie Membranen wirken und dem Druck leicht nachgeben. Weitere Versuche zeigten, daß die Verwendung normaler Kabelarmaturen über dem geschmeidigen Bleimantel von Druckkabeln der eingangs angegebenen Art für die ausgehaltene Anzahl Druckwechsel ohne Einfluß war, weil offenbahr die steifen Bewehrungsdrähte die Kabelhüllen nicht entlasten konnten.It follows that for use in ίο the pressure cable assemblies mentioned at the beginning such cable sheaths are more suitable, their surface design the changing Opposes pressure loads less resistance than with circular ones Coats is the case. The sheath cross-sectional shapes for high-voltage pressure cables are therefore: that are pulled in a pressure pipe, mainly those with such surfaces in question, which give in to the change in the direction of pressure and easily change does not support itself, like the circular one, d. H. oval and polygonal cross-sectional shapes, the flat sides of which act like membranes and give in slightly to the pressure. Further tests showed that the use of normal cable fittings over the pliable lead sheath of pressure cables of the type specified above for the endured The number of pressure changes had no effect because the stiff reinforcement wires were evident could not relieve the cable sheaths.

Um die geschmeidige Kabelhülle der Druckkabel von örtlichen Beanspruchungen bei Druckwechseln zu entlasten und um insbesondere bei Verwendung der als vorteilhaft erkannten Hüllenquerschnittsformen die Formänderung des Hüllenmaterials an den Stellen stärkster Krümmung zu verhindern, wird in Nutzanwendung der durch die angestellten Untersuchungen gewonnenen Erkenntnisse nach der Erfindung ein Metallband zur Formhaltung verwendet, dessen Zerreißfestigkeit hinreicht und dessen Schmiegsamkeit eine gleichmäßige geringe Aufweitung des Bleimantels in radialer Richtung zuläßt. Dieses Formhaltungsbändchen muß. stets mit der geschmeidigen Kabelhülle (aus metallischem oder nichtmetallischem Material) in fester go Verbindung bleiben, um den Bewegungen dieser Kabelhülle leicht folgen zu können. Es darf jedoch nicht so fest auf dem Bleimantel aufliegen, daß es jedwede Ausdehnung verhütet oder daß es selbst unter dem Druck der sich dehnenden Isolation überelastisch beansprucht wird. Als Formhaltungsband geeignet erweist sich ein dünnes Flachband aus Stahl, Bronze oder Kupfer, das in ziemlich dicht anschließenden Windungen um die geschmeidige Hülle gelegt wird und dessen festes Anliegen an dem Kabel durch compoundgetränkte Bänder bewerkstelligt werden kann.In order to protect the flexible cable sheath of the pressure cable from local stresses To relieve pressure changes and especially when using the recognized as advantageous Shell cross-sectional shapes to prevent the shell material from changing shape at the points of greatest curvature is shown in Use of the knowledge gained through the investigations made according to the invention, a metal strip for shape retention used, whose tensile strength is sufficient and whose pliability is a uniform slight expansion of the lead jacket allows in the radial direction. This shape-retaining ribbon must. always with the supple cable sheath (made of metallic or non-metallic material) in solid go stay connected so that you can easily follow the movements of this cable cover. It however, it must not lie so firmly on the lead jacket that it prevents any expansion or that it is over-elastic even under the pressure of the stretching insulation will. A thin flat belt made of steel, bronze or copper proves to be suitable as a shape-retaining belt tightly connecting turns is placed around the flexible sheath and its tight fit on the cable by means of compound-soaked Ribbons can be accomplished.

Zwischen einer Kabelbewehrung und die- ^ sem Formhaltungsband bestehen sowohl hinsichtlich der Ausführung als auch der Zweckbestimmung und der Wirkungsweise wesentr'iliche Unterschiede. Das um den geschmeidigen Mantel des Druckkabels gewickelte Formhaltungsband verhindert nicht, daß der Bleimantel den inneren und äußeren Drücken nachgibt. Es zwingt jedoch den geschmeidigen Bleimantel, auch dann eine bestimmte Form beizubehalten, wenn an einzelnen Punkten, infolge stellenweiser geringerer Festigkeit oder ungleichmäßiger Wandstärke dieser geschmeidigen Hülle, übermäßige Dehnungen aufzutreten drohen. Das Formhaltungsband verhütet das Zustandekommen von lokalen unzulässigen Formänderungen und sorgt für eine Vergleichmäßigung der Beanspruchungen der geschmeidigen Druckkabelhülle. Die auf diese Kabelhülle wirkenden Kräfte können infolgedessen nicht mehr schwache Stellen der Hülle zum Anlaß nehmen, sich dort zu konzentrieren und nach einer gewissen Zahl von Ausdehnungen und Zusammenziehungen an diesen Stellen die Kabelhülle zu zerstören. Die bei den gebräuchlichen Kabeln bekannten Bewehrungsausführungen haben ganz andere Aufgaben zu erfüllen und sind nicht geeignet, ungleichmäßige Verformungen der geschmeidigen Kabelhülle von Druckkabehi zu verhindern.. Eine Kabelarmatur aus Bandeisen oder Flachdraht ist viel zu steif, als daß sie in der Lage wäre, sich den Änderungen von Druckkabelhüllen schmiegsam anzupassen und übermäßige Deformationen zu verhüten. Das Formhaltungsband für die Druckkabel der angegebenen Art ist auch nicht vergleichbar mit denjenigen Kabelarmaturen, die jegliche Ausdehnung des Kabels verhüten sollen oder die infolge besonderer elastischer Eigenschaften Kräfte auf den Bleimantel ausüben sollen. Zur Erfüllung solcher Bedingungen wäre das Formhaltungsband, das hier für Druckkabel vorgesehen wird, zufolge seiner Anordnung, seiner elastischen. Konstanten und seiner Festigkeit gar nicht imstande.Between a cable armor and this form-retaining tape exist both with regard to the execution as well as the purpose and the mode of operation are essential Differences. The one wrapped around the flexible sheath of the pressure cable Shape retaining tape does not prevent the lead jacket from internal and external pressures gives way. However, it forces the pliable lead coat, even then a certain one Maintain shape, if at individual points, due to lower strength in places or uneven wall thickness of this flexible shell, excessive stretching threaten to occur. The shape retention tape prevents local impermissible changes in shape and ensures that the loads on the flexible pressure cable casing are evened out. As a result, the forces acting on this cable sheath can no longer use weak points in the sheath as an opportunity to to concentrate there and after a certain number of expansions and Contractions at these points destroy the cable sheath. The common ones Reinforcement designs known to cables have completely different tasks meet and are not likely to uneven deformations of the pliable To prevent cable sheath from Druckkabehi .. A cable fitting made of steel band or flat wire is much too stiff to be in the Would be able to adapt to changes in pressure cable sheaths conformable and excessive To prevent deformations. The form-retaining tape for the pressure cables of the specified type is also not comparable with those cable fittings, which any To prevent expansion of the cable or as a result of special elastic properties To exert forces on the lead sheath. To meet such conditions that would be Shape-retaining tape, which is provided here for pressure cables, according to its arrangement, its elastic. Constants and its strength not at all capable.

Bei Kabeln mit Mänteln kreisrunder Querschnittsform wird durch die Anbringung eines solchen Formhaltungsbandes, wie Versuche ergeben haben, ein weit geringerer Erfolg •rzielt als bei Kabeln mit von der kreisrunden Form abweichendem Querschnitt. Es ist dies wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß bei kreisrunder Querschnittsform des Kabelmantels das mit ihm verbundene Metallband keine Möglichkeit hat, in gleichem Maße auf die lokalen Beanspruchungen ausgleichend zu wirken wie bei Kabeln mit Querschnitts-In the case of cables with sheaths with a circular cross-sectional shape, the attachment of a such a shape-retaining tape, as tests have shown, a far lesser success • is more effective than with cables with a cross-section deviating from the circular shape. It is this probably due to the fact that with a circular cross-sectional shape of the cable jacket the metal band connected to it has no way to the same extent to compensate for the local stresses as with cables with cross-sectional

formen, die von der kreisrunden abweichen, beispielsweise ovalen oder polygonalen.shapes that differ from the circular, for example oval or polygonal.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Anwendung lediglich bei Ein- oder Mehrleiterkabeln mit runden Adern, sondern kann in ähnlicher Weise bei sektorförmigen (oder, sonstwie unrund gestalteten) Einleiter- oder Dreimantelkabeln angewendet werden.The invention is not limited to use only with single or multi-conductor cables with round cores, but can be used in a similar way for sector-shaped (or, otherwise non-round shaped) single-core or triple-jacket cables can be used.

In Abb. ι und 2 der Zeichnung, welche eine Anordnung nach der Erfindung, beispielsweise bei einem sektorförmigen Dreimanteldruckkabel, zeigt, sind die Leiter mit a, die Aderisolation mit b, die geschmeidigen Bleimantel mit c und das auf jeden Bleimantel aufgebrachte Formhaltnngsband mit d bezeichnet. Dieses Metallband, das, wie aus Abb. 2 hervorgeht, schraubenförmig um den geschmeidigen Bleimantel C verläuft, ist durch stellenweise Lötungen bei e mit dem Bleimantel fest verbunden. Statt der hier zur Verdeutlichung gezeichneten Lötstellen können, wie oben angegeben, compoundgetränkte Bänder über und unter dem Formhaltungsbändchen zwecks Bewirkung anschließenden Anliegens aufgewickelt werden. Zum Schutz • der ummantelten Adern, insbesondere gegen Beschädigungen beim Einziehen in die Druckrohre, ist eine die Adern umgebende gemeinsame Bewehrung gebräuchlicher Ausführung vorgesehen. In den Abbildungen bezeichnet / eine aus verseilten Flachdrähten bestehende Bewehrung, die unter Zwischenlegung einer Juteschicht g über den Adern aufgebracht ist. Die Bewehrungsdrähte können verzinkt sein, oder es kann über der Bewehrung noch eine Schicht aus Jute aufgebracht sein, h bezeichnet das äußere druckfeste Rohr. ·In Fig. 1 and 2 of the drawing, which shows an arrangement according to the invention, for example in the case of a sector-shaped three-shell pressure cable, the conductors are designated with a, the core insulation with b, the flexible lead jacket with c and the form-retaining band applied to each lead jacket with d . This metal band, which, as can be seen in Fig. 2, runs helically around the flexible lead jacket C , is firmly connected to the lead jacket by soldering in places at e. Instead of the soldered points shown here for the sake of clarity, as stated above, compound-soaked tapes can be wound over and under the shape-retaining tape for the purpose of making subsequent contact. To protect the sheathed cores, in particular against damage when pulling them into the pressure pipes, common reinforcement surrounding the cores is provided. In the figures referred to / from an existing stranded flat wire reinforcement, the interposition of a layer of jute is g under applied over the cores. The reinforcement wires can be galvanized, or a layer of jute can be applied over the reinforcement, h denotes the outer pressure-resistant pipe. ·

Die äußere Form der Bewehrung paßt sich der nach Zusammenfügen der einzelnen Adern entstandenen Figur an. Werden anstatt der hier gezeichneten sektorförmig (oder annähernd sektorförmig) gestalteten Adern drei Adern von dreieckiger oder annähernd dreieckiger Form gewählt, so ist der von der Bewehrung umgrenzte Querschnitt ebenfalls dreieckförmig.The outer shape of the reinforcement adapts itself to the assembly of the individual Veins created figure. Instead of the sector-shaped (or approximately sector-shaped) veins three veins of triangular or approximately If you choose a triangular shape, the cross-section delimited by the reinforcement is also selected triangular.

Claims

Patent claims:

1. Power cables for pressure cable systems, in which on the with a Sheath made of supple material provided cable from the outside through a on the sheath to increase the dielectric strength the cable insulation between the cable sheath and the surrounding pressure-resistant pipeline liquid or gaseous medium a pressure is exerted, characterized in that a thin, metallic shape-retaining tape that surrounds the jacket as evenly and tightly as possible and that compresses it or volume expansion of the cable as a means of preventing local cumulative deformations is upset.

2. Power cables for pressure cable layers according to claim 1, characterized in that the shape-retaining band with the cable sheath is connected by compound-soaked tapes.

3. Application of a shape-retaining tape according to claims ι and 2 for cables with a polygonal cross-section.

1 sheet of drawings