DE69708674T2

DE69708674T2 - Elektrische energiekabel

Info

Publication number: DE69708674T2
Application number: DE69708674T
Authority: DE
Inventors: Maurice King
Original assignee: Pirelli Cables 2000 Ltd
Current assignee: Prysmian Cables and Systems Ltd
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2017-09-27
Also published as: AU4392197A; ATE209823T1; JP2001501356A; WO1998014960A1; MY121641A; ES2169423T3; AU739332B2; US6215070B1; HK1020387A1; DE69708674D1; EP0931318A1; GB9620394D0; EP0931318B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf elektrische Energiekabel, die mindestens einen metallischen Leiter, gewöhnlich einen Leiterschirm aus Halbleitermaterial, und eine Isolierung, die alle zusammen in einem Erdschirm eingeschlossen sind, der Drähte oder enge Bänder umfasst, und eine externen Abschirmung haben, die Polymermaterial umfasst, die gewöhnlich (aber nicht notwendiger Weise) die freigelegte Oberfläche des Kabels bildet.
Unter den meisten Umgebungsbedingungen ist es wünschenswert, wenn nicht wesentlich, dass die Abschirmung äußerst effektiv wasserdicht ist, mehr als es mit Polymermaterial allein erreicht werden kann, und es wurden somit Anstrengungen unternommen, das einzusetzen, was bei Kommunikationsleitungen verwendet wird, nämlich dass eine
Metall/Kunststofflaminatfolie neben dem Hauptkörper der Abschirmung eingeschlossen wird, so dass sie damit verbunden wird, normalerweise dann, wenn der Hauptpolymerkörper extrudiert wird. Es ist bei solchen Strukturen schwierig, eine Abschirmung zu gestalten, bei der die Laminatfolie intakt bleibt, wenn das Kabel Prallversuchen unterworfen wird, die durch die Standards-Behörden und Benutzer spezifiziert werden, da das Laminat dazu neigt, in die Spalten zwischen den Kabeln oder Bändern der Abschirmung gepresst zu werden und sich entlang der daraus resultierenden Faltlinien aufzutrennen.
Das Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch eine Abschirmkonstruktion gekennzeichnet, die eine erste extrudierte Polymerschicht umfasst, die die Erdungsabschirmung des Kabels umschließt, ohne die Spalte zwischen dessen Bauelementen (den Drähten oder Bändern) zu füllen, eine die erste Schicht umschließende zweite extrudierte polymere Schicht und zwischen ihnen und mit ihnen verbunden ein Feuchtigkeitssperrelaminat aufweist, das eine Metallfolienschicht aufweist, die auf jeder ihrer Hauptflächen mit einem polymeren Material beschichtet ist, das mit dem Material der extrudierten Schicht kompatibel ist, mit dem es in Kontakt steht.
Vorzugsweise sind die extrudierten polymeren Schichten aus dem gleichen Material oder zumindest aus haftkompatiblen Materialien, und die beiden Flächen des Laminats sind mit einem einzigen polymeren Material beschichtet, das das gleiche ist wie oder kompatibel ist zu dem Material (den Materialien) der extrudierten Schichten, so dass das Laminat selbsthaftend ist, wo seine Ränder überlappen.
Insbesondere wird bevorzugt, dass die zwei extrudierten Schichten der Abschirmung und der Beschichtung auf jeder der Fläche des Laminats jeweils aus Polyethylen sind oder alternativ alle aus Polyvinylchlorid oder alle aus einer "LSF"-Verbindung, die auf Ethylenvinylacetat-Copolymer basiert oder einem Ethylenpropylengummi (in jedem Fall mit herkömmlichen Zusatzstoffen).
Das Laminat wird vorzugsweise in Längsrichtung aufgebracht, kann jedoch auch nach Bedarf helixförmig überlappend angeordnet werden.
Vorzugsweise ist die Isolierung des Kabels aus einem polymeren Material, wie einem quer verbundenen Polyethylen oder Ethylenpropylengummi, und in diesem Fall ist der Leiterschirm vorzugsweise aus mit Karbon dotiertem Polymermaterial und der Erdungsabschirmung umfasst vorzugsweise eine innere Schicht aus mit Karbon dotiertem leitenden Polymermaterial, zusätzlich zu den Drähten oder Streifen aus Metall.
Vorzugsweise sind die Spalten zwischen den Drähten oder Streifen der Erdungsabschirmung durch Aufbringen von mittels Wasser anschwellbaren Bändern unter und/oder über ihnen vor dem Eindringen von Wasser geschützt. Vorzugsweise wird mindestens ein halbleitendes, durch Wasser anschwellbares Band unter den Drähten oder Bändern aufgebracht und mindestens ein isolierendes, durch Wasser anschwellbares Band über deren Oberseite. Ein das Eindringen von Wasser blockierendes Band, das über die Drähte oder Bänder angebracht wird, kann das Sicherstellen, dass die erste extrudierte Schicht der Abschirmung nicht die Spalte zwischen den Bändern oder Drähten füllt, vereinfachen. Andere geeignete Bänder können nach Bedarf für diesen Zweck verwendet werden.
Da das Laminat mitbeiden benachbarten extrudierten polymeren Schichten verbunden ist, wird kein Wasserleckweg in der Nähe einer seiner Flächen geformt und das Laminat wird stark mechanisch und elastisch unterstützt, während sich die innere extrudierte Schicht unter einer Prallbeaufschlagung deformieren kann, so dass sie (zumindest temporär) zwischen die Drähte oder Bänder der Erdabschirmung eindringt, um den Prall zu absorbieren, wobei das Laminat minimal verwunden wird.
Die Erfindung wird weiter beispielhaft unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Gestalt eines Ein-Kern-Kabels gemäß der Erfindung ist; und
Fig. 2 eine Vergrößerung des Bereichs aus Fig. 1 ist, der durch den Rahmen II umschlossen ist.
Das Kabel des Beispiels hat einen geglühten Standard- Vollkupferleiter 1, einen Halbleiterschirm 2, der über ein Biriderband 2A angebracht wird, eine quer verbundene Polyethylenisolierung 3 und eine dielektrische Abschirmung, die eine innere halb leitende Schicht 4 (die "voll verbunden" oder "abstreifbar" sein kann) und eine Schicht von Kupferdrähten 5, die jeweils herkömmlich sind. Ein halb leitendes, durch Wasser anschwellbares Band 6 unter den Drähten und ein isolierendes, durch Wasser anschwellenbares Band 7 über ihnen sieht eine Blockierung gegenüber dem Eindringen von Wasser in Längsrichtung für die Spalten zwischen den Drähten vor. Gemäß der Erfindung ist dieser herkömmliche Teil des Kabels 1 in einer Abschirmung eingeschlossen, die eine erste extrudierte Schicht aus Polyethylen 8, ein in Längsrichtung aufgebrachtes Band 9 mit einer mittleren Schicht 10 aus Aluminium, die auf beiden Seiten mit Polyethylen beschichtet ist, 11,11, und eine zweite extrudierte Schicht aus Polyethylen 12 umfasst. Die Bedingungen und die Abmessungen bei der Extrusion der ersten Schicht der Abschirmung sind so, dass die Schicht "getubed" wird und die Drähte der Abschirmung nicht in einem wesentlichen Ausmaß einbettet. Die Temperatur, bei der diese zweite Schicht aufgebracht wird, wird hoch genug gewählt, so dass sichergestellt wird, dass das Laminat haftend nicht nur mit der zweiten Polyethylenschicht, sondern auch mit der ersten verbunden wird.
In einem speziellen Beispiel, das wie gerade beschrieben konstruiert wird, wird ein Kupferleiter mit 300 mm² (aus 59 Runddrähten mit jeweils 2,6 mm Durchmesser) gefertigt mit einem herkömmlichen halbleitenden Schirmmaterial zu einem nominalen Radius von 25,3 mm beschichtet. Die quer verbundene Polyethylenisolierung hat eine radiale Dicke von 18,9 mm und eine Zugfestigkeit von 17 MPa, gemessen gemäß ISO 527 in dem voll-querverbundenen Zustand unter Verwendung einer Dehnungsrate von 250 mm/min. und die Abschirmung umfasst eine 1,0 mm dicke Schicht aus einer herkömmlichen, voll verbundenen Abschirmungszusammensetzung und 69 weich geglühten Kupferdrähten mit jeweils 1,78 mm Durchmesser. Die innere und äußere Schicht der Abschirmung haben jeweils Dicken von 2,9 mm und 7,4 mm und sind jeweils aus einer thermoplastischen Polyethylen-Kabelabschirmungs- Zusammensetzung mit einer Zugfestigkeit von 20 MPa gemessen gemäß ASTM D638 gefertigt, während das Laminat eine 0,2 mm dicke Aluminiumbasisschicht hat, und eine 0,050 mm dicke Polyethylenbeschichtung auf jeder Seite; es ist 230 mm breit und wird in Längsrichtung aufgebracht, so dass seine Ränder mit mindestens 5 mm überlappen. Dieses Kabel besteht nicht nur den Pralltest, der durch die CIGRE Spezifikation WG 21.14 (Elektra Nr. 141, April 1992) spezifiziert ist unter Verwendung eines Prallgewichts von 5 kg in der Gestalt eines 90ºKeils mit einem 2 mm Spitzenradius, der aus einer Höhe von einem Meter fallen gelassen wird, sondern zeigt auch keine wesentliche Beschädigung, wenn die Höhe auf 2 m erhöht wird.

Claims

1. Starkstromkabel mit wenigstens einem metallischen Leiter, wahlweise einem Leiterschirm aus Halbleitermaterial und mit einer Isolierung, die alle von einer Drähte oder schmale Bänder aufweisenden Erdungsabschirmung umschlossen sind, sowie mit einem Außenmantel, der ein polymeres Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelaufbau eine erste extrudierte polymere Schicht, welche die Erdungsabschirmung des Kabels umschließt, ohne die Spalte zwischen dessen Bauelementen (den Drähten oder Bändern) zu füllen, eine die erste Schicht umschließende zweite extrudierte polymere Schicht und zwischen ihnen und mit ihnen verbunden ein Feuchtigkeitssperrelaminat aufweist, das eine Metallfolienschicht hat, die auf jeder ihrer Hauptflächen mit einem polymeren Material beschichtet ist, das mit dem Material der extrudierten Schicht kompatibel ist, mit dem es in Kontakt steht.

2. Kabel nach Anspruch 1, bei welchem die extrudierten polymeren Schichten des Mantels aus dem gleichen Material bestehen und beide Flächen des Laminats mit einem einzigen polymeren Material beschichtet sind, welches das gleiche wie das Material (die Materialien) der extrudierten Schichten oder kompatibel damit ist.

3. Kabel nach Anspruch 1, bei welchem die extrudierten polymeren Schichten des Mantels aus unterschiedlichen, jedoch haftkompatiblen Materialien bestehen und beide Flächen des Laminats mit einem einzigen polymeren Material beschichtet sind, das mit dem Material (den Materialien) der extrudierten Schichten kompatibel ist.

4. Kabel nach Anspruch 1, bei welchem die zwei extrudierten Schichten des Mantels und die Beschichtung jeder Fläche des Lamitnats alle aus

a) Polyethylen,

b) Polyvinylchlorid oder

c) einer "LSF"-Zusammensetzung basierend auf einem Ethylenvinylacetat-Copolymer oder einem Ethylen-Propylen-Kautschuk

in jedem Fall mit herkömmlichen Zusatzstoffen bestehen.

5. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem das Laminat in Längsrichtung aufgebracht ist

6. Kabel nach einem der Anspruche 1 bis 5, bei welchem die Isolierung des Kabels ein polymeres Material ist.

7. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem die Spalte zwischen den Drähten oder Bändern der Erdungsabschirmung eine Wassersperre aufweist.

8. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem die Spalte zwischen den Drähten oder Bändern der Erdungsabschirmung durch Aufbringen von durch Wasser schwellbaren Bändern unter und/oder über ihnen mit einer Wassersperre versehen sind.

9. Kabel nach Anspruch 8, bei welchem wenigstens ein halbleitendes durch Wasser schwellbares Band unter den Drähten oder Bändern und wenigstens ein isolierendes wasserschwellbares Band über ihren Oberseiten aufgebracht ist.