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Elektrisches Hochspannungskabel, auf dessen geschichtete Isolierung
ein künstlicher Druck ausgeübt wird Bei ummantelten elektrischen Hochspannungskabeln,
deren Isoliermittel künstlich unter Druck gesetzt ist, bleibt die Höhe des künstlichen
Druckes durch die Widerstandsfähigkeit des das Kabel umhüllenden Mantels begrenzt.
Um diese Grenze zu erweitern, wurde bereits über dem Mantel eine den auf den Mantel
ausgeübten Druck aufnehmende Panzerung vorgesehen, jedoch sind auch hierbei wegen
der vom Kabel geforderten Biegsamkeit gewisse Grenzen gesetzt und außerdem lassen
sich bleibende Dehnungen des Mantels, insbesondere wenn dieser aus Blei besteht,
nur sehr schwer vermeiden. Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, dem im Innern
des Kabels herrschenden Druck durch einen von außen auf das Kabel ausgeübten Druck
das Gleichgewicht zu halten, beispielsweise indem das Kabel in einem mit Druckgas
gefüllten Rohr verlegt ist. Eine derartige Druckentlastung des Kabelmantels ist
aber sehr umständlich und verteuert außerdem die Kabelanlage wesentlich.
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Durch die Erfindung wird auf einfache Weise eine vorteilhafte Druckentlastung
des Kabelmantels und gleichzeitig eine Erhöhung der Strom- und Spannungsbelastbarkeit
des Kabels erzielt. Gemäß der Erfindung werden in .die an sich durchlässige geschichtete
Isolierung des Kabels für Gase dieser Flüssigkeiten schwer durchlässige Schichten
eingebettet und dem.Kabel an den Stellen höchster elektrischer Beanspruchung ein
gasförmiges oder flüssiges Druckmittel zugeführt, das an Stellen niedriger elektrischer
Beanspruchung wieder abgeführt wird. Infolge des dem Druckmittelfluß entgegenstehenden
Widerstandes der Isolierung und insbesondere der schwer durchlässigen Schichten
wind ein Druckabfall in der Isolierung des Kabels hervorgerufen und dadurch gleichzeitig
die elektrisch hoch beanspruchten Teile der Isolierung unter einem hohen künstlichen
Drück gehalten, während die gering beanspruchten Teile und der Kabelmantel nur einem
geringen Druck ausgesetzt sind. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Druckverteilung
über die gesamte Kabellänge bzw. über die einzelnen Kabelabschnitte, in die die
Kabelanlage zweckmäßig'bei größerer Ausdehnung unterteilt wird, empfiehlt es sich,
die Durchlässigkeit der in die Kabelisolierung eingebetteten Schichten über die
Kabellänge verschieden zu gestalten oder auch die schwer durchlässigen Schichten
nur in einzelnen Längsabschnitten der Anlage in der Kabelisolierung anzuordnen.
Wird
ein flüssiges Druckmittel, z. B. ein Isolieröl, verwendet, können auch in den Zu-
und Ableitungskanälen Vorrichtungen angeordnet sein, welche den Tränkinittelfluß
zur Isolierung so abdrosseln, daß eine gleichinäßige Verteilung des Druckes über
die gesamte Kabelstrecke eintritt. Die undurchlässigen Schichten können beispielsweise
aus besonders fest gewalztem Isolierpapier oder auch aus Lackbändern o. dgl. bestehen,
die überlappt oder offen in die Isabelisolierung eingewickelt werden. Das Druckmittel
kann in an sich bekannter Weise durch einen als Hohlleiter ausgebildeten Kabelleiter
zugeführt und durch unter dem Kabelmantel angeordnete Kanäle abgeführt werden. Es
kann aber auch ein aus mehreren Drähten verseilter Kabelleiter (Litzenleiter), insbesondere
bei einem gasförmigen Druckmittel. als Zuführungskanal benutzt werden, da die zwischen
den einzelnen Drähten des Litzenleiters vorhandenen Zwischenräume zur Weiterleitung
des Druckmittels in vielen Fällen ausreichen.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele elektrischer Hochspannungskabel
gemäß der Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt ein Einleiterkabel mit einem Hohlleiter i, der in bekannter
«'eise mit einer Papierisolierung 2 umgeben ist. Über der Isolierung ist ein Bleimantel
3 angeordnet, der mit als Längskanäle dienenden Aussparungen 4 versehen ist. Die
Kabelisolierung kann in bekannter Weise, um eine ungleichmäßige Verteilung des elektrischen
Feldes durch die Spitzen des Kabelmantels zit vermeiden. mit einer 1letallisierung
; versehen sein. Das Druckmittel wird unter holiem Druck in den Hohlleiter i hineingepreßt,
durchströmt die Isolierung 2. wobei sein Druck infolge des dem Druckmittelstrom
entgegensteheirden Reibungswiderstandes allinählich abfällt, und wird durch die
Kanäle .4 abgeführt.
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Abb. 2 zeigt ein Dreileiterkabel, da- ähnlich aufgebaut ist wie das
Einleiterhabel in Abb. i. Es bezeichnet ebenfalls i den Hohlleiter, 2 die auf den
Leiter aüfgesponnene Isolierung mit der Metallisierung 5, 3 den die Adern einschließenden
Bleimantel. An Stelle der beim Einleiter vorgesehenen Aussparungen im Bleimantel
dienen die Zwickelräume 6 als Ableitungskanäle für das Druckmittel.
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.ebb. 3 zeigt ein Dreileiterkabel mit Gürtelisolierung. Die Leiter
ii .des Kabels sind als L.itzeiileiter ausgebildet und mit einer Papierbespinnung
2 versehen. Über den verseilten Adern liegt die Gürtelisolierung;, während die Zwickelräüme
in üblicher Weise mit Beilaufmaterial 8 ausgefüllt sind. Der Bleimantel 3 ist wiederum
finit Aussparungen versehen. Das in dieser Abbildung dargestellte Kabel wird mit
einem Druckmittel unter Druck gesetzt, welches in die Zwischenräume zwischen den
einzelnen Drähten der Litzenleiter hineingepreßt und durch die Kanäle .4 abgeführt
wird, ' An Stelle der Aussparungen im Bleimantel können auch, wie dies in .. Abb.
4. dargestellt ist, sowohl für gasförmige als auch für flüssige Druckmittel in Füllmaterial
eingebettete Kanäle 1q. verwendet werden, die, falls sie über einer metallisierten
Ader liegen, zweckmäßig aus leitenden Stoffen bestehen, wodurch eine Verbindung
zwischen der Metallisierung und -dein Kabelmantel hergestellt wird. Bei Mehrleiterkabeln
können die Ableitungskanäle für das Druckmittel auch in die Zwickelräume verlegt
«erden. Es können auch in bekannter Weise über der Kabelseele angeordnete Abstandstücke
vorgesehen werden, beispielsweise schraubenförmig auf die Kabelseele aufgewickelte,
gewellte Bänder oder in offenen Schraubenwindungen aufgebrachte Flachbänder. Ebenso
können die Zuführungskanäle für das Druckmittel, anstatt in das Innere des Leiters,
auch an seiner Oberfläche, beispielsweise in am Umfang des Leiters vorgesehene Aussparungen,
verlegt werden, wobei jedoch zweckmäßig zur Vergleichmäßigung des Feldes eine den
Kreisquerschnitt des Leiters aufrechterhaltende, für das Druckmittel durchlässige
Metallisierung o. dgl. vorzusehen ist. Eine andere Ausführungsmöglichkeit besteht
darin, daß die Hochdruckkanäle in die auf den Leiter aufgebrachte Isolierung eingebettet
werden. Der Raum zwischen dem Leiter und den Kanälen steht bei dieser Ausführung
unter gleichmäßigem hohem Druck, während erst von den Kanälen nach dem Bleimantel
hin der Druck des strömenden Druckmittels abfällt. Bei dieser Ausführung könnte
auch der innerhalb des durch :die Kanäle eingeschlossenen Raumes befindliche Teil
des Kabels in bekannter Weise durch eine druckmitteldichte Zwischenwand von dem
übrigen Teil :des Kabels getrennt sein und der innere Teil für sich noch dem gleichmäßigen
Druck eines nur für diesen Kabelteil bestimmten Isoliermittels ausgesetzt sein,
das z. B. durch .den Hohlleiter zugeführt wird und mit Ausdehnungsgefäßen in Verbindung
steht.
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Ein weiteres Atisführungs:beispiel zeigt Abb. 5. Das Kabel besteht
ebenso wie das in .ebb. i gezeigte Kabel aus einem Hohlleiter i, einer Isolierung
2, einem Bleimantel 3 mit Längskanälen d.. In die Isolierung 2 ist eine zum Hauptleiter
konzentrisch angeordnete Leiterlage 21 eingebettet. Dabei kann sowohl unter der
Drahtlage auf der inneren Isolierung als auch über der Drahtlage unter d;--r äußeren
Isolierung c.der auch auf beiden :Seiten eine
für das Tränkmittel
durchlässige Metallisierung vorgesehen sein. Die zweite Leiterlage kann, da sie
noch unter erhöhtem Druck steht, mit einer Teilspannung des Hauptleiters belastet
und zur Energieübertragung mit herangezogen werden. Sie kann aber auch als Nullleiter
oder als Erdleiter verwendet werden, wodurch auch dessen Isolierung noch unter erhöhtem
Druck steht. Im letzteren Falle wird die zweite Leiterlage zweckmäßig mit dein Bleimantel
elektrisch leitend verbunden. Die Einbettung einer solchen zweiten Leiterlage kann
in ähnlicher, Weise konzentrisch zu den Einzelleitern oder konzentrisch zum Kabelmailtel
auch bei Mehrleiterkabeln vorgenommen werden.
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Abb. 6 zeigt eine Anordnung der druckerzeugenden Vorrichtungen 9 längs
der gesamten Kabelanlage, und zwar eignet sich .diese Anordnung insbesondere für
solche Kabelanlagen, bei denen mehrere Kabel parallel zueinander verlegt sind. Durch
die Druckvorrichtung ga wird das Druckmittel beispielsweise dein Leiter des Kabels
io zuggeführt. Die Druckvorrichtung -v entnimmt das Druckmittel aus den Kanälen
4., 6 bzw. 14 (Abb, i bis 5) und preßt das Druckmittel von neuem in den Leiter der
nächsten Kabellänge. Dieser Vorgang wiederholt sich bei der an der nächsten Kabelmuffe
angeordneten Druckvorrichtung -c, bis schließlich das Ende des Kabelabschnittes
erreicht ist. Die an dieser Stelle angeordnete Druckvorrichtung gd entnimmt das
Druckmittel aus den Kanälen des Kabels io und führt das Druckmittel dein Leiter
des benachbarten Kabels 12 zu, und durch,die Druckvorrichtungen -e und 9t wird das
Druckithittel wieder durch die Kabellänge 1-2 bis zur Druckvorrichtung ga zurückgeführt.
Zum Ersatz etwaiger Druckmittelverluste sind Vorratsbehälter 13 vorgesehen, die
zweckmäßig an ,die Niederdruckkanäle bzw. an die Niederdruckseite der Druckvorrichtungen
angeschlossen sind. Diese Vorratsbehälter können gleichzeitig als Ausgleichsbehälter
zum Ausgleich der Raumänderung des Druckmittels bei Temperaturänderungen ausgebildet
sein. Zu diesem Zweck können aber auch besondere Druckausgleichsvorrichtungen vorgesehen
sein.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer besonders für einzeln verlegte
Kabel geeigneten Druckmittelzuführung zeigt Abb. 7. Hierbei sind am Anfang und Ende
der Kabelleitung Druckvorrichtungen 9 angeordnet, die das Druckmittel den Hochdruckkanälen
zuführen. Die Niederdruckkanäle stehen mit einer parallel zum Kabel verlegten Leitung
15 in Verbindung, aus der die Druckvorrichtungen g. (las Druckmittel entnehmen.
Ein mit der Leitung 15 verbundener Vorratsbehälter 13 sorgt für den Ersatz
der Druckmittelver-Iuste bzw. für den Ausgleich der Raumä nderung des Druckmittels.
Es können aber für den Ausgleich auch andere Einrichtungen, beispielsweise solche,
wie sie beim Beispiel nach Abb.6 angegeben sind, verwendet werden.
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Die Ausführungsmöglichkeiten des Verfahrens gemäß der Anmeldung sind
naturgemäß nicht auf die angeführten Ausführungsbeispiele beschränkt, es können
auch andere geeignete Ausführungsarten verwendet werden, z. B. kann das Druckmittel
zweckmäßig unter Einschaltung von Drosselvorrichtungen ins Freie abgelassen werden.
Es können auch zwischen den Kanälen niederen Druckes und den Druckerzeugern Drosselvorrichtungen
vorgesehen werden, wodurch die Aufrechterhaltung bestimmter Drücke in den Niederdruckkanälen
ermöglicht wird. Ebenso können in den Druckmittelumlauf Einrichtungen zum Reinigen
bzw. Regenerieren des Druckmittels eingeschaltet werden.
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Die Erfindung gestattet auch, während Lies Betriebes das in Umlauf
befindliche Druckmittel zu erneuern.
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Ebenso können Vorrichtungen vorgesehen werden, die den Druckmittelabfluß
sperren oder drosseln und eine Anzeigevorrichtung betätigen, wenn der am Kabelmantel
herrschende Druck einen bestimmten Wert unterschreitet. Ferner kann die durch die
Druckvorrichtung zu fördernde Druckmittelinenge in Abhängigkeit von dem im Hochdruckkanal
oder im Niederdruckkanal herrschenden Druck geregelt «-erden.
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Die Erfindung kann auch bei Kabeln angewendet «-erden, die äls Hochspannungskondensatoren
verwendet «erden, wobei der Kabelmantel dann wegfallen kann und die nicht ummantelte
Kabelseele in einen Behälter eingelegt sein, in den das Druckmittel aus der Isolierung
hineinströmt und von dort wieder dem Kabelinnern zugeführt wird.