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Elektrisches Starkstrom-, insbesondere Hochspannungskabel Bei elektrischen
Kabeln, .die mit einer getränkten Isolierung versehen sind, besteht die Gefahr des
Atmens, d. h. das Tränkmittel hat das Bestreben, sich bei Erwärmung auszudehnen
und bei Wiederabkühlung wieder zusammenzuziehen. Da die üblichen metallischen Kabelmäntel
.dieser Atmungsbewegung nicht folgen können, besteht die besonders bei Hochspannungskabeln
gefährliche Möglichkeit der HohlraumbiIdung innerhalb der Isolierung. Um diese Gefahr
zu vermeiden, ist es üblich, für die Tränkung ein möglichst dünnflüssiges Mittel
zu verwenden und Längskanäle in dem Kabel vorzusehen, durch die das Tränkmittel
in besondere Ausgleichsgefäße abströmen kann. Diese Ausgleichsgefäße komplizieren
und verteuern aber die Anlage. Um dies vermeiden zu können, ist bereits ein Vorschlag
bekanntgeworden, den Mantel solcher Hochspannungskabel mit getränkter Isolierung
aus einem hochelastischen Werkstoff, z. B. Gummi, herzustellen, .der in der Lage
ist, den Ausdehnungs- und Zusammenziehungsbestrebungen des Tränkmittels nachzugeben
und so selbst als Ausgleichsgefäß zu wirken.
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Bei .derartigen ölgefüllten Kabeln besteht nun die Gefahr, daß bei
Verlegung in unebenem Gelände an der tiefsten Stelle infolge des hydrostatischen
Druckes
des Tränkmittels der Kabelmantel übermäßig beansprucht wird.
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Bei Kabeln mit druckfestem Mantel kann man sich in .diesem Fall bis
zu einem gewissen -Grade dadurch helfen, daß die mit Gefälle verlegte Kabelstrecke
durch Sperrmuffen in mehrere Abschnitte unterteilt wird, zwischen .denen eine Verbindung'
des Tränkmittels nicht besteht, so daß auch der hydrostatische Druck sich nicht
über die ganze Strecke addieren kann. Da aber jede derartige Sperrmuffe auch mit
einem Olausgleichsgefäß _versehen sein muß., ist diese Möglichkeit nur he-, schränkt
anwendbar. Bei Kabeln mit dehnbarem Mantel kommt sie praktisch überhaupt nicht in
Betracht, da hierbei die Sperrmuffen:' bereits in ganz kurzen Abständen angeordnet
werden. müßten, weil sonst der Mantel an den tiefsten Stellen unter dem hydrostatischen
Druck aufgeweitet werden und seine Fähigkeit zum Atmen verlieren würde.
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Es ist nun bereits bekannt, zur Vermeidung einer Beschädigung des
Kabelmantels von ölgefüllten Kabeln durch den hydrostatischen Innendruck das Kabel
bei Verlegung an Gefällstrecken in eine druckfeste Rohrleitung einzuziehen und diese
mit einer Flüssigkeit mit einer dem Tränkmittel ungefähr entsprechenden Wichte zu
füllen. Die Herstellung einer hierzu erforderlichen Druckrohrleitung macht aber
besonders in gebirgigem Gelände Schwierigkeiten und auch das Einzielen des Kabels
in dieseRohrleitung ist nicht einfach durchführbar. Dazu kommt, daß während der
Verlegearbeiten der Mantel des einzuziehenden Kabels bereits von dem hydrostatischen:
Innendruck beansprucht wird, ohne daß von außen ein Gegendruck vorhanden ist.
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Demgegenüber wird gemäß der Erfindung das mit einer getränkten Isolierung
und einem undurchlässigen Mantel versehene Kabel bereits am Herstellungsort lose
mit einem biegsamen druckfesten Außenmantel versehen und der Zwischenraum zwischen
Außenmantel und Innenmantel mit einer Flüssigkeit möglichst niedrigen Erstarrungspunktes,
.deren Wichte etwa der Wichte des Tränkmittels entspricht, ausgefüllt.
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Falls .der Innenmantel aus einem unnachgiebigen Werkstoff, insbesondere
Metall, besteht, ist es bei einer derartigen Ausführung möglich, den Mantel gegenüber
den üblichen Ausführungen schwächer zu halten, :da er von dem hydrostatischen Innendruck
vollkommen entlastet ist.
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Im Falle der Verwendung eines drucknach-. giebigen Innenmantels kann
dieser in bekannter Weise aus einem hochelastischen Werkstoff bestehen, wobei die
Elastizität durch zusätzliche Mittel gesteigert werden kann. Zweckmäßig werden Tränkmittel
bzw. Füllmittel für den Zwischenraum zwischen Innen- und Außenmantel und Mantelwerkstoff
so gewählt, däß dieser durch die Flüssigkeit nicht angegriffen wird.
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Es ist aber auch möglich, für den Innenmantel einen nur nachgiebigen,
aber nicht elastischen Werkstoff zu wählen. Hierfür eignen sich beispielsweise die
in neuerer Zeit entwickelten Kunststoffe auf .Kohlenwasserstoffbasis, wie z. ß.
Mischpolymerisate mit Polyvinylchlorid, Polyisobutylen u. dgl. Bei der Verwendung
solcher Innenmä:n.tel muß, wenn .der infolge der Zusammenziehung des erkaltenden
Tränkmittels im Innern des Kabels auftretende Unterdruck zur gleichmäßigen Verengung
des Mantels nicht ausreicht, das zwischen Innen. und Außenmantel befindliche Füllmittel
unter .einen zusätzlichen Überdruck gesetzt werden.
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Der Außenmantel kann beispielsweise in Form eines nahtlosen Aluminiummantels
ausgeführt sein, der an sich schon bei ausreichender Biegsamkeit genügende Druckfestigkeit
besitzt. Er kann aber auch beispielsweise aus einem synthetischen Kunststoff -gebildet
werden, wobei die nötige Druckfestigkeit durch ein an sich bekanntes Druckschutzorgan,
beispielsweise in Form von ein- oder mehr-',gängigen Wendeln aus einem zugfesten
Werkstoff, insbesondere Metall, erzielt wird.
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Da bei den Kabeln gemäß der Erfindung mit plastisch oder elastisch
dehnbarem Innenmantel ein Längsfluß des Tränkmittels nicht stattfindet, kann auf
die Längskanäle im Innern des Kabels verzichtet werden. Aus demselben. Grunde kann
auch statt eines dünnflüssigen Öles eine zähflüssige Tränkmasse verwendet werden.
Ein Längsfluß findet nur in dem Raum zwischen dem Innen- und Außenmantel statt,
der mit einer Flüssigkeit gefüllt werden kann, an die besondere Ansprüche bezüglich
elektrischer Eigenschaften nicht gestellt werden; da sie außerhalb des elektrischen
Feldes liegt. Für diese Flüssigkeit sind zwar Ausgleichsgefäße erforderlich, die
aber; da hier ein Luftabschluß der Flüssigkeit nicht .gefordert wird, von wesentlich
einfacherer Bauart sein können als dies bei den Ausgleichsgefäßen der üblichen Ölkabel
nötig ist. Der Transport der Kabel auf Trommeln kann ohne Ausgleichsgefäße vorgenommen
werden, wenn der zwischen den beiden Mänteln liegende Raum etwa nur zu 951/o mit
Flüssigkeit angefüllt ist. Zweckmäßig wird dieser Raum unter Luftdruck gesetzt.
Auch während der Auslegung des Kabels, selbst auf Gefällstrecken, brauchen die Ausgleichsgefäße
nicht angeschlossen, zu sein, so daß die Verlegung eines Kabels gemäß der Erfindung
wesentlich einfacher ist als, die anderer Hochspannungskabel. Eine Beschädigung
des Innenmantels ist dabei ausgeschlossen, .da die innen und außen auf ihn wirkenden
statischen Drücke sich,gegenseitig aufheben.
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Um ein einwandfreies Aufwickeln :von Kabeln gemäß. der Erfindung auf
Trommeln zu gewährleisten, empfiehlt es sich, den Innenmantel in dem Außenmantel
zu zentrieren. Zu diesem Zweck kann auf den Innenmantel in offenen Schraubenwindungen
eine Wendel aufgebracht werden. Diese Wendel besteht bei Kabeln mit dehnbarem Innenmantel
vorzugsweise aus elastischem Werkstoff, um eine allseitige Ausdehnungsmöglichkeit
des Mantels zu gewährleisten.
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'Das Kabel ,gemäß der Erfindung bietet gegenüber üblichen Ölkabeln
den weiteren Vorteil, daß zur Behebung eventueller Schäden an dem Mantel,
die
ein Undichtwerden zur Folge haben können, nicht das ganze Kabel außer Betrieb genommen
zu werden braucht, da in der Regel der Schaden sich nur auf den Außenmantel beschränken
wird. In diesem Falle kann beispielsweise die Flüssigkeit in dem Zwischenraum zwischen
Innen- und Außenmantel beiderseits der Fehlerstelle für die Dauer der Arbeiten eingefroren
und der Fehler dann ohne Betriebsunterbrechung beseitigt werden.
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Die in dem Zwischenraum zwischen Innen- und Außenmantel eingefüllte
Flüssigkeit kann auch gleichzeitig zur Kühlung des Kabels Verwendung finden. Zu
diesem Zweck wird die Flüssigkeit im Umlauf gehalten. Dies kann bei geeigneten Anlagen
mit kürzeren Strecken thermostatisch erfolgen. Bei längeren Kabelstrecken wird sich
die Anbringung b"sond-ererUmwälzpumpen. empfehlen.
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Vorzugsweise werden =dabei die für die Füllflussiglieit in dem Mantelzwischenraum
vorgesehenen Ausgleichsgefäße gleichzeitig als Kühler ausgebildet. Als Rückleitung
für die Flüssigkeit kann der Mantelzwischenraum parallel liegender gleicher oder
ähnlicher Kabel dienen. Falls keine solchen parallel laufenden Kabel vorhanden sind,
kann für die Rückführung ein besonderes Rohr neben dem Kabel verlegt werden. Unter
Umständen ist es auch möglich, das Rohr im Innern des Kabels z. B. innerhalb des
Leiters oder in den Zwickelräum-en eines Mehrleiterkabels unterzubringen, falls
diese Räume nicht für den Fluß des Tränkmittels benötigt werden.
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In der Zeichnung sind fünf Ausführungsbeispiele von elektrischen Kabeln
nach der Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt ein Einleiterkabel, bei dem der Leiter i in Form eines
Hohlleiters ausgebildet ist. Der Leiter i ist mit der z. B. aus Papierbändern aufgebauten
und mit einem Tränkmittel getränkten Isolierung 2 umgeben, über der der dehnbare
Innenmantel 3, unter dem vorzugsweise eine dünne, elektrisch leitende Schicht liegt,
z. B. aus einem synthetischen Gummi, angeordnet ist. Der Innenmantel 3 ist dann
mit Abstand von einem Außenmantel d. umgeben, der beispielsweise aus einem Aluminiumrohr
besteht, und der Zwischenraum zwischen den beiden Mänteln 3 und d. ist mit einer
Flüssigkeit, z. B. einem Öl, gefüllt, das wegen der Elastizität des Innenmantels
unter keinem äußeren Überdruck zu stehen braucht. Zur Zentrierung des Innenmantels
3 in dem Außenmantel d. dient eine in offenen Schraubenlinien auf den Innenmantel
aufgebrachte elastisch verformbare Wendel 5, z. B. in Form eines Weichgummistranges.
Da der Innenmantel des Hohlleiters hier nicht zur Ermöglichung eines Längsflusses
.des Tränkmittels benötigt wird, kann er zum Hindurchleiten eines Kühlmittels od.
dgl. Verwendung finden, zu welchem Zweck der Leiter selbst oder eine Innenschicht
desselben als nahtloses Rohr ausgebildet wird.
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Fig. 2 zeigt ebenfalls ein Einleiterkabel, bei dem aber der Leiter
ii als Volleiter ausgebildet ist. Er ist mit einer Isolierung 12 umeben, die ebenfalls
aus Papierbandlagen gebildet sein kann, die mit einer zähflüssigen Tränhmasse getränkt
sind. Über der Isolierung liegt ein Mantel 13, der aus einem plastisch dehnbaren
hochpolymeren Kunststoff, z. B. auf der Basis von Polyvinylchlorid, besteht und
unter Freilassung eines Zwischenraumes von dem Außenmantel 1.4 umgeben wird, der
ebenfalls aus einem 'hochpolymeren Kunststoff, z. B. Polyvinylchlorid, gebildet
ist und durch ein an sich bekanntes Druckschutzorgan 15 druckfest gemacht ist. Der
Zwischenraum zwischen den beiden Mänteln 13 und 14 ist hier mit einer Flüssigkeit
angefüllt, die unter einem gewissen Überdruck gehalten wird, durch den ein Zurückführen
des Innenmantels 13 bei der Wiederabkühlung der Trän'kmasse gewährleistet ist. Zur
Zentrierung des Innenmantels 13 dient hier eine Wendel aus einem Schlauch 16 aus
natürlichem oder synthetischem Gummi, der vorzugsweise mit einer Flüssigkeit ausgefüllt
sein kann.
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Fi.g.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines dreiadrigen Kabels. Die
Einzeladern sind bei diesem Beispiel in gleicher Weise ausgeführt wie die Adern
des Einleiterkabels nach Fig. i und bestehen aus den als Hohlleiter ausgebildeten.
Adern 21 mit der getränkten Papierisolierung 22, über der die Innenmäntel 23, z.
B. aus einem natürlichen oder künstlichen Gummi, angeordnet sind. Jede der drei
Adern ist dann mit einer elastischen Wendel 24 z. B. aus einem flüssigkeitsgefüllten
Gummischlauch in offenen Schraubenwindungen umgeben, die die Einzeladern untereinander
sowie gegen den .druckfesten Außenmantel 25 abstützen. Dieser Außenmantel besteht
hier beispielsweise aus Blei und ist mit einem an sich bekannten Druckschutzorgan
26 versehen.
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Fig. d. zeigt ein dreiadriges ölgefülltes Kabel. Das Kabel besteht
in bekannter Weise aus den drei mit einer Papierisolierung 32 versee'henen, miteinander
verseilten Adern 31, die mit einem gemeinsamen flüssigkeitsdichten Mantel 34 aus
Blei umgeben sind. Die unausgefüllten Zwickelräume 33 dienen als Längskanäle für
das Öl. Dieses Kabel ist gemäß der Erfindung lose mit einem Aluminiummantel 35 umpreßt,
der mit inneren Rippen. 36 versehen ist, mit denen -er das Kabel zentriert
und die gleichzeitig zur Bildung von Lä.ngskanälen.3; dienen. Diese Längskanäle
sind nun mit einer Flüssigkeit :gefüllt, deren Wichte der des Tränkmittels entspricht.
Der Kabelmantel 34 besitzt keine Bewehrung und ist nur so stark, daß er unbedingt
dicht ist.
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Fig. 5 zeigt ein einadriges Kabel, dessen Leiter 41 ebenfalls mit
einer geschichteten. Papierisolierung 42 versehen ist. Diese Kabelseele besitzt
über der Schirmlage 43 aus metallisiertem Papier einen dünnen- Bleimantel 4d., der
lose mit dem druckfesten Rohr 45 aus Aluminium umpreßt ist.
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Die dargestellten Kabel dienen nur als Ausführungsbeispiele, ohne
daß die Erfindung hierauf beschränkt wäre. Der Aufbau und die Anordnung können im
Gegenteil nach Bedarf hiervon abweichen, insbesondere können die einzelnen isolierten
Adern
von. Mehrleiterkabeln auch mit einem gemeinsamen dehnbaren Innenmantel v'erse'hen
sein.