DE885580C

DE885580C - Cable with paper insulation for gas-filled cable systems

Info

Publication number: DE885580C
Application number: DEA8995D
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr-Ing Kirch
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1942-07-31
Filing date: 1942-07-31
Publication date: 1953-08-06

Description

Kabel mit Papierisolierung für gasgefüllte Kabelanlagen Es ist bekannt, papierisolierte Kabel für höhere Spannungen dadurch zu verbessern, daß man; die innerhalb der Isolierung vorhandenen und im Betrieb entstehenden Hdhlräumie mit einem Gas von einem Druck füllt, der gleich oder größer isst als i Atmosphäre absolut. Man erreicht hierdurch bei gegebenen Abmessungen; daß .das Glimmen erst bei höheren Feldstärken einsetzt und ermöglicht demzufolge die Anwendung geringerer Isolierstärken (das bedeutet leichtere billigere Kabel) bei gegebener Kabelspannung.Cable with paper insulation for gas-filled cable systems It is known to improve paper-insulated cables for higher voltages by; the Hdhlräumie existing within the insulation and arising during operation a gas of a pressure which is equal to or greater than i absolute atmosphere. This is achieved with the given dimensions; that .the glow only at higher Field strengths are used and consequently enables the use of lower insulation strengths (that means lighter, cheaper cables) for a given cable tension.

Nun ist aber bekanntlich ein gasgefüllter Hohlraum innerhalb einer Isolierung elektrisch um so höher beansprucht und;glimmt deshalb um so früher, je höher die Dielektrizitätskonstante des die Hohlräume umgebenden Isoliermittels ist. Man hat deshalb vorgeschlagen, auf die Imprägnierung zu verziohten, weil durch das Imprägnieren die mittlere Dielektrizitätskonstante des umgebenden- Isoliermittels von etwa a bis 2,4 auf etwa 3,4 bis 3,8( gesteigert wird. Eingehende Untersuchungen; an Kabeln dieser Art haben jedoch ergeben, daß eine solche Lösung technisch schlecht ist, weil hierbei die Dlurchschlagsfestigkeit zu gering wird, so =laß die Kabel unter Umständen schon bei überspiannungen, die ja bekanntlich ein: Vielfaches: der Betriebsspannung betragen können, durchschlagen werden.As is well known, however, a gas-filled cavity within an insulation is the more electrically stressed and therefore glows earlier, the higher the dielectric constant of the insulating medium surrounding the cavities. It has therefore been suggested that the impregnation should not be used because the impregnation increases the mean dielectric constant of the surrounding insulating material from about a to 2.4 to about 3.4 to 3.8 However, it turns out that such a solution is technically bad, because the dielectric strength is too low, so under certain circumstances let the cables break down even at overvoltage, which is known to be a multiple of the operating voltage.

Um nun die Durchschlagsfestigkeit zu steigern und andererseits gleichzeitig die mittlere Dielektrizitätskonstante herunterzudrücken, ist vorgeschlagen worden, für die Isolierung vorimprägnierte Papiere mit schwachen Erhöhungen (durch Prägen entstandene Rippen) zu versehen, um auf diese Weise einen gewissen , Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Papierlagen zu gewährleisten. Auf diesle Weise hat man :erreicht, daß -unter sonst gleichem Bedingungen wegen der niederen mittleren Dielektrizitätskonstante, verglichen mit dem voll imprägnierten Kabel, das Glimmen später :einsetzt .und . ;außerdem, @ei;ne erhebliche Steigerung der D,urchschlagsfes#gkeit gegenüber der unimpr ägnierten Bapierisolationerzielt wird. Eine Isolierung dieser Art hat jedoch :den Nachbeil, @daß sie weitaus weicher ist als, ,eine Isolierung, die .aus Pa= pieren besteht, welche satt aufeinanderliegen. Der Nachteil fällt insbesondere ins Gewicht, wenn die Isolerstärke groß ist. Dies trifft jedoch durchweg zu, da ges. sich bei .druckgasgefüllben Kabeln meist um siolche hoher und höchster Spannungen handelt. Wegen der Weichheit der Isolierung bilden sich aber insbesondere danr4 wenn die- Kabel; wie esa bei der Verlegung zuweilen-unvermeidlich ist, scharf gebogen werden, Falten und Hiohlränune in der Isolierschicht, die unter ' Umss=deneine weit größere radiale Dicke aufweisen als die Ddrcke einer einzigen Papierschicht, insbesondere die Dicke. einer .durch die Rippung bewirkten Luftschicht. Hierdurch aber wird -das Glimmen an solchen Stellen bereits bei weit niedrigerer Spannung reinsetzen, so daß die ganzen. Mühen, die der Erzielung einer niedrigeren, imittleren Dielektrizitätskonstante mit Hilfe seiner Rippung dienten,, zunichte gemacht werden.In order to increase the dielectric strength and on the other hand at the same time lowering the mean dielectric constant has been proposed Papers pre-impregnated for insulation with weak elevations (by embossing resulting ribs) to provide in this way a certain distance between two to ensure successive layers of paper. On diesle Wise one has: achieved that -under otherwise the same conditions because of the lower average dielectric constant compared to the fully impregnated cable, the glow later: sets in. and. ; also, @ei; ne significant increase in D, puncture resistance against the unimpregnated paper insulation is achieved. However, insulation of this kind has the disadvantage that it is much softer as,, an insulation that consists of papers that lie tightly on top of each other. The disadvantage is particularly significant when the insulation thickness is large. this however, applies consistently, since tot. in the case of cables filled with compressed gas, this is usually the case high and extremely high tensions. Make up because of the softness of the insulation but especially if the cable; as it was sometimes-unavoidable during the relocation is to be sharply bent, wrinkles and cavities in the insulating layer that lies beneath 'Umss = which have a far greater radial thickness than the pressure of a single one Paper layer, especially the thickness. a layer of air caused by the ribbing. As a result, however, the glow at such places is already much lower Put in tension so that the whole. Efforts to achieve a lower, The mean dielectric constant with the help of its ribbing served, destroyed be made.

Um :den beschriebenen Schwierigkeiten zu begegnen, wird nun erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Isolierung so aufzubauen, daß jeweils auf Birne oder mehrere imprägnierte Papierlagen eine oder einige ,umimprägnierte Papierlagen folgen. Hierdurch wird erreicht, daß die im@prägn:eTten Papierlagen einen Teil ihrer Imprägn yerung an die unimpräguierben Lagen abgeben. Hierbei: tritt, wie eihgehende Versuche überraschenderweise gezeigt habiem,eine Senkung der Stoßdurchschlagsfestigkeit um nur etwa zo bis 30% gegenüber der Stoßfestigkeiteiner satt imprägnierten Papierieolierung ein, ,und zwar je nach Stärke rund Struktur des verwcndeben Papiers. Einte solche Absenkung der Stoßdurchschlagsfestigkeit ist in den meisten Fällen ohne weiteres tragbar.In order to: meet the difficulties described, the invention now proposed to build the insulation so that each on pear or more Impregnated paper layers one or several unimpregnated paper layers follow. Through this it is achieved that the im @ prägn: eTten paper layers part of their impregnation apply to the unimpregnated layers. Here: surprisingly occurs, like continuous attempts Habiem has shown a reduction in the dielectric strength of only about zo to 30% compared to the impact resistance of a fully impregnated paper insulation,, and depending on the thickness of the structure of the paper used. One such drop the shock resistance is in most cases easily acceptable.

Die Herabsetzung der Delektrizitätskonstanten gegenüber derjenigen einer sattgetränkten Iso, lverung beträgt j e nach, Dicke, Dichte und Zahl ider ursprünglich unimprägnferten: und imprägnierten Papiere bis zu 25%. Hlierin liegt -ein erheblicher Vorteil insofern, als bei gleichem Druck eine erhebliche Erhöhung der Blindspannung eintritt. Die jeweils zweckmäßige Dicke, Dichte und Zahl der beiden Papierarten. hängt davon. ab, @ob man im Einzelfall mehr Wert :auf hohe Durchschlagsfestigkel;t .eder ,auf .späten Gummieinsatz legten muß. Beispielsweise wird ein Kabel, welches im ein Kabelnetz ,eingebaumt wird, kaum jemals höheren Stoßspannuingen aausgesetzt sein. Daher kann man- dieses Kabel unbedenklich, verhältnismäßig mager tränken oder, was auf dasselbe herauskommt, wenige getränkte Papierlagen mit vielen !urigetränkten Papierlagen kombinieren. Mai erzielt dadurch die Herabsetzurig der mittleren. Dielektrizitätskonstante und da;meeine Herabsetzung der G limmspannung in den Hablräumen. Andererseits muß man beispielsweise bei einem Kabel, welches meine Freileiitungssitrecke ei#ngehaaut wird, damit -rechnen, daß höhere Stoßsipamnungen aaufixeten, etwa bei Blitzschlägen. Ein solches Kabel darf man xiicht zu mager tränken, d. h. man. maß verhältnismäßig viele getränkte Bänder mit nur wenigen ungetränkben kombinieren, #ume -eine,genüg endhohe Durchschlagsfestigkeit sicherzustellen.The decrease in the dielectric constant compared to that a saturated insulation is depending on, thickness, density and number ider originally unimpregnated: and impregnated papers up to 25%. Hlierin lies -a considerable advantage in that a considerable increase is achieved with the same pressure the reactive voltage occurs. The appropriate thickness, density and number of the two Types of paper. depends on it. from, @ whether you value more in individual cases: high penetration strength; t .he must put on .late rubber insert. For example, a cable which In a cable network that is built in, it is hardly ever exposed to higher surge voltages be. Therefore, this cable can be soaked safely, relatively poorly or, what comes out to the same thing, a few soaked paper layers with many! Combine layers of paper. May thereby achieved the lowering of the middle. Dielectric constant and there; my lowering of the glowing tension in the physical spaces. On the other hand must for example with a cable that hewn down my overhead line will, therefore, calculate that higher shock sipamings will be fixed, for example in the event of lightning strikes. Such a cable must not be soaked too lean, i. H. man measured proportionately Combine many impregnated ribbons with just a few non-impregnated ones, #ume -eine, enough to ensure ultimate dielectric strength.

Durch abwechselnde Anwendung imprägnierter und un@mprägnerter Papierschichten verschiedener Dicke und Dichte hat man es außerdem in ider Hand, die Dielektriwitätskonstantie in den verschiedenen Zonen der Isolierung so. zu wählen, wie es im Einzelfall am günstigsten ist, d. I. man vermag nach: Beheben die mittlere Dielektrizitäts; konstante dien inneren: Zotten höher und die deal äußeren niedriger oder aber, umgekehrt, die der inneren Zone niedriger lnnd die &r äußeren höher zu wählen.By alternately using impregnated and unimpregnated paper layers of various thicknesses and densities one also has it in one hand, the dielectric constant in the different zones of isolation like this. to choose how it is in each individual case is cheapest, d. I. one can after: removing the mean dielectricity; constant the inner ones: villi higher and the deal outer lower or vice versa, to choose those of the inner zone lower and the outer ones higher.

Als Imprägnierung für den vorimprägnierten Teil der Isaliertm@g kommen dünnflüssige und zähflüssige Isiolvermittel in Frage, d. h. also Isoliermittel vom Charakter eines Tnansformatorenöles oder aber eines Kabeloompolunds. Eingehende Versuche haben wbermschenderwelse ergeben, daß sogar erstaxrende Stoffe, wie sie sonst für die Kabelimprägnierung nicht in Frage kommen, angewendet werden. können, ohne. daß es 11m: Gegensatz zum sattimprägnerten Kabel zu Brüchen bahn Biegen kommt. Es können also hei; einem Kabel gemäß der Erfindung sogar Paraffin, Wachs oder bitumenähnliche Massenn ,oder schließlich Gemische *aus diesen Stoffen für .die Träankung der vorimprägnIerten Papi!ene benutzt werden.As an impregnation for the pre-impregnated part of the insulation m @ g come thin and viscous Isiolvermittel in question, d. H. so isolating agent from Character of a transformer oil or a cable compartment. Incoming Experiments have shown coarse catfish that even stifling substances like them otherwise not suitable for the cable impregnation. can, without. that 11m: in contrast to the saturated impregnated cable, there are breaks in bending. So it can be hot; a cable according to the invention even paraffin, wax or bitumen-like Bulk or finally mixtures * of these substances for the impregnation of the pre-impregnated Papi! Ene are used.

Kabel gemäß der Erfindung wessen gegenübel saftgetränkten Kabeln den, bei druckgasgefüllten Kabeln in vielen Fällen wichtigen Vorzug auf, daß sie keine überschüssige, sondern nur kapillar geblundene Masse @einthälten, so. daß also die Verstopfung des Kabelquerschnittes durch abfließende Masse verhindert wird, wodurch anderenfalls die Feh'lermessuri;g fit Hilfe von Strömungsmethoden unrn,öglich gemacht würde.Cable according to the invention, which compared to juice-soaked cables, has the important advantage in compressed gas-filled cables in many cases that they do not contain any excess, but only capillary-bound mass @, so. that the clogging of the cable cross-section by flowing mass is prevented, which would otherwise make the error measurement impossible with the help of flow methods.

Um die mit den uriimprägnierten Papieren in die Isolierung hineingebrachte Feuchtigkeit zu tentfernem, können die Kabel evakuiert werden. Dies kann in an sich bekannter Weise sowohl in einem GKäß als rauch nach Ummantelung der Kabelseele geschehen. Es ist natürlich, zwecks Beschleunigung dieses Vorgangs höhere Temperaturen anzuwenden. Bei Aalwendung von Paraffinen, natürlichen oder synthetischen Wachsen, insbesondere Hartwachsen;, wird gemäß der Erfindung fe hierbei: anzuwendende Temperatur jeweils so hoch gewählt, daß eine ;ausreichende Verflüssigung des Imprägnier--mittels und damit eine ausreichende Imprägnierung der @uni;mprägniert aufgelegten Papiere erfolgt. The cables can be evacuated in order to remove the moisture brought into the insulation with the uri-impregnated papers. This can be done in a manner known per se both in a GKäß and after sheathing the cable core. It is natural to use higher temperatures to speed up this process. When using paraffins, natural or synthetic waxes, in particular hard waxes, according to the invention, the temperature to be used is chosen so high that sufficient liquefaction of the impregnating agent and thus adequate impregnation of the impregnated papers he follows.

Zusammenfassend kamen also festgestellt werden, daß durch; Wahl des Aufbauprinzips gemäß der Erfindung eine Isolierung von hoher Durchschlagsfestigkeit für gasgefüllte Kabel geschaffen wird, die die Nachteile bekannter Isolierungen für solche Kabel weitestgehend vermeidet und wegen ihrer mit einfachen Mitteln erreichbaren Variabilität alle im Einzelfall möglichen Vorteile auszunutzen und erhebliche Mengen an Trä:nkmaterial zu sparen gestattet.In summary it came to be found that by; Choice of Construction principle according to the invention an insulation of high dielectric strength for gas-filled cable is created, which has the disadvantages of known insulation for largely avoids such cables and because they can be achieved with simple means Variability to take advantage of all possible advantages in individual cases and to use considerable amounts It is permitted to save on drinking material.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Cables with paper insulation for gas-filled cable systems, characterized in that the insulation of the or the cable ladder alternately made of thin impregnated and unimpregnated paper layers. consists.

2. Cable after Claim i, characterized in that layers each consist of an impregnated and an unimpregnated paper layer form the insulation.

3. Cable according to claim i, thereby confessing, denotes that layers each consist of two impregnated paper layers and two un: impregnated paper layers form the insulation.

Cable after Claim i, characterized in that each impregnated layer has two unimpregnated layers follow.

5. Cable according to claim i to 4, characterized in that that the impregnated and unimpregnated papers are equally strong.

6. Cable after Claims i to 4, characterized in that the impregnated and unim @ embossed Papers are equally dense.

7. Cable according to claim i to 4, characterized in that that the impregnated and unimpregnated papers are unequal in thickness and density are. B.

Cable according to claims i to 4 and 7, characterized in that d, ate the density of the unimpregnated paper is greater than the density of the impregnated.

9. Cable according to claims 1 to 4 and 7, characterized in that the thickness of the un.-impregnated Paper is less than the thickness of the:, impregnated. ok

Cable according to claim i, characterized in that the number of impregnated paper layers in the zones high field strength is greater than in the zones of low field strength. i i.

Cable after Claim i, characterized in that the number of impregnated P; aperlagea is lower in the zones of high field strength than in the zones of lower field strength.

12. Cable according to claim I to i i, characterized gekennzechn @ et that the impregnation compound consists of thin oil.

13. Cable according to claim i to i i, characterized in that that the impregnation compound consists of a viscous compound.

14. Cable according to claim i to i i, characterized in that the impregnation compound: made of high-melting Materials, such as paraffin, waxes, natural or synthetic Hard waxes, bitumen, resins: or mixtures of the substances mentioned with or without Adding. Oil.

15. A method for producing cables according to claims i to 14, characterized in that the temperature according to the subsequent drying the character of the impregnating agent s: o @ high is chosen so that a sufficient impregnation the initially uri-impregnated papers from the reservoir of the impregnated papers out is guaranteed.