DE69830706T2

DE69830706T2 - Elektrische energiekabel

Info

Publication number: DE69830706T2
Application number: DE69830706T
Authority: DE
Inventors: Maurice Stephen Kemsing KING
Original assignee: Pirelli Cables 2000 Ltd
Current assignee: Prysmian Cables and Systems Ltd
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2018-09-10
Also published as: MY122260A; US6242692B1; AU743771B2; AU9083298A; EP0937303B1; WO1999013478A1; EP0937303A1; DE69830706D1; JP2001507507A; ATE298922T1; ES2245038T3; GB9719253D0

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Energiekabel von der Art, die aufweist: wenigstens einen metallischen Leiter, normalerweise einen Leitungsmantel aus halbleitendem Material, und eine Isolierung, die alle umgeben sind von einem Erdungsmantel mit Drähten oder schmalen Bändern und einem Außenmantel mit polymerischem Material, welches normalerweise (jedoch nicht notwendigerweise) die bloßliegende Oberfläche des Kabels bildet.
In den meisten Umgebungen ist es wünschenswert, wenn nicht unverzichtbar, dass der Mantel effektiver wasserdicht ist als es nur mit einem polymerischem Material alleine erzielt werden kann, und es wurden Versuche unternommen, der bei Kommunikationskabeln verwendeten Praxis zu folgen, bei der eine Metall-/Kunststofflaminatfolie unter dem Hauptteil des Mantels eingeschlossen wird, so dass diese an ihn angehaftet werden, wenn der polymerische Hauptteil in normaler Weise extrudiert wird. Es ist bei derartigen Strukturen schwierig, einen Mantel zu entwerfen, in dem die Laminatfolie unversehrt bleibt, wenn das Kabel den von den Normierungsbehörden und den Kunden vorgeschriebenen Stoßprüfungen unterzogen wird, weil das Laminat dazu tendiert, in die Lücken zwischen den Drähten oder Bändern des Mantels hineingetrieben zu werden und sich entlang entstehender Faltenlinien aufspaltet.
In unserer früheren Anmeldung GB 9620394.8 haben wir ein Kabel vorgeschlagen, welches gekennzeichnet ist durch eine Mantelausführung mit einer ersten extrudierten, polymerischen Schicht, die den Erdungsmantel des Kabels umgibt, ohne die Zwischenräume zwischen dessen Komponenten (die Drähte oder Bänder) auszufüllen; einer zweiten extrudierten, polymerischen Schicht, die die erste umgibt; und einem Feuchtigkeitssperrlaminat, das zwischen diesen und an den beiden angehaftet ist und das eine Metallfolienschicht umfasst, die auf jeder ihrer Hauptflächen mit einem polymerischen Material, das mit dem Material der sie kontaktierenden extrudierten Schicht kompatibel ist, beschichtet ist.
Überraschenderweise haben wir jetzt entdeckt, dass es möglich ist, mit einer ähnlichen Ausführung eine hinreichende Güte- bzw. Leistungsmerkmale in Stoßprüfungen zu erzielen, wobei die Feuchtigkeitssperrschicht nur mit einer der beiden extrudierten Schichten angehaftet ist. Dies bietet eine Verbesserung der Flexibilität und ebenso eine nennenswerte Kosteneinsparung (weil die Folie nur auf einer Seite beschichtet zu werden braucht), obwohl eine Minderung des wasserblockierenden Effekts in Längsrichtung auftritt.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisches Leistungskabel bereitgestellt mit wenigstens einem metallischen Leiter, einer Isolierung und einem Erdungsmantel, der den Leiter und die Isolierung umgibt, wobei der Erdungsmantel Drähte oder Bandstreifen mit Lücken dazwischen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Energiekabel einen Außenmantel enthält, der eine erste extrudierte polymerische Schicht, die den Erdungsmantel des Kabels umgibt, ohne die Lücken auszufüllen; eine zweite extrudierte polymerische Schicht, die die erste extrudierte Schicht und ein zwischen der ersten und zweiten extrudierten Schicht angeordnetes Feuchtigkeitssperrlaminat umgibt; wobei das Feuchtigkeitssperrlaminat eine Metallfolienschicht und ein Polymermaterial, das auf eine Hauptoberfläche der Metallfolienschicht aufbeschichtet ist, enthält, wobei das Polymermaterial entweder die erste oder zweite extrudierte Schicht berührt und mit dem Material der berührten extrudierten Schicht kompatibel ist und wobei das Feuchtigkeitssperrlaminat an der kontaktierten extrudierten Schicht angehaftet ist und an der anderen extrudierten Schicht nicht angehaftet ist.
Vorzugsweise ist die Metallfolienschicht nur auf einer Hauptoberfläche aufbeschichtet und dies ist normalerweise an sich ausreichend, um ein Anhaften an der anderen extrudierten Schicht des Mantels zu verhindern; jedoch kann als eine zusätzliche Vorsichtsmaßnahme (oder statt dessen) ein geeignetes Trennmittel auf einer oder beiden der Oberflächen, die in wünschenswerter Weise nicht anhaften sollten, installiert werden. Graphit, das aus einer wässrigen Suspension aufgebracht wird, wird als Trennmittel bevorzugt, jedoch können in einigen Fällen Talkum ("Kreide") oder ein geeignetes Öl verwendet werden.
Vorzugsweise ist die Folie an der äußeren extrudierten Schicht des Mantels angehaftet und vom Anhaften an der inneren Schicht gehindert.
Vorzugsweise ist die extrudierte polymerische Schicht, an die die Folie angehaftet werden soll, aus dem gleichen polymerischen Material wie die Beschichtung auf der Folie; die andere kann, muss jedoch nicht, aus einer wesentlich verschiedenen Zusammensetzung bestehen. Möglichkeiten umfassen die gewöhnlichen Kabelabschirmungsmaterialien, insbesondere Polyethylen, Polyvinylchlorid, "LSF"-Zusammensetzungen, die auf Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren und Ethylen-Propylenkautschuk (in jedem Fall mit herkömmlichen Additiven) beruhen.
Das Laminat ist vorzugsweise in Längsrichtung installiert, könnte jedoch spiralförmig geläppt sein, falls dies gewünscht ist.
Vorzugsweise ist die Isolierung des Kabels aus einem polymerischen Material, wie querverbundenes Polyethylen oder Ethylen-Propylenkautschuk, und in diesem Fall ist der Leitungsmantel vorzugsweise aus einem kohlenstoffhaltigen polymerischen Material und der Erdungsmantel enthält zusätzlich zu den Drähten oder Streifen aus Metall vorzugsweise eine innere Schicht eines kohlenstoffhaltigen, leitfähigen polymerischen Materials.
Vorzugsweise sind die Lücken zwischen den Drähten oder Streifen des Erdungsmantels gegen Eindringen von Wasser durch Anwenden von unter Wassereinwirkung aufschwellenden Bändern unter und/oder über diesen, oder in anderen bekannten Weisen gesperrt. Vorzugsweise ist wenigstens ein halbleitendes, unter Wassereinwirkung anschwellendes Band unter den Drähten oder Bändern installiert und wenigstens ein isolierendes, unter Wassereinwirkung aufschwellendes Band über deren Oberseite. Ein gegen Eindringen von Wasser gesperrtes Band, das über den Drähten oder Bändern installiert ist, kann es ermöglichen, sicherzustellen, dass die erste extrudierte Schicht des Mantels die Lücken zwischen diesen nicht ausfüllt. Falls dies gewünscht ist, könnten andere geeignete Bänder für diesen Zweck eingesetzt werden.
Die Erfindung wird beispielhaft mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben, wobei für die Zeichnungen gilt:
1 ist ein schematischer Querschnitt einer Ausgestaltung eines Einzelkernkabels nach der Erfindung und
2 ist eine Vergrößerung des Teils der 1, der durch die Box II umgeben ist.
Das Kabel nach dem Beispiel umfasst einen verseilten, schlicht geglühten Kupferleiter 1, einen halbleitenden Leitungsschirm 2, der über ein Band 2A aus Bindemittel, einer Isolierung 3 aus querverbundenem Polyethylen und einem dielektrischen Mantel mit einer inneren, halbleitenden Schicht 4 (die "vollständig angehaftet" oder "abziehbar" sein kann) und eine Schicht aus Kupferdrähten 5, wobei diese allesamt herkömmlich sind. Ein halbleitendes, unter Wassereinwirkung anschwellendes Band 6 unter den Drähten und ein isolierendes, unter Wassereinwirkung anschwellendes Band 7 über denselben bewirkt für die Lücken zwischen den Drähten eine Sperre gegen das Eindringen von Wasser in Längsrichtung. Nach der Erfindung ist dieser herkömmliche Teil des Kabels 1 umschlossen von einer Ummantelung mit einer ersten extrudierten Schicht aus Polyethylen 8, einem in Längsrichtung installierten Band 9 mit einer Basisschicht 10 aus Aluminium, die nur auf einer Seite mit Polyethylen 11 beschichtet nach außen installiert ist, und einer zweiten extrudierten Schicht aus Polyethylen 12. Die Bedingungen und Blaskopfabmes sungen für die Extrusion der ersten Schicht der Ummantelung sind so gewählt, dass die Schicht "rohrartig" ist und die Drähte des Mantels nicht in irgendeinem wesentlichen Umfang einbettet. Die Temperatur, bei der diese zweite Schicht installiert wird, ist hoch genug, um sicherzustellen, dass das Laminat anhaftend auf der zweiten Polyethylenschicht verbunden wird, jedoch in Abwesenheit einer Beschichtung auf der Innenseite nicht in irgendeinem bedeutenden Ausmaß an der ersten anhaftet.
In einem besonderen Beispiel, das so wie eben beschrieben aufgebaut ist, ist ein Kupferleiter von 300 mm² (bestehend aus 59 runden Drähten mit jeweils 2,6 mm im Durchmesser) abgedeckt mit einem herkömmlichen, halbleitenden Mantelmaterial bis zu einem nominalen Radius von 25,3 mm. Die Isolierung aus querverbundenem Polyethylen weist eine radiale Dicke von 18,9 mm und eine Zugspannung von 17 MPa, gemessen nach ISO 527 in dem vollständig querverbundenen Zustand unter Verwendung einer Ausdehnungsrate von 250 mm/min auf, und der Mantel umfasst eine 1,0 mm dicke Schicht aus einer herkömmlichen, vollständig zusammen gehafteten Mantelzusammensetzung und 69 sanft geglühten Kupferdrähten mit einem Durchmesser von jeweils 1,78 mm. Die innere und äußere Schicht des Mantels weist eine Dicke von jeweils 2,9 mm und 7,4 mm auf, und beide sind aus einer thermoplastischen Polyethylen-Kabelabschirmungszusammensetzung mit einer Zugfestigkeit von 20 MPa gemessen nach ASTM D638 auf, während das Laminat eine 0,2 mm dicke Aluminiumbasisschicht und auf einer Seite eine 0,050 mm dicke Beschichtung aus Polyethylen aufweist; es (Anm.: das Laminat) ist 230 mm breit und in Längsrichtung mit der Beschichtung nach außen installiert, und zwar so, dass seine Ränder mit einem Minimum von 5 mm überlappen. Dieses Kabel besteht zuverlässig die in der CIGRE-Spezifikation WG 21.14 (Elektra Nr. 141, April 1992) spezifizierte Stoßprüfung mit einem Stoßgewicht von 5 kg in der Form eines 90°-Kreis mit 2 mm Spitzenradius, der aus einer Höhe von 1 Meter fallengelassen wird.

Claims

Elektrisches Energiekabel mit wenigstens einem metallischen Leiter (1), einer Isolierung (3) und einem Erdungsmantel, der den Leiter (1) und die Isolierung (3) umgibt, wobei der Erdungsmantel Drähte (5) oder Bandstreifen mit Lücken dazwischen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Energiekabel einen Außenmantel enthält, der eine erste extrudierte polymerische Schicht (8), die den Erdungsmantel (4, 5) des Kabels umgibt, ohne die Lücken auszufüllen, eine zweite extrudierte polymerische Schicht (12), welche die erste extrudierte Schicht (8) umgibt, und ein Feuchtigkeitssperrlaminat zwischen der ersten und der zweiten extrudierten Schicht enthält, wobei das Feuchtigkeitssperrlaminat eine Metallfolienschicht (10) und ein Polymermaterial (11), das auf eine Hauptoberfläche der Metallfolienschicht (10) aufbeschichtet ist, enthält, wobei das Polymermaterial (11) entweder die erste (8) oder die zweite (12) extrudierte Schicht berührt und mit dem Material der berührten extrudierten Schicht (8, 12) kompatibel ist und an der berührten extrudierten Schicht angehaftet ist und an der anderen extrudierten Schicht nicht angehaftet ist.
Kabel nach Anspruch 1, wobei die Metallfolienschicht (10) nur auf der einen Hauptoberfläche aufbeschichtet ist.
Kabel nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Trennmittel entweder auf die andere Hauptoberfläche der Metallfolienschicht oder auf die andere extrudierte Schicht (8, 12) oder auf beide aufgebracht ist.
Kabel nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Metallfolienschicht (10) an der zweiten extrudierten Schicht (12) angehaftet ist.
Kabel nach den vorangehenden Ansprüchen, wobei das Feuchtigkeitssperrlaminat (10, 11) in Längsrichtung installiert ist.
Kabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Isolierung (3) des Kabels aus einem Polymermaterial besteht.
Kabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lücken zwischen den Drähten (5) oder Bandstreifen des Erdungsmantels gegen Eindringen von Wasser gesperrt sind.
Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lücken zwi-. schen den Drähten (5) oder Bandstreifen des Erdungsmantels in der weise gegen Eindringen von Wasser gesperrt sind, dass unter Wassereinwirkung aufschwellende Bänder unter oder über den Drähten oder Bandstreifen angeordnet sind.
Kabel nach Anspruch 8, wobei wenigstens ein halbleitendes, unter Wassereinwirkung aufschwellendes Band unter den Drähten (5) oder Bandstreifen angeordnet ist und wenigstens ein isolierendes, unter Wassereinwirkung aufschwellendes Band über den Drähten (5) oder Bandstreifen angeordnet ist.
Kabel nach Anspruch 1, wobei das Polymermaterial (11), das auf die Metallfolienschicht (10) aufbeschichtet ist, die zweite extrudierte Schicht (12) berührt und eine zweite Oberfläche der Metallfolienschicht (10) die erste extrudierte Schicht (8) berührt.
Kabel nach Anspruch 1, wobei eine zweite Oberfläche der Metallschicht (10) mit diesem Polymermaterial (11) beschichtet ist und entweder die zweite beschichtete Oberfläche oder die andere extrudierte Schicht oder beide mit einem Trennmittel beschichtet sind.
Kabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, das des Weiteren einen Leitermantel (2) aus halbleitendem Material aufweist, der von dem Erdungsmantel (5) umgeben ist.