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Die
Erfindung betrifft das Beschränken
elektrischer Verschlechterung von voll-dielektrischen selbsttragenden
(ADSS bzw. all-dielectric self-supporting) Kabeln.
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Wenn
ADSS-Kabel von einem Mast herunterhängen, von dem auch Energieübertragungsleitungen
herunterhängen,
können
sie unter einer durch Trockenband-Überschlag (dry band arcing)
verursachte Verschlechterung leiden.
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Trockenband-Überschlag
tritt auf, da ein induzierter Spannungsgradient entlang der Länge des ADSS-Kabels
vorliegt, und obwohl dieser Spannungsgradient kein Problem darstellt,
wenn das Kabel trocken ist, tritt, wenn die Kabeloberfläche bedingt durch
darauf befindliche Feuchtigkeit elektrisch leitfähig wird, ein Strom entlang
der Länge
des Kabels auf. Dieser Strom ist am Mast am größten, wo das Kabel aufgehängt und
auf Erdpotential ist, und wird die Kabeloberfläche trocknen, was zu einer
Unterbrechung in der zuvor kontinuierlich elektrisch leitfähigen Oberfläche führt. Diese
Unterbrechung kann sich um das Kabel erstrecken und ein trockenes
Band bilden, und ein Überschlag über das
trockene Band kann das Kabel verschlechtern.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, solchen Trockenband-Überschlag
angrenzend an den geerdeten Aufhängungsbereich
des ADSS-Kabels zu vermeiden.
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Kurz
gesagt wird dies erreicht durch Trockenhalten der Außenoberfläche des
Kabels über
einen Abschnitt davon, der an den geerdeten Aufhängungsbereich angrenzt.
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In
dem Artikel mit dem Titel "Arc
control devices for use on all-dielectric self-supporting optical cables" in IEE Proceedings-A,
Band 140, Nr. 5, September 1993, auf den hier Bezug genommen wird,
ist eine Regenabschirmung offenbart zum Schützen des ADSS-Kabels vor Regen
angrenzend an einen geerdete Aufhängungsbereich. Dieser Regenschutz
umfasst einen an dem Kabel angrenzend an den geerdete Aufhängungsbereich
derart montierten Zylinder, dass das Kabel entlang der Achse des
Zylinders verläuft.
Das Ende des Zylinders, das dem geerdeten Aufhängungsbereich am nächsten ist,
ist geschlossen, und das gegenüberliegende
oder beabstandete Ende ist offen. Es wird dargelegt, dass wenn das
Verhältnis
der Abschirmlänge
zum ringförmigen
Spalt zwischen der Abschirmung groß genug ist, zum Beispiel um
einen Faktor zehn, das Eindringen von Regen und das Ablagern von
Kontaminant erfolgreich verhindert werden. Jedoch wird eingeräumt, dass
atmosphärische
Kondensation, wie zum Beispiel Nebel oder Tau, sich noch an der
Innenseite des Schirms ablagern werden. Solche Kondensation legt
sich ebenfalls auf dem Kabel innerhalb des Schirms nieder, Bedingungen
für Trockenband-Überschlag bereitstellend.
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GB 22 64 813 offenbart ein
optisches Gesamtübertragungssystem,
in welchem ein optisches Kabel der Länge nach frei aufgehängt wird
von hochragenden Stützen,
welche auch verwendet werden zum Aufhängen einer oder mehrerer elektrischer Übertragungsleitungen,
und welches zwischen dem optischen Kabel und den Halterungen und/oder
um das optische Kabel im Bereich jeder Halterung ein Element mit
einer durchgehend nach außen
gerichteten Umfangsoberfläche
enthält
aus einem Material, das weniger hydrophil ist als die nach außen gerichtete
Oberfläche
des optischen Kabels. Die Oberfläche
des Elementes wird Feuchtigkeit rascher ableiten als die Oberfläche des
Kabels mit dem Ergebnis, dass Trockenband-Überschlag vorzugsweise an dem Element
auftritt und eine Verschlechterung der Oberfläche des Kabels reduziert werden
wird.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
das Vorsehen einer sichereren Weise des Verhinderns, dass das Kabel
angrenzend an den geerdeten Aufhängungsbereich
entweder durch Regen oder Kondensation nass wird.
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Die
Erfindung stellt eine Einrichtung bereit zur Verwendung angrenzend
an einen geerdeten Aufhängungsbereich
eines volldielektrischen selbsttragenden, in einem elektrischen
Feld in dem Bereich von einem Mast oder ähnlichem aufgehängten Kabel zum
Begrenzen von Trockenband-Überschlag
angrenzend an den Bereich und umfasst eine Vorrichtung zum Definieren
einer Muffe zum Anbringen des Kabels angrenzend an den Bereich und
eine Vorrichtung zum Definieren zweier Verschlüsse für die Muffe, welche Verschlüsse mit
dem Kabel an in Längsrichtung
voneinander beabstandeten Stellen in Eingriff bringbar sind, um
mit dem Kabel und der Muffe eine geschlossene Zone zu bilden zwischen
den Verschlüssen,
und wobei einer der Verschlüsse
an einem Endabschnitt der Muffe vorgesehen ist und der andere der
Verschlüsse
zwischen dem einen Endabschnitt und dem gegenüberliegenden Endabschnitt der
Muffe vorgesehen ist, welcher gegenüberliegende Endabschnitt offen
ist.
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Die
Erfindung schließt
auch eine Installation ein, die ein voll-dielektrisches selbsttragendes,
an einem geerdeten Aufhängbereich
davon in einem elektrischen Feld von einem Mast oder ähnlichem
aufgehängtes
Kabel umfasst mit einer Einrichtung, wie in dem letzten vorangegangenen
Absatz definiert, an dem Kabel angrenzend an den geerdeten Bereich montiert.
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Vorzugsweise
ist die Einrichtung zur Erleichterung der Installation in axialer
Richtung aufgespalten, und in diesem Fall umfasst die Vorrichtung
zum Definieren der Muffe mindestens zwei, über Gelenk verbundene oder
separate Teile, die zusammenbaubar sind zum Bilden der Muffe. In
diesem Fall können die
beiden Verschlüsse
jeweilige, mit den Teilen verbundene Elemente umfassen.
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Die
Einrichtung umfasst in vorteilhafter Weise eine Klemmvorrichtung
zum Zusammenklemmen der Teile, wenn sie zusammengebaut werden zum Bilden
der Muffe.
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Jeder
der Verschlüsse
kann gegebenenfalls mit einer elastischen Dichtvorrichtung versehen
sein oder sie umfassen, um mit dem Kabel dicht in Eingriff gebracht
zu werden, wenn die Muffe an dem Kabel befestigt ist.
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Mindestens
eine und vorzugsweise alle der Dichtvorrichtungen können eine
Vielzahl verformbarer Lamellen umfassen zum dichten Ineingriffbringen des
Kabels an in Längsrichtung
voneinander beabstandeten Stellen.
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Vorzugsweise
weitet sich der offene Endabschnitt radial nach außen in Richtung
seines freien Endes auf.
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In
vorteilhafter Weise umfasst die Außenoberfläche von mindestens einem Abschnitt
der Muffe sich radial erstreckende Oberflächenabschnitte. Hierzu kann
der Abschnitt der Muffe den Aufbau eines Balges haben.
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Vorzugsweise
ist mindestens die Vorrichtung zum Definieren der Muffe aus einem
hydrophobischen, elektrisch isolierenden Material hergestellt.
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Damit
die Erfindung besser verstanden wird, werden nun zwei Ausgestaltungsformen
davon, die nur als Beispiel wiedergegeben werden, unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen zeigt:
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1 eine
schematische Seitenansicht einer eine erste Ausgestaltungsform bildenden
Einrichtung, installiert an einem ADSS-Kabel angrenzend an einen
geerdeten Aufhängungsbereich
davon;
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2 eine
Ansicht ähnlich
der der 1, aber mit der Einrichtung
im axialen Querschnitt gezeigt;
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3 eine
Ansicht, betrachtet in der Richtung des Pfeils III in 1;
und
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4 eine
schematische Seitenansicht einer Einrichtung, die eine zweite Ausführungsform
bildet, installiert an einem ADSS-Kabel angrenzend an eine geerdete
Aufhängung
davon;
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5 eine
Ansicht ähnlich
der der 4, aber mit der Einrichtung
im axialen Querschnitt gezeigt; und
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6 eine
Ansicht, betrachtet in der Richtung des Pfeils VI in 4.
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Zuerst
wird Bezug genommen auf 1 bis 3, in denen
ein Abschnitt eines voll-dielektrischen selbsttragenden Kabels 10 gezeigt
ist, angeordnet an einer Seite eines Ortes 12 am Kabel,
an welchem das Kabel mit Hilfe einer Aufhängeeinrichtung (durch strichpunktierte
Linie gekennzeichnet) 14 getragen wird, die an einem Mast
(nicht dargestellt) angebracht ist, von welchem auch ein Leistungskabel
(nicht dargestellt) herunterhängt.
Die Anordnung der anderen (links in 1 gezeigt)
Seite des Ortes 12 ist im wesentlichen dieselbe.
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Das
Kabel 10 ist mit einer mechanischen Verstärkung 16 versehen,
die durch eines oder mehrere helix-förmig gewickelte Metallteile 18 gebildet wird
und die sich auf jeder Seite des oben erwähnten Ortes 12 erstreckt.
Diese Verstärkung 16 ist
vorgesehen zum Verteilen der durch die Aufhängeeinrichtung 14 auf
das Kabel eingebrachten Last und ist auf Erdpotential, einen geerdeten
Aufhängungsbereich 20 des
Kabels vorsehend.
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Um
den Trockenband-Überschlag
angrenzend an den geerdeten Aufhängungsbereich 20 zu
limitieren, ist eine Einrichtung 22 an der an dem Kabel 10 angrenzenden
Zone 20 montiert, um einen Abschnitt 24 des Kabels
trocken zu halten durch Versiegeln dieses Abschnittes 24 von
der Umgebung.
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Die
Einrichtung 22 umfasst eine mit zwei Verschlüssen 28, 30 versehene
Muffe 26, die mit dem Kabel 10 an in Längsrichtung
voneinander beabstandeten Orten in Eingriff kommen und mit dem Kabel und
der Muffe eine geschlossene oder "trockene" Zone 32 zwischen den Verschlüssen des
Bereichs 24 des Kabels bilden, welche trocken zu halten
ist.
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Zum
Unterstützen
der Montage der Einrichtung 22 des Kabels 10 ist
die Einrichtung axial aufgetrennt, und die Muffe ist durch mindestens
zwei gelenkig verbundene oder getrennte Teile 34, 36 gebildet,
welche über
dem Kabel zusammen montierbar sind.
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Der
Verschluss 28 umfasst jeweilige Elemente 38, 40,
die mit den Teilen 34, 36 verbunden sind, und
der Verschluss 30 umfasst jeweilige Teile 42, 44,
die mit den teilen 34, 36 verbunden sind.
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Während die
Teile 34, 36 einfach schnappmontierbar sein können zum
Bilden der Muffe, können
in vorteilhafter Weise zusätzlich
oder alternativ eine oder mehrere Klemmen vorgesehen sein, die die
Muffe umgeben um diese Teile miteinander zu befestigen.
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Jeder
der Verschlüsse 28, 30 ist
mit einer jeweiligen elastischen Dichtung 46, 48 versehen
zum dichten Ineingriffkommen mit dem Kabel, wenn die Muffe mit dem
Kabel montiert ist. Die Dichtung für jeden Verschluss umfasst jeweilige
Abschnitte, die mit dem Element des Verschlusses verbunden sind.
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Wie
in 2 gezeigt, ist der mit 28 gekennzeichnete
Verschluss an dem dem geerdeten Aufhängungsbereich 20 am
nächsten
liegenden Endabschnitt der Muffe 26 vorgesehen, und der
mit 30 gekennzeichnete Verschluss ist zwischen diesem Endabschnitt
und dem gegenüberliegenden
Endabschnitt vorgesehen, welcher offen gelassen ist. Demnach stellt
die Einrichtung zusätzlich
zu dem geschlossenen oder "trockenen" Bereich 32 einen
offenen Bereich 33 bereit.
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4 bis 6 zeigen
eine alternative Ausführungsform,
und Teile in diesen Figuren, die Teilen in 1 bis 3 entsprechen,
sind mit denselben Bezugszeichen vermehrt um 100 versehen.
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Die
Einrichtung 122 ist im allgemeinen ähnlich der Einrichtung 22 und
umfasst eine Muffe 126, die mit zwei Verschlüssen 128, 130 versehen
ist, welche durch jeweilige Dichtungen 126, 148 gebildet werden,
die mit dem Kabel 10 an in Längsrichtung voneinander beabstandeten
Orten dicht in Eingriff kommen, um mit dem Kabel und der Muffe einen
geschlossenen Bereich 132 für den Abschnitt 24 des Kabels
zu bilden, welcher trocken zu halten ist. Die Muffe und die Verschlüsse/Dichtungen
sind axial aufgetrennt, wie in Bezug auf die erste Ausführungsform offenbart,
und in ähnlicher
weise ist ein Verschluss 128 am Endabschnitt der Muffe
am nächsten
zu dem geerdeten Aufhängungsbereich 20 angebracht,
und der andere Verschluss 130 ist zwischen diesem Endabschnitt
und dem gegenüberliegenden,
offen gelassenen Endabschnitt vorgesehen. Jede der Dichtungen 146, 148 umfasst
eine Vielzahl verformbarer Lamellen oder Rippen, welche sich um
das Kabel herum erstrecken zum dichten Ineingriffkommen mit dem
Kabel an voneinander beabstandeten Orten. Jeweilige Klemmen 147, 149 erstrecken
sich um die Dichtungen 146, 148, um jene und demnach
die Muffenteile 134, 136, mit welchen sie mit
dem Kabel verbunden sind, zu klemmen. Alternativ können Klemmen
sich über
Abschnitte in der Muffe erstrecken, welche mit radialen äußeren Abschnitten
der Dichtungen in Eingriff kommen.
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In
dieser Ausführungsform
umfasst die Muffe zwei in Längsrichtung
benachbarte Abschnitte 152 und 154. Der Abschnitt 152 erstreckt
sich zwischen den Verschlüssen 128, 130 und
definiert eine geschlossene oder "trockene" Zone 132, und der Abschnitt 154 erstreckt
sich von dem Zwischenverschluss 130 zum offenen Ende der
Muffe und definiert eine offene Zone 133. Wie dargestellt,
hat der Abschnitt 152 eine Konfiguration eines Balgs, hierdurch
die externe Oberfläche
dieses Abschnitts der Muffe bereitstellend mit radial sich erstreckenden Oberflächenabschnitten 156.
Der Abschnitt 154 hat durchgehend einen konstanten runden
Querschnitt mit Ausnahme seines offenen Endabschnitts 158, welcher
sich radial nach außen
in Richtung seines freien Endes 160 aufweitet.
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Die
Längsabschnitte 152 und 154 der
Muffe können
separat gebildet werden und miteinander durch oder mit dem Verschluss 130 während des Montierens
der Einrichtung verbunden werden.
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In
beiden oben beschriebenen Ausführungsformen
sind zumindest die Teile, die die Muffe der Einrichtung bilden,
vorzugsweise aus einem hydrophobischen, elektrisch leitenden Material,
wie zum Beispiel einem Flurpolymer, gebildet.
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Die
geschlossenen Bereiche 32, 132, die durch die
jeweiligen Einrichtungen gebildet werden, können sich über zwischen 30% und 70% der
Länge der
Einrichtung erstrecken, und in den dargestellten Ausführungsformen
erstrecken sie sich näherungsweise über die
Hälfte
dieser Länge.
Die Länge
der Muffenabschnitte von dem Zwischenverschluss 30, 130 zu
dem offenen Ende ist vorzugsweise mindestens fünfmal die mittlere Weite des
ringförmigen
Zwischenraums zwischen dem Kabel und diesem Muffenabschnitt, d.h.
in dem offenen Bereich. Die minimale Weite dieses ringförmigen Zwischenraums
ist mindestens 75% des Durchmessers des Kabels. Üblicherweise ist für ein ADSS-Kabel
mit einem Außendurchmesser
von 15 mm die Einrichtung 22, 122 zwischen einem
halben und einem Meter lang, die Länge der geschlossenen oder "trockenen" Zone ist etwa die
Hälfte
der Länge
der gesamten Einrichtung, und die minimale Weite des ringförmigen Zwischenraums im
offenen Bereich 33, 133 ist 12½ mm.
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Der
Betrieb der Einrichtungen wird nun speziell unter Bezugnahme auf 2 und 5 beschrieben.
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Zuerst
wird verstanden werden, dass wenn die Oberfläche des Kabels trocken ist,
kein Strom entlang seiner Länge
fließt.
Wenn jedoch die Kabeloberfläche
nass wird, wird aufgrund des Spannungsgradienten Strom in Richtung
des geerdeten Aufhängebereichs 20 fließen. Üblicherweise
ist die an das elektrische Feld angrenzende Zone 20 bedingt
durch das angrenzende Leistungskabel (nicht gezeigt) 10kV und darüber, beispielsweise
20kV.
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Die
Einrichtungen 22, 122 sind vorgesehen, um die
Außenseite
des Kabels über
den zu der geerdeten Aufhängezone 20 benachbarten
und in der von der Einrichtung bereitgestellten geschlossenen oder "trockenen" Zone 32, 132 angeordneten
Abschnitt 24 der Länge
des Kabels trocken zu halten, um einen Trockenband-Überschlag
an diesem Abschnitt zu vermeiden.
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Der
Abschnitt der Einrichtung 22, 122, der die offene
Zone 33, 133 definiert, funktioniert auf dieselbe
Weise wie die oben diskutierte Regenabschirmung. Das heißt, er schirmt
im wesentlichen das Kabel innerhalb des offenen Bereichs vor Regen
ab, aber verhindert keinen Kondensationsniederschlag am Kabel. Jedoch
ist der offene Bereich ausreichend beabstandet von dem geerdeten
Aufhängungsbereich 20,
so dass Trockenband-Überschlag
nicht an dem Abschnitt des Kabels, der innerhalb des offenen Bereichs
vorgesehen ist, auftritt, wenn dieser Abschnitt nass ist. Strom
wird, wie durch einen Pfeil A in 2 und 5 angedeutet,
entlang des nassen Kabels innerhalb der offenen Zone 33, 133 fließen, entlang
der Innenseite des Muffenabschnittes, der die offene Zone definiert,
und entlang der gesamten Außenseite
der Muffe zu dem geerdeten Aufhängebereich 20.
Trockenband-Überschlag
kann an der Außenoberfläche der
an die Muffe angrenzenden Zone 20 auftreten, aber dies
verschlechtert die Einrichtung, die leicht ersetzbar ist, statt
des ADSS-Kabels 10.
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Die
Balg-Konfiguration des Abschnittes 152 der Muffe stellt
einen gewundenen Pfad für
den Stromfluss zwischen dem Kabel und dem geerdeten Aufhängungsbereich
bereit.
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Wenn
die Muffe aus hydrophobischem Material ausgebildet ist, sollte die
Innenseite der Muffe ausreichend trocken bleiben, um das Entlangfließen von
Strom zu verhindern. Jedoch kann die Außenseite der Muffe mit der
Zeit ihre hydrophobischen Eigenschaften verlieren, bedingt durch
das der Umwelt Ausgesetztsein, und wird im nassen Zustand auf Erdpotential
liegen. Demnach sollte in diesem Fall der ringförmige Spalt zwischen dem freien
offenen Ende der Muffe und dem Kabel groß genug sein, um einen Überschlag
darüber
zu vermeiden.
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Aus
dem vorangegangenen wird ersichtlich, dass die Verwendung der beschriebenen
Einrichtung die Außenoberfläche des
Kabels über
einen Abschnitt davon angrenzend an den geerdeten Aufhängungsbereich
trocken hält,
welcher Bereich im nassen Zustand anfällig wäre in Bezug auf Trockenband-Überschlag.