DE914507C

DE914507C - High-voltage cable with a conductor and an overlapping dielectric

Info

Publication number: DE914507C
Application number: DEG3889A
Authority: DE
Inventors: Edward Leslie Davey
Original assignee: WT Glover and Co Ltd
Current assignee: WT Glover and Co Ltd
Priority date: 1947-08-05
Filing date: 1950-09-29
Publication date: 1954-07-05
Also published as: FR60497E; FR61032E; GB625512A; CH270121A; NL141712B; BE498508A; GB817616A; DE1063667B; US2650261A; BE498509A; NL77748C; BE484104A; CH288079A; FR969538A; FR72319E

Description

Viele Filme aus synthetischen Stoffen besitzen Eigenschaften, welche sie in mancher Hinsicht geeignet machen, um als aufgewickelte Bänder das Dielektrikum von elektrischen Kabeln zu bilden. Aber die Erfordernisse für vollkommene Brauchbarkeit für diesen Zweck, insbesondere als Dielektrika von Hochspannungskabeln, sind viele, strenge und verschiedenartige, und daher wurde bis heute wenig praktische Verwendung von solchenMany films made from synthetic materials have properties that make them suitable in some ways to form the dielectric of electrical cables as coiled tapes. But the requirements for perfect utility for this purpose, especially as dielectrics of high voltage cables, are many, strict and diverse, and therefore it has been up today there is little practical use of such

ίο Stoffen bei derartigen Kabeln gemacht.ίο fabrics made in such cables.

Die Erfindung bezieht sich auf die Anwendung synthetischer filmbildender Stoffe, nämlich von molekular orientiertem Polystyrol, bei der Herstellung von Hochspannungskabeln, d. h. von Kabein für Netzspannungen von 33 kV und darüber.The invention relates to the use of synthetic film-forming substances, namely of molecularly oriented polystyrene, in the manufacture of high voltage cables, d. H. from Kabein for line voltages of 33 kV and above.

Bei dieser Herstellung besteht das Dielektrikum, welches aus in bekannter Weise übereinandergewickelten Streifen gebildet ist, aus zwei Teilen, einem inneren Teil aus molekular orientiertem Polystyrol und einem äußeren Teil aus vorimprägniertem Papier. Ein solches Papier wird vor dem Aufwickeln mit einem Kabelimprägnierungsmittel imprägniert, welches innerhalb des betrieblichen Temperaturbereichs des Kabels nicht fließt. Der innere Teil des Dielektrikums besteht aus wenigstens vierzehn Schichten des Streifenmaterials. Seine Dicke liegt innerhalb eines Bereichs, dessen untere Grenze gleich 10% des Radius des Leiters ist und dessen obere Grenze sich bis auf 45 % der radialen Wanddicke des ganzen Dielektrikums beläuft. DieIn this production, the dielectric consists of, which are wound one on top of the other in a known manner Strip is formed from two parts, an inner part made of molecularly oriented Polystyrene and an outer part made of pre-impregnated paper. Such a paper is made before the Winding impregnated with a cable impregnation agent, which inside the operational Temperature range of the cable does not flow. The inner part of the dielectric consists of at least fourteen layers of the strip material. Its thickness is within a range the lower of which Limit is equal to 10% of the radius of the conductor and its upper limit is up to 45% of the radial Wall thickness of the whole dielectric amounts. the

Zwischenräume beider Teile des Dielektrikums werden unter Betriebsbedingungen mit Gas von überatmosphärischem Druck gefüllt.Gaps between both parts of the dielectric are under operating conditions with gas from superatmospheric pressure filled.

Die Mindestdicke, welche durch die Angabe der Anzahl der Schichten oder Wicklungen ausgedrückt wird, wird nur größer als io°/o des Leiterradius bei Kabeln sein, welche mit Spannungen am unteren Ende des Hochspannungsvoltbereichs betrieben werden und Leiter am unteren Ende des ίο Bereichs der üblichen Leitergrößen besitzen, oder in anderen Fällen, wo dicke Bänder orientierten Polystyrols gebraucht werden. Wie ausführlicher noch später auseinandergesetzt wird, ist eine Mindestzahl von vierzehn Schichten für den inneren Teil erforderlich, um sicherzustellen, daß keine Ungenauigkeiten in der Umwicklung die dielektrische Stärke der Isolierschichtenwand in einem ernstlichen Ausmaß beeinträchtigen., Wodurch eine übermäßige elektrische Beanspruchung des äußeren Teils des Dielektrikums hervorgerufen werden könnte.The minimum thickness, which is expressed by specifying the number of layers or wraps will only be greater than 10% of the conductor radius in the case of cables with voltages on the operated at the lower end of the high voltage range and conductors at the lower end of the ίο Range of usual ladder sizes, or in other cases where thick ribbons are oriented Polystyrene are used. As will be explained in more detail later, is one Minimum of fourteen layers required for the inner part to ensure none Wrapping inaccuracies in the dielectric strength of the insulating layer wall to a serious extent., causing excessive electrical stress the outer part of the dielectric could be caused.

Die charakteristischen Merkmale des Kabels werden im wesentlichen durch die Kombination zweier dielektrischer Stoffe geändert. Beträchtliche Vorteile hinsichtlich Durchschlagfestigkeit bei Stoßspannung, stark verringerten Verlusten und verringerter Kapazitanz werden erhalten, wie noch ausführlicher beschrieben wird.The characteristic features of the cable are essentially due to the combination two dielectric materials changed. Considerable advantages in terms of dielectric strength in the event of surge voltage, greatly reduced losses and capacitance are obtained as before is described in more detail.

Fig. ι zeigt ein Beispiel eines Kabels nach der Erfindung für eine Betriebsspannung von 132 kV zwischen den Leitern eines 3-Phasen-Übertragungssystems und ist ein Einseelenkabel mit einem kreisförmigen Leiter 1, mit einem äußeren Durchmesser von 2 cm. Der Kabelleiter ist aus Schichten von Litzendrähten gebildet, von denen die Oberflächen der in der äußeren Schicht befindlichen durch Ziehen durch einen Ziehring abgeflacht sind, und er ist mit einer Umhüllung 2 aus leitendem Bandmaterial versehen, um ihm eine glatte Oberfläche an der Berührungsstelle mit dem Dielektrikum zu geben. Diese Umhüllung besteht vorzugsweise aus zwei Schichten von imprägniertem, perforiertem, metallisiertem Papierband, mit 5 bis 10% Überlappung aufgebracht, die metallisierten Flächen nach außen, gefolgt von einer ähnlichen Überlappung aus imprägniertem, nichtperforiertem, metallisiertem Papierband. Diese Bänder sind 0,0076 cm dick, so daß die Umhüllung eine radiale Dicke von 0,023 cm besitzt, was dem Leiter eine wirksame äußere Oberfläche gibt, welche in Berührung mit dem Dielektrikum ist und einen Radius von 1,023 cm besitzt. Das Dielektrikum besitzt einen inneren Teil 3 und einen äußeren Teil 4. Der erste besteht ganz aus spiraligen Überlappungen von Streifen aus orientiertem Polystyrolfilm von 0,005 cm Dicke, aufgebaut bis zu einem äußeren Radius von 1,277 cm. Der äußere Teil 4 besteht ganz aus spiraligen Überlappungen eines Streifens aus vorimprägniertem Papier, aufgebaut bis zu einem äußeren Radius von 2,268 cm. Darüber ist ein Schirm 5 aus spiraligen Überlappungen eines Kupferbandes von 0,0076 cm Dicke mit 10- bis 20⁰/oiger Überlappung aufgebracht. Die geschirmte Seele ist in einer Blei- oder Bleilegierungshülle 6 eingeschlossen, welche, um einem inneren Gasdruck von etwa 14 Atmosphären zu widerstehen, durch spiralige Überlappungen 7, 8 und 9 eines Metallbandes mechanisch verstärkt ist. Diese Verstärkungsbänder werden von einer zweiten Hülle 10 aus Blei oder Bleilegierung umschlossen, welche ihrerseits gegen Korrosion durch eine äußere Schutzhülle n aus mit Bitumen imprägnierter Jute od. dgl. geschützt ist. Das Innere des Kabels, d. h. der Teil innerhalb der inneren Bleihülle, wird mit Stickstoff von einem Druck von 14 Atmosphären gefüllt, bevor das Kabel unter elektrische Spannung gesetzt wird.Fig. Ι shows an example of a cable according to the invention for an operating voltage of 132 kV between the conductors of a 3-phase transmission system and is a single core cable with a circular conductor 1, with an outer diameter of 2 cm. The cable conductor is formed from layers of stranded wire, of which the surfaces of those located in the outer layer are flattened by pulling through a pull ring, and it is provided with a sheath 2 of conductive tape material to give it a smooth surface at the point of contact with the dielectric admit. This envelope preferably consists of two layers of impregnated, perforated, metallized paper tape, applied with 5 to 10% overlap, the metallized areas facing outwards, followed by a similar overlap of impregnated, non-perforated, metallized paper tape. These tapes are 0.0076 cm thick so that the envelope has a radial thickness of 0.023 cm, which gives the conductor an effective outer surface which is in contact with the dielectric and has a radius of 1.023 cm. The dielectric has an inner part 3 and an outer part 4. The first consists entirely of spiral overlaps of strips of oriented polystyrene film 0.005 cm thick, built up to an outer radius of 1.277 cm. The outer part 4 consists entirely of spiral overlaps of a strip of pre-impregnated paper, built up to an outer radius of 2.268 cm. In addition, a screen 5 is applied a copper tape of 0.0076 cm thickness by 10 to 20 ⁰ / cent overlap of the spiral overlaps. The shielded core is enclosed in a lead or lead alloy casing 6 which, in order to withstand an internal gas pressure of approximately 14 atmospheres, is mechanically reinforced by spiral overlaps 7, 8 and 9 of a metal band. These reinforcement bands are enclosed by a second cover 10 made of lead or lead alloy, which in turn is protected against corrosion by an outer protective cover made of bitumen-impregnated jute or the like. The inside of the cable, ie the part within the inner lead sheath, is filled with nitrogen at a pressure of 14 atmospheres before the cable is energized.

Um ausreichende Freiheit für relative Bewegung zwischen den Schichten aus orientiertem Polystyrol beim normalen Biegen des Kabels sicherzustellen, kann ein Überzug aus einem Schmiermittel, z. B. einem Öl oder Vaseline, auf die Oberfläche des Polystyrolstreifens aufgebracht werden, bevor er an seine Stelle im Kabel aufgewickelt wird. Dieser Überzug ist äußerst dünn und klebt an der Oberfläche, so daß nichts von dem Überzugsmaterial frei in den Räumen zwischen den Wicklungen und Schichten des Streifens ist. Die gleiche Behandlung kann dem vorimprägnierten Papier gegeben werden.To have sufficient freedom for relative movement to ensure between the layers of oriented polystyrene during normal bending of the cable a coating of a lubricant, e.g. B. an oil or petroleum jelly, on the surface of the Polystyrene strip can be applied before it is wound in its place in the cable. This The coating is extremely thin and sticks to the surface, so that nothing of the coating material is exposed is in the spaces between the windings and layers of the strip. Same treatment can be added to the pre-impregnated paper.

Die Verwendung einer Hülle aus Blei oder einem ähnlichen gleichwertigen Metall, um das Gas unter Druck in dem Kabel zurückzuhalten und den Kabelkörper gegen Feuchtigkeit und andere von außen kommende Einflüsse zu schützen, ist ein wichtiger Schritt bei der Herstellung der Kabel gemäß der Erfindung. Dieser Schritt, bei welchem der äußere Teil des Kabelkörpers einer hohen Temperatur unterworfen wird, kann wirkungsvoll ohne Schwierigkeit bei einem Kabel gemäß der Erfindung ausgeführt werden, da der äußere, aus Papier bestehende Teil des Dielektrikums eine Umhüllung bildet, welche das Polystyrol des inneren Teils vor dem Erreichen einer zu hohen, das Polystyrol schädigenden Temperatur schützt. In gleicher Weise ist dieser Schutz während der Lötarbeiten an der Hülle, an Verbindungsstellen oder Anschlüssen bei der Verlegung eines solchen Kabels vorhanden.The use of a sheath made of lead or similar equivalent metal to keep the gas underneath Retain pressure in the cable and protect the cable body against moisture and others from the outside Protecting incoming influences is an important step in the manufacture of the cables according to the Invention. This step in which the outer part of the cable body has a high temperature can be effectively carried out without difficulty in a cable according to the invention because the outer part of the dielectric made of paper has an envelope which forms the polystyrene of the inner part before reaching too high a level, the polystyrene damaging temperature. This protection is in the same way during soldering work on the sheath, at junctions or connections when laying such a cable available.

Wenn das beispielsgemäß beschriebene Hochspannungskabel bei einer Netzspannung von 132 kV in Betrieb ist, wird die elektrische Beanspruchung an der inneren Oberfläche des aus Polystyrol bestehenden inneren Teils des Dielektrikums 115 kV/cm und an der äußeren Grenzfläche 92 kV/cm betragen. Die Beanspruchung in dem imprägnierten Papier an der Zwischenfläche Polystyrol/imprägniertes Papier wird 68,5 kV/cm sein und allmählich auf einen Wert von 38,5 kV/cm an der Außenseite des äußeren Teils des Dielektrikums sinken.If the high-voltage cable described as an example at a mains voltage of 132 kV is in operation, the electrical stress is applied to the inner surface of the polystyrene existing inner part of the dielectric 115 kV / cm and at the outer interface 92 kV / cm. The stress in the impregnated paper at the polystyrene / impregnated interface Paper will be 68.5 kV / cm and gradually increase to a value of 38.5 kV / cm the outside of the outer part of the dielectric will sink.

Indessen werden die Grenzen elektrischer Beanspruchungen in Hochspannungskabeln nicht durch die Betriebsspannung, sondern durch die Impulsoder Stoßspannungen hervorgerufen, welchen diese im Betrieb unterworfen sein können. Diese Stoßspannungen, welche durch Schaltungen oder Blitz-However, the limits of electrical stress in high-voltage cables are not pushed through the operating voltage, but rather by the impulse or surge voltages caused by these may be subject to in operation. These surge voltages, which are caused by circuits or lightning

Wirkungen auf den atmosphärischen Einflüssen ausgesetzten Teilen des Stromkreises entstehen, wirken in einer Richtung und bestehen aus Spannungswellen mit Amplituden, die mehrere Male größer sind als die des Kraftwechselstromes und von einer Dauer von der Größenordnung von io bis ιoo ^s. Unter diesen Bedingungen können die gasgefüllten Räume innerhalb des Dielektrikums ionisieren und dadurch die Beanspruchung des festen Teils des Dielektrikums vergrößern. Der Betrag dieser Vergrößerung hängt von dem gewählten Aufbau des Dielektrikums und der Genauigkeit ab, mit welcher dieser Aufbau erreicht werden kann. In einem gewickelten Leiterdielektrikum sind diese Stoßstellen zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen des Bandes in jeder Schicht in bezug auf diejenigen der benachbarten Schicht versetzt angeordnet. Der Betrag der VersetzungEffects on parts of the circuit exposed to atmospheric influences arise, act in one direction and consist of stress waves with amplitudes that occur several times are greater than that of the alternating force current and of a duration of the order of magnitude io to ιoo ^ s. Under these conditions you can ionize the gas-filled spaces within the dielectric and thereby reduce the stress on the enlarge the solid part of the dielectric. The amount of this enlargement depends on the one chosen Structure of the dielectric and the accuracy with which this structure can be achieved can. In a wound conductor dielectric these joints are between the successive ones Turns of the tape in each layer with respect to those in the adjacent layer staggered. The amount of the transfer

kann ausgedrückt werden als — der Breite eines η can be expressed as - the width of an η

Bandes, in welchem Fall das Dielektrikum betrachtet werden kann als gebildet aus einer Anzahl von übereinander angeordneten Gruppen von Schichten. Jede dieser Gruppen ist eine annähernde Wiederholung der darunterliegenden Gruppe hinsichtlich der Lage der spiraligen Gasräume in der Gruppe. Bei genauer Überlappung ist die wirksameTape, in which case the dielectric can be considered to be made up of a number of stacked groups of layers. Each of these groups is approximate Repetition of the group below with regard to the position of the spiral gas spaces in the Group. If the overlap is exact, the effective one is

Stärke jeder Gruppe unter StoßbedingungenStrength of each group in shock conditions

η—ι η— ι

von der einer zusammengerollten Umhüllung gleicher Wandstärke. Sollten jedoch zwei Räume in zwei aufeinanderfolgenden Schichten einer Gruppe an einem Punkt infolge ungenauer Aufbringung der Bänder zusammenfallen, oder sollte als Folge eines Bandrisses die radiale Dicke des Raums an diesem Riß durch Entstehen einer Wickelverbindung zwischen den gebrochenen Enden verdoppelt sein, so wird die Stärke der Gruppefrom that of a rolled-up envelope of the same wall thickness. However, two rooms should be in two consecutive layers of a group at one point due to inaccurate application of the ligaments collapse, or should the radial thickness of the Space at this crack by creating a wound connection between the broken ends be doubled, so will the strength of the group

dann von auf verringert sein. Wenn einthen be reduced from to. When a

ηη ηη

solcher Fehler in dem Innenteil aus Polystyrol auftritt, wird die Beanspruchung auf das imprägnierte Papier über dieser fehlerhaften Stelle verstärkt sein. Es ist augenscheinlich, daß vom Gesichtspunkt, die Gefahr einer Vergrößerung der Beanspruchung, wie sie durch die unachtsame oder notwendige Überlagerung von zwei Nachbarspalten veranlaßt wird, zu verringern, η so groß wie möglich sein sollte. Dies wird indessen durch die Notwendigkeit angemessenen seitlichen Abstandes der Spalte in benachbarten Schichten begrenzt. In der Praxis ist ein Abstand von 25% der Breite des Bandes erwünscht, um η einen Wert von 4 zu geben. Mit vollkommenem Überlappen bei solchem Abstand wird die wirksame Stärke des Polystyrolteils des Dielektrikums unter Stoßbeanspruchung 75 % einer zusammengerollten Umhüllung von gleicher Wandstärke sein.If such a defect occurs in the inner part of polystyrene, the stress on the impregnated paper over this defect point will be increased. It is evident that from the point of view of reducing the risk of an increase in stress caused by the inadvertent or necessary superposition of two neighboring columns, η should be as great as possible. However, this is limited by the need for adequate lateral spacing of the gaps in adjacent layers. In practice, a spacing of 25% of the width of the tape is desired in order to give η a value of 4. With complete overlap at such a distance, the effective impact strength of the polystyrene portion of the dielectric will be 75% of a rolled-up envelope of equal wall thickness.

Die Wirkung des Zusammenfallens von zwei anstoßenden Spalten in zwei aufeinanderfolgenden Schichten wird diese Zahl von 75% verringern, wie sich leichter aus einer Betrachtung der Fig. 2 der Zeichnung ergibt, welche schematisch Teillängsschnitte der inneren Teile des Dielektrikums des Kabels von Fig. 1 zeigt. Die verschiedenen Schnitte sind an der Länge nach voneinander getrennten Punkten des Kabels aufgenommen. Die Bänder aus orientiertem Polystyrol sind mit A₁, A₂, A₃, A_v B₁, B₂, B₃, B₁ usw. und die Gasräume, welche unter Stoßbeanspruchung ionisieren können, mit X bezeichnet. Ein vergrößerter Raum ist mit X₁ am rechten Schnitt gezeigt, wo die Stoßräume der zweiten Schicht unachtsamerweise mit denen der darunterliegenden Schicht zusammenfalten. Dies wird die wirksame Stärke des Polystyrolteils des Dielektrikums in einem Ausmaße verringern, welcher von der radialen Lage der zusammenfallenden Räume und der Anzahl der Schichten · abhängt. Um Überbeanspruchung des vorimprägnierten Papierteils des Dielektrikums unter Stoßbeanspruchungen zu vermeiden, soll die wirksame Stoßspannungsfestigkeit des Polystyrolteils in der Praxis etwa 85 % des Bestwerts von 75 %, d. h. etwa 63,75% des Wertes einer zusammengerollten Wicklung von gleicher Wandstärke sein. Es ist offenbar, daß mit vierzehn Schichten die wirksame Festigkeit der Polystyrolschicht etwa 85 % des Bestwertes von 75% sein wird. Dabei ist angenommen, daß die Möglichkeiten einer zweiten fehlerhaften Stelle in der zweiten und dritten Gruppe in radialer Ausrichtung mit einer solchen Stelle in der ersten Gruppe zu vernachlässigen sind. Es ist auch aus den Schnitten auf der linken Seite zu erkennen, daß die wirksame Festigkeit nicht unter diese Zahl fallen wird, wenn der vergrößerte Raum X₁ an einem anderen Punkt in dem Innenteil aus Polystyrol auftritt, obgleich es so mitunter eintreten mag, wenn der Innenteil aus Polystyrol aus weniger als vierzehn Wicklungen besteht. Aus diesem Grunde wird eine Mindestdicke des Innenteils aus Polystyrol aus vierzehn Wicklungen angegeben, und dies trifft auf alle Abstände innerhalb des begrenzten praktischen Bereichs zu.The effect of the coincidence of two abutting gaps in two successive layers will reduce this figure of 75%, as will be more readily apparent from a consideration of FIG. The various cuts are taken along the length of the cable at separate points. The ribbons made of oriented polystyrene are labeled A ₁ , A ₂ , A ₃ , A _v B ₁ , B ₂ , B ₃ , B ₁ , etc. and the gas spaces, which can ionize under impact, are labeled X. An enlarged space is shown with X _{1 in} the right section, where the joint spaces of the second layer inadvertently fold together with those of the layer below. This will reduce the effective strength of the polystyrene part of the dielectric to an extent which depends on the radial location of the coincident spaces and the number of layers. In order to avoid overstressing the pre-impregnated paper part of the dielectric under impact loads, the effective surge voltage resistance of the polystyrene part should in practice be around 85% of the best value of 75%, i.e. around 63.75% of the value of a rolled up winding with the same wall thickness. It is evident that with fourteen layers the effective strength of the polystyrene layer will be about 85% of the best of 75%. It is assumed here that the possibilities of a second faulty location in the second and third groups in radial alignment with such a location in the first group are negligible. It can also be seen from the sections on the left that the effective strength will not fall below this figure if the enlarged space X _{1 occurs} at another point in the inner part of polystyrene, although it may so occasionally when the Inner part made of polystyrene consists of less than fourteen windings. For this reason a minimum thickness of the inner part made of polystyrene of fourteen turns is given, and this applies to all distances within the limited practical range.

Bei dem in Fig. 1 beschriebenen Kabelaufbau besteht im Gebiet der größten Beanspruchung das Dielektrikum aus einem Stoff, nämlich Film aus orientiertem Polystyrol, welches im wesentlichen eine größere Stoßspannungsfestigkeit als imprägniertes Papier besitzt, nämlich etwa das iV2fache von dessen Stoßspannungsfestigkeit. Die Durchschlagfestigkeit eines gasgefüllten Kabels mit einem vorimprägnierten Papierdielektrikum ist beispielsweise. 800 kV/cm an der Leiteroberfläche, während bei einem Kabel von den gleichen Ausmaßen, jedoch mit einem Dielektrikum aus orientiertem Polystyrol, die Durchschlagfestigkeit 1250 kV/cm an der Leiteroberfläche ist. Bei dem beschriebenen Beispiel kann somit die Stoßbeanspruchung an der Leiteroberfläche das 1 of ache der normalen Betriebsbeanspruchung von 115 kV/cm erreichen, ohne den imprägnierten Papierteil des Dielektrikums einer Stoßbeanspruchung von mehr als 685 kV/cm zu unterwerfen, welche noch völlig unter seiner Durchschlagfestigkeit ist, da sie weniger als 86% davon beträgt. Im Vergleich dazu wird ein gasgefülltes Kabel gleicher Ausmaße,In the cable structure described in Fig. 1, there is the area of greatest stress Dielectric made of a material, namely film made of oriented polystyrene, which is essentially has a higher surge voltage resistance than impregnated paper, namely about iV2 times of its surge voltage resistance. The dielectric strength of a gas-filled cable with a pre-impregnated paper dielectric is for example. 800 kV / cm on the conductor surface, while with a cable of the same dimensions, but with a dielectric oriented polystyrene, the dielectric strength is 1250 kV / cm at the conductor surface. In which The example described can thus reduce the impact stress on the conductor surface 1 of ache the normal operating load of 115 kV / cm achieve without the impregnated paper part of the dielectric an impact load of more than 685 kV / cm, which is still completely below its dielectric strength, since it less than 86% of that. In comparison, a gas-filled cable of the same dimensions,

jedoch nur mit vorimprägniertem Papier als Dielektrikum, eine Betriebsbeanspruchung an der Lederoberfläche von 94 kV/cm haben, und die Stoßbeanspruchung an der Leiteroberfläche darf 5 ohne Gefahr nicht über das Sfache der normalen Betriebsbeanspruchung hinausgehen. Desgleichen sind durch den Aufbau eines Kabels nach Fig. 1 die Betriebsbedingungen durch Verringerung der Neigung zur Ionisation in den Gasräumen in der ίο Gegend der größten Beanspruchung, das ist in unmittelbarer Nähe der Leiteroberfläche, weiter verbessert. Diese letztere Wirkung wird durch zwei Eigenschaften des orientierten Polystyrolfilms möglich gemacht. Als ein Kabeldielektrikum geschich-. teter Form hat es eine geringere Dielektrizitätskonstante (spezifische induktive Kapazität) als imprägniertes Papier, nämlich 2,2 im Vergleich zu 3 von Papier, und es besitzt eine wesentlich größere Zugfestigkeit als imprägniertes Papier, so daß es in dünneren Streifen verwendbar ist. Hierdurch ermöglicht es dünnere Gasschichten, als sie bei Anwendung von Papier möglich sind, um unter den gleichen Bedingungen zu arbeiten.but only with pre-impregnated paper as the dielectric, an operational load on the Leather surface of 94 kV / cm, and the shock load on the conductor surface is allowed 5 without risk, do not exceed the normal operating load. Likewise are the construction of a cable according to Fig. 1, the operating conditions by reducing the Tendency towards ionization in the gas spaces in the ίο area of greatest stress, that is in in the immediate vicinity of the conductor surface, further improved. This latter effect is compounded by two Properties of the oriented polystyrene film made possible. Historically as a cable dielectric. tter form it has a lower dielectric constant (specific inductive capacitance) than impregnated paper, namely 2.2 versus 3 of paper, and it has a substantial greater tensile strength than impregnated paper, so that it can be used in thinner strips. Through this allows thinner gas layers than are possible when using paper to get under to work under the same conditions.

Obwohl die Beanspruchung in dem festen dielektrischen Stoff in der Nähe des Leiters als eine Wirkung der niedrigen Dielektrizitätskonstante dieses Stoffs vergrößert ist, führt dies nicht notwendigerweise zu einer Vergrößerung der Beanspruchung in den zugehörigen Gasräumen. Wenn z. B. das oben als Beispiel gegebene Kabel mit einem Kabel der gleichen Ausmaße eines im ganzen aus gasgefülltem vorimprägniertem Papier bestehenden Dielektrikum verglichen wird, werden die Vergleichszahlen für Betriebsbeanspruchung in dem festen Stoff an der Leiteroberfläche mit 115 kV/cm für das Kabel mit dem zusammengesetzten Dielektrikum (orientiertes Polystyrol/imprägniertes Papierdielektrikum) und mit 94kV/cm für das Kabel mit nur imprägniertem Papier als Dielektrikum erhalten, während die Beanspruchung in den Gasräumen 253 kV/cm bei dem orientierten Polystyrol- und 282 kV/cm bei dem Papierkabel ist. Dieser Vorteil kann entweder dazu ausgenutzt werden, ein stärkeres Kabel mit 4-5 gleichen Ausmaßen oder ein dünneres Kabel für die gleichen Betriebsbedingungen herzustellen.Although the stress in the solid dielectric material near the conductor as an effect of the low dielectric constant of this substance is increased, this does not necessarily result to an increase in the stress in the associated gas spaces. If z. B. with the cable given above as an example a cable of the same dimensions as that consisting entirely of gas-filled pre-impregnated paper Dielectric is compared, the comparative figures for operational stress in the solid material on the conductor surface at 115 kV / cm for the cable with the composite Dielectric (oriented polystyrene / impregnated paper dielectric) and with 94kV / cm for the cable with only impregnated Paper received as a dielectric, while the stress in the gas spaces is 253 kV / cm is the oriented polystyrene and 282 kV / cm for the paper cable. This benefit can be either a stronger cable with 4-5 equal dimensions or a thinner cable for establish the same operating conditions.

Eine bei der Verlegung von Hochspannungskabeln in Betracht zu ziehende Bedingung sind die dem Versorgungsnetz durch das dielektrische Material des Kabels auferlegten Erfordernisse an Leerlauf-KVA. Für die mit Gas gefüllte Kabelart wird die Kapazitanz des Kabels durch Verwendung von Polystyrolfilmen an Stelle von vorimprägniertem Papier in dem gleichen Verhältnis verringert, wie es die Beanspruchung in den Gasräumen ist. Der Verlust in dem dielektrischen Material wird auch durch die Tatsache verringert, daß das Material in der Gegend hoher Beanspruchung ein Material mit.einem niedrigen Verlustfaktor ist, und durch die Tatsache, daß die Beanspruchung auf das Papier im äußeren Teil des Kabels verringert wird. Alle diese Bedingungen vereinigen sich, eine Abnahme in den Leerlauf-KVA. zustande zu bringen, welche dem Kabel für die gleiche Betriebsspannung zugeführt werden.One condition to consider when laying high voltage cables is the requirements imposed on the supply network by the dielectric material of the cable Idle KVA. For the gas-filled type of cable, the capacitance of the cable is determined by using of polystyrene films instead of pre-impregnated paper in the same proportion, how it is the stress in the gas spaces. The loss in the dielectric material is also reduced by the fact that the material is in the area of high stress Material with a low loss factor, and by the fact that the stress on the paper in the outer part of the cable is reduced. Unite all of these conditions itself, a decrease in the idle KVA. bring about which the cable for the same Operating voltage are supplied.

Die Kosten des orientierten Polystyrols sind beträchtlich höher als die für Papier (zur Zeit etwa die ^fachen). Wird es aber in einem Kabel der beschriebenen Art verwendet, wird der Aufbau des Kabels wirtschaftlich möglich, da wesentliche Vorteile erhalten werden, wenn ein verhältnismäßig kleiner Anteil des Dielektrikums aus orientiertem Polystyrol hergestellt wird. In dem unter Bezugnahme auf Fig. ι beschriebenen Beispiel beträgt dieser Anteil ein wenig über 14 Volumprozent der Gesamtheit.The cost of oriented polystyrene is considerably higher than that of paper (currently about the ^ times). But if it is used in a cable of the type described, the structure of the cable economically feasible as substantial benefits are obtained when a proportionate small portion of the dielectric is made from oriented polystyrene. In the referring On Fig. ι example described, this proportion is a little over 14 percent by volume of the Entirety.

Bei der Anfertigung eines Kabels gemäß der Erfindung kann ein Vergleich zwischen den zwei zuletzt erwähnten wirtschaftlichen Erwägungen angestellt werden, um das beste Ergebnis zu erhalten. Dabei wird die Erhöhung der Kosten für das dielektrische Material der Ersparung an Kosten für den Ausgleich dielektrischer Verluste und für Einrichtung zur Kompensierung des Ladestromes gegenübergestellt. Zum Beispiel würden die Her-Stellungskosten des Kabelbeispiels gemäß Fig. 1 etwa 4,8% mehr als die eines 132 kV gasgefüllten Kabels der gleichen Belastungsfähigkeit sein, welches ein ganz aus vorimprägniertem Papier aufgebautes Dielektrikum besitzt und mit einer Beanspruchung von 85 kV/cm auf der Leiteroberfläche zu arbeiten bestimmt ist. Die Lade-KVA. der zwei Kabel würden gleich sein, aber die kapitalisierten Kosten der dielektrischen Verluste würden einen Vorteil zugunsten des erläuterten Beispiels zeigen, der sich auf 6,1 % der Herstellungskosten des ganz mit Papier isolierten Kabels belaufen würde. Somit würde das verbesserte Kabel eine Ersparnis von 1,3 °/o der Gesamtkosten gegenüber dem gleichwertigen ganz mit Papier isolierten Kabel zeigen, wenn die Gesamtkosten des Kabels der Ladestromanlage und der dielektrischen Verluste berücksichtigt werden. Vom Gesichtspunkt der Durchschlagfestigkeit würde das Beispiel nach Fig. 1 einen Durchschlagwert von dem io,8fachen der Betriebsbeanspruchungen am Leiter besitzen, während das gleichwertige, ganz mit Papier umwickelte Kabel einen Durchschlagwert von nur dem 9,4-fachen der Betriebsbeanspruchung desLeiters aufweisen würde.In making a cable according to the invention, a comparison can be made between the last two economic considerations mentioned in order to obtain the best result. The increase in costs for the dielectric material is compared with the savings in costs for compensating for dielectric losses and for the device for compensating for the charging current. For example, the production costs of the cable example according to FIG. 1 would be about 4.8% more than that of a 132 kV gas-filled cable of the same load capacity, which has a dielectric made entirely of pre-impregnated paper and with a stress of 85 kV / cm the conductor surface is intended to work. The charging KVA. of the two cables would be the same, but the capitalized cost of the dielectric losses would show an advantage in favor of the illustrated example, which would amount to 6.1 % of the manufacturing cost of the cable entirely insulated with paper. Thus, the improved cable would show a total cost saving of 1.3% over the equivalent fully paper insulated cable when the total cost of the charging power system cable and dielectric losses are taken into account. From the point of view of dielectric strength, the example of Fig. 1 would have a breakdown value of 10.8 times the operational stresses on the conductor, while the equivalent fully paper-wrapped cable would have a breakdown value of only 9.4 times the operational stresses on the conductor.

Obwohl das beschriebene Beispiel sich auf Einleiterkabel bezieht, ist die Erfindung auch auf Mehrleiterkabel anwendbar. In der Tat kann die beispielsweise beschriebene Ausführungsform, insoweit sie sich auf den Aufbau von Kabelleiter und Dielektrikum bezieht, auf elektrostatisch abgeschirmte Dreileiterkabel oder Dreileiterkabel mit besonderen Bleiumhüllungen angewendet werden, und die Form des Dielektrikums kann als Dielektrikum für Leiter von ovaler Gestalt oder Sektorengestalt verwendet werden.Although the example described relates to single-core cables, the invention is also applicable to Multi-conductor cables can be used. In fact, the embodiment described by way of example can, in this respect it relates to the structure of the cable conductor and dielectric, to electrostatically shielded ones Three-core cables or three-core cables with special lead sheaths are used, and the shape of the dielectric can be used as a dielectric for conductors of oval shape or sector shape be used.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. High-voltage cable with a conductor and dielectric material wound onto it, characterized in that the inner

Part made from a film of molecularly oriented polystyrene and the outer part made from pre-impregnated Paper is constructed, the inner part contains no less than fourteen layers and has a wall thickness which is within a range whose lower limit is the same io% of the effective conductor radius and its upper limit 45% of the wall thickness of the whole Dielectric is.

2. High voltage cable according to claim 1, characterized in that under operating conditions the spaces between both parts of the dielectric with a gas under superatmospheric Pressure are filled.

1 sheet of drawings

9526 6.54