DE757278C

DE757278C - High voltage electrical cable

Info

Publication number: DE757278C
Application number: DEF83566D
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Baumgart; Wilhelm Dr Vogel
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Priority date: 1937-08-27
Filing date: 1937-08-27
Publication date: 1953-05-26

Description

Elektrisches Hochspannungskabel Die Erfindung betrifft eine Maßnahme, um die Durchschlagsfestigkeit von getränkten oder ölgefüllten Hochspannungskabeeln zu erhöhen. Sie geht von Prüfungsergebnissen des Verlustwinkelwertes der Hochspannungskabelisolierung aus, und zwar von Messungen, die von der gebräuchlichen Messung des Verlustwinkels, bei der der Durchschnittswert der Gesamtisolierung ermittelt wird, abweicht. Wenn nämlich die Isolierung eines ölgetränkten Hochspannungskabels, und zwar zunächst eines noch nicht in Betrieb gewesenen, in der Weise untersucht wird, daß die. gewickelte Papierisolation abgewickelt und der Verlustwinkel jeder einzelnen Papierlage, zweckmäßig bei erhöhter Temperatur von 6o' C, geprüft wird, so stellt sich heraus, daß sich der Verlustwinkel von Papierlage züi Papierlage ändert. In der Nähe des Leiters haben die einzelnen Papierlagen einen außerordentlich hohen Verlustwinkel. Nach der Mitte der Isolierschicht nimmt der Wert des Verlustwinkels der einzelnen Lag-en ab; der größere Teil dieser Lagen zeigt den Verlustwinkelwert, der demjenigen des getränkten Papiers vor seiner Verwendung im Kabel zukommt. Die äußeren Papierlagen, also die in der Nähe des Bleimantels g gelegenen, zeigen wieder ein Anwachsen des Verlustwinkels. Wird dann in gleicher Weise die Kabelisolierung eines Höchstspannungskabels, das in längerer Betriebsdauer unter Strom und Spannung gestanden hat, untersucht, so findet sich im Vergleich a mit den eben beschriebenen Ergebnissen, daß die Anzahl der in der Mitte der gewickelten Kabelisolierung befindlich-en Papierlagen, deren Verlustwinkelwerte demjenigen des getränkten Kabelpapieres vor dem Aufwickeln entsprechen, kleiner -ist als vorher und daß die Anzahl der in der Nähe des Leiters gelegenen Papierlagen mit beträchtlich höheren Verlustwinkelwerten größer geworden ist, wobei Z> ti die Werte der dem Leiter zunächst gelegenen Lagen gefährlich hoch sind. Chemische Untersuchungen der Papierlagen, an denen die veränderten Verlustwinkelwerte beobachtet wurden, ergaben, daß diese Veränderungen auf bei Kupfer an sich bekannter Metallseifenbild-ung zurückzuführen ist, indem Oxydationsprodukte aus dem Tränköl chem-ische Verbindungen mit dem Kupfer des Kabelleiters bzw. dem Blei des Kabelmantels zu Kupfer- bzw. Bleioleaten eingehen.Electrical high-voltage cable The invention relates to a measure to increase the dielectric strength of soaked or oil-filled high-voltage cables. It is based on test results of the loss angle value of the high voltage cable insulation, namely measurements which deviate from the usual measurement of the loss angle, which is used to determine the average value of the total insulation. If the insulation of an oil-soaked high-voltage cable, and initially one that has not yet been in operation, is investigated in such a way that the. wound paper insulation is unwound and the loss angle of each individual paper layer, expediently at an elevated temperature of 60 ° C, is checked, it turns out that the loss angle changes from paper layer to paper layer. In the vicinity of the conductor, the individual paper layers have an extremely high loss angle. After the middle of the insulating layer, the value of the loss angle of the individual layers decreases; the greater part of these layers shows the loss angle value that applies to that of the impregnated paper before it is used in the cable. The outer paper layers, that is to say those located in the vicinity of the lead jacket g, again show an increase in the loss angle. If the cable insulation of a high-voltage cable that has been under current and voltage for a long period of operation is then examined in the same way, a comparison with the results just described shows that the number of paper layers in the middle of the wound cable insulation, whose loss angle values correspond to those of the soaked cable paper before winding, is smaller than before and that the number of paper layers near the conductor has increased with considerably higher loss angle values, where Z> ti the values of the layers closest to the conductor are dangerously high are. Chemical investigations of the paper layers on which the changed loss angle values were observed showed that these changes can be traced back to the metal soap formation known per se in copper, in that oxidation products from the impregnating oil create chemical compounds with the copper of the cable conductor or the lead of the cable sheath to copper or lead leathers.

Die Erfindung beruht darauf, daß die Durchschlagssicherheit ölgetränkter oder ölgefüllterelektrischer Hochspannungskabel b-eträchtlich erhöht werden kann, indem die Verschlechterung der Isolierung bzw. die Vere, crrößerung der Verlustwinkelwerte besonders der unmittelbar in der Nähe des elektrischen Leiters gelegenen Papierlagen. vermieden werden. Um den am Kabelpapier vor seiner Verwendung im Kabel gemessenen Verlus twf nkelwert auch nach der Herstellung und Tränkung und der Inbetriebnahme des Kabels, insbesondere in den Lagen, die dem Leiter am nächsten. liegen, d. h. dort, wo die größte Feldstärke herrscht, zu erhalten, wird nach der Erfindung die, Bildung von Metallseife dadurch unterbunden, daß die Berührung des Tränköls des Kabels mit seinem Kupferleiter in der nachstehend angegebenen Weise vermieden wird, indem die Oberfläche des Kupferleiters einen Überzug aus einem solchen Metall erhält, das selbst keine oder eine nur unbeachtliche Reaktion mit 01 verursacht.The invention is based on the fact that the breakdown security of oil-soaked or oil-filled electrical high-voltage cables can be increased considerably by the deterioration of the insulation or the increase in the loss angle values, particularly of the paper layers located in the immediate vicinity of the electrical conductor. be avoided. In order to maintain the loss value measured on the cable paper before it is used in the cable, even after the cable has been manufactured, soaked and put into operation, especially in the layers closest to the conductor. lying, d. H. To get where the greatest field strength prevails, the formation of metal soap is prevented according to the invention in that the contact of the impregnating oil of the cable with its copper conductor is avoided in the manner indicated below by the surface of the copper conductor being a coating of a receives such a metal that itself causes no or only an insignificant reaction with 01.

Es ist schon bekannt, bei Hochspannungskabeln die geschichtete ölgetränkte Isolierung durch eine Schicht aus Celluloseacetaten zu unterteilen, oder gegen den Leiier abzuschließen, um die Durchflutung mit Öl zu verhindern. Abgesehen davon, daß diese Trennschichten hier einen anderen Zweck haben sollen, wird die mit dein Gegenstand der Erfindung hervorgerufene Wirkung auch dabei nicht nebenher unbeabsichtigt erreicht. Es hat sich vielmehr gezeigt, daß Celluloseacetate weder ölundurchlässig noch ölbeständig sind, k' und daß sie als Trennschicht zwischen Kupfer und 01 die chemische Einwirkung des Öles auf dieses Metall nicht verhindern können.It is already known to subdivide the layered, oil-soaked insulation in high-voltage cables by a layer of cellulose acetates, or to close it off against the lyre in order to prevent the oil from flowing through. Apart from the fact that these separating layers are supposed to have a different purpose here, the effect brought about by the subject matter of the invention is not unintentionally achieved in this case either. It has rather shown that cellulose acetates are neither oil-proof or oil proof, k ', and that they can not prevent a release layer between copper and 01, the chemical action of the oil on this metal.

Die Untersuchung von verschiedenen Metallen in 01 ergab, daß Aluminium und Zinn, im Verhältnis zu Kupfer, keine Metallseife, auch nicht bei Verwendung als Oberflächenbelag von Kupferdrähten, bei Berührung mit 01 bilden. Daraus folgt, daß das gewünschte Ergebnis erzielt werden kann, wenn als Kabelleiter entweder verzinnte Kupferdrähte oder Aluminium verwendet werden. Zinn als Trennschicht zwischen Öl und Kupfer ist je- doch nicht zu empfehlen, weil die Verwendung verzinnter Kupferdrähte den Nachteil hat, daß die Oberfläche der Drähte des Litzenleiters, beispielsweise beim Verseil-en leicht beschädi-t wird und an den Beschädigungsstellen eine unmittelbare Berührung von Kupfer und Öl möglich wird. Selbst äußerst kleine schadhafte Stellen wirken bereits nachteilig. Außerdem zeigt sich bei Anfertigung der Verbindungsstellen solcher Litzenl-eiter, daß das Tränköl, das sich in den Zwickeln des Leiters befindet, und infolge der beim Löten unvermeidlichen Erwärmung bei gleichzeitiger Berührung mit Luft stark oxydiert, eine Verschlechterung der Isolierung an der Verbindungsstelle verursacht. Zweckmäßig werden solche Zwickel daher vermieden.The investigation of various metals in 01 showed that aluminum and tin, in relation to copper, do not form any metal soap, even when used as a surface covering of copper wires, when they come into contact with 01 . It follows that the desired result can be achieved if either tinned copper wires or aluminum are used as the cable conductor. Tin as a separating layer between the oil and copper is JE but not recommended, because the use of tin-plated copper wires has the disadvantage that the surface of the wires of the stranded conductor, for example during stranding en easily damage data t is and on the damage sites, direct contact of Copper and oil becomes possible. Even extremely small damaged areas have a detrimental effect. In addition, when making the connection points of such stranded conductors, it has been shown that the soaking oil that is in the interstices of the conductor and, as a result of the heating which is inevitable during soldering, is strongly oxidized when it comes into contact with air, causes a deterioration in the insulation at the connection point. Such gussets are therefore expediently avoided.

Die Leiterausführung nach der Erfindung, die neben der Verhütung der Kupferseifenbildung auch die Vermeidung solcher Zwickel berücksichtigt, hat folgenden Aufbau.The ladder design according to the invention, in addition to preventing the Copper soap formation also takes into account the avoidance of such gussets, has the following Construction.

Auf den aus einzelnen Drähten bestehenden Kupferleiter wird in an sich bekannter Weise zunächst ein dünner Bleiüberzug in Form einer geschlossenen Hülle aufgebracht, der die Zwickel zwischen den Drähten des Leiters ausfüllt. Dieser Bleiüberzug würde zwar den Kupferleiter vom Öl trennen; da aber Blei, wie eingan '-s ausgeführt wurde, selbst wieder, wenn auch in geringerem Maße, sich mit Öl chemisch verbindet, wird auf die Bleihülle noch eine Schicht aufgebracht, die die Berührung des Kabeltränkmittels mit der Bleiumhüllung des Leiters verhindert. Dies geschieht entweder dadurch, daß auf chemischem oder mechanischem Wege auf die Bleiumhüll#ung eine nahtlose Zinn- oder Aluminiumhülle aufgebracht wird oder daß ein Flachband aus Aluminium oder Zinn mit Überlappung auf die Bleiumhüllung des Leiters aufgewickelt wird. Durch die beschriebene Maßnahme wird die Berührung der Metalloleate bildenden. Metalle, mit 01 verhindert, so daß keine Verschlechterung der Isolierung eintreten kann.On the copper conductor consisting of individual wires, a thin lead coating is first applied in a manner known per se in the form of a closed sheath, which fills the gussets between the wires of the conductor. This lead coating would separate the copper conductor from the oil; But since lead, as stated above, itself chemically combines, albeit to a lesser extent, with oil , another layer is applied to the lead sheath which prevents the cable impregnating agent from coming into contact with the lead sheath of the conductor. This is done either by chemically or mechanically applying a seamless tin or aluminum sheath to the lead sheath or by winding a flat strip of aluminum or tin with an overlap onto the lead sheath of the conductor. The measure described makes contact with the metal oleate. Metals, prevented with 01 , so that no deterioration of the insulation can occur.

Diese Art der Trennung der stark seifenbildenden Metalle vom Tränköl des Kabels zeigte, falls entsprechend der eingangs erwähnten Methode der Verlustwinkelwert der einzelnen Papierlagen gemessen wurde, daß nunmehr die Lagen in der Nähe des Leiters die gleichen Verlustwinkelwerte aufwiesen wie in der Mitte der gemessenen Papierisolierung, d. h. die gleichen Werte, die das getränkte Kabelpapier vor seiner Verwendung im Kabel hat.This type of separation of the strongly soap-forming metals from the impregnating oil of the cable showed, if the loss angle value of the individual paper layers was measured according to the method mentioned at the beginning, that the layers near the conductor now had the same loss angle values as in the middle of the measured paper insulation, i.e. . H. the same values that the soaked cable paper has before it is used in the cable.

Durch Zwischenlegen einer Zinn- oder Aluminiumhülle zwischen dem Bleimantel und der Kabelisolierung läßt sich nach der weiteren Erfindung auch die Berührung der Innenfläche des aus Blei bestehenden Kabelmantels mit dem Tränköl vermeiden.By placing a tin or aluminum sleeve between the lead sheath and the cable insulation can also be touched according to the further invention Avoid the inner surface of the lead cable sheath with the soaking oil.

Die hier beschriebenen Maßnahmen bedeuten eine Erhöhung der Sicherheit elektrischer Hochspannungskabel durch Verbesserung der Durchschlagsfestig,kleitswerte und sind. sowohl bei Verwendung geschichteter Isolierung (Massekabel) als auch bei Verwendung jeder anderen Ölisolierung von Wert. Infolge des bei Druckkabeln erhöhten Olaustausches an der Oberfläche des Leiters ist die Maßnahme bei Druckkabelanlagen von besonderer Bedeutung.The measures described here mean an increase in security electrical high voltage cable by improving the dielectric strength, low values and are. both when using layered insulation (ground cable) and when using Use any other oil insulation of value. As a result of the increased in pressure cables Ola exchange on the surface of the conductor is the measure in pressure cable systems really important.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Oil-soaked or oil-filled high-voltage electrical cable, characterized in that especially for the purpose of increasing the dielectric strength the insulation layers closest to the copper conductor cause the formation of copper soap by avoiding direct contact of the copper conductor with the impregnating oil or the oil insulation of the cable is prevented by the copper wire Stranded conductor with a thin, thin line, filling the gusset between two wires Sheath made of lead and this - is surrounded by a sheath made of tin or aluminum.

A high-voltage electrical cable according to claim i, characterized in that a sheath made of a metal that does not form metal soap with oil is also interposed between the lead cable sheath and the cable insulation. To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications were taken into account in the granting procedure: German Patent No. 320 326; British Patent No. 175,753; Zeitschrift für angewandte Chemie, 1926, pp. 588 to 589; "Petroleum" magazine, 192-4, pp. 320 to 325.