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Verfahren zur Herstellung eines Sperrkörpers in einem imprägnierten
Starkstromkabel Dole Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Kabel und betrifft
im besonderen ein Verfahren zur Herstellung von Sperrkörpern in imprägnierten Starkstromkabeln.
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Es ist schon ein Verfahren zurr Herstellung einer Sperrmuffe oder
eines Endverschlusses m einem imprägnierten Starkstromkahel vorgeschlagen worden,
bei der ein isolierender Sperrkörper aus mit einem P,o'ymerisat imprägnierten isolierenden
Faserstoffbändern aufgebaut wird, wobei die imprägnierten Bänder während des Aufbauvorganges
in Abständen mit einem polymerisierbaren Material bedeckt werden, um sie aneinanderzuheften
und auf diese Weise einen festen Sperrkörper im Kabel zu bilden. Die Verfestigung
des Sperrkörpers erfolgt durch Polymeri;sation des polymerisierbaren Materials,
z. B. durch entsprechende Erwärmung der fertigen Verbindungsstelle.
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Gemäß der Erfindung wird dieses ältere Verfahren dahingehend abgeändert,
daß ein anderes Bedeckungsmaterial verwendet wird. An Stelle eines polymerisierbaren
Materials kommt nämlich ein nichtpolymersierbares Material zur Anwendung, das ein
Lösungsmittel für das zur Imprägnierung der Bänder benutzte Polyrrnerisat ist. Das
Verfahren gemäß der Erfindung besteht somit darin, daß in einem Starkstromkabel
ein isolierender Sperrkörper durch Bewicklung eines leitenden Körpers, insbesondere
eines Kabelleiters, mit auieinanderfolgenden Lagen von Isolierstoffbänelern gebildet
wird,
die mit einem Poiymerisat imprägniert sind und während der Bewicklung mit einem
nichtpolymerisierbaren Lösungsmittel für das Polymerisat bedeckt werden.
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Das Verfahren wird vorzugsweise in der Form ausgeführt, daß die Außenfläche
jeder Lage der Bänder während der Bewicklung mit einem Lösungsmittel bedeckt wird.
Die Bedeckung kann z. B. durch Aufstreichen oder Aufsprühen des Lösungsmittels auf
die Bänder erfolgen.
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Dias Verfahren gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß die Faserstoffbänder
infolge der mindestens teilweisen Lösung des zu ihrer Tränkung benutzten Piolymerisats
straff angezogen werden können und sich dann besonders fest miteinander verbinden,
so daß ein gegen Spannungsdurchschläge besonders sicherer Absperrkörper entsteht.
Gegenüber dem erwähnten älteren Verfahren, bei dem die Faserstoffbänder mit einem
polym:erisierbaren Stoff bedeckt werden, besteht der Vorteil, daß sich die Polymerisation
z. B. durch Erwärmung der ganzen Verbindungsstelle erübrigt.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die nachfolgende Beschreibung
von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung Bezug genommen. In der
Zeichnung stellen die Fig. i bis - 4. in teilweisse Ün Schnitt gebrachten Seitenrissen
dar: Fig. leine gemäß der Erfindung- konstruierte Kabelmuffe, Fig. 2 eine abgewandelte
Form einer solchen Kabelmuffe, Fig.3 einen Kabelendverschluß gemäß der Erfindung,
Fig. q. eine abgewandelte Form eines solchen Kabelendverschlusses.
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Um eine Muffe der in Fig. i dargestellten Art aufzubauen, werden zunächst
die Bleimäntel 8 und 9 der beiden Kabelenden auf die erforderliche Länge abgesetzt.
Die, Kabelseel:enabschnitte i und 2 werden dann mechanisch und elektrisch miteinander
mittels einer metallischen Klemme 3 verbunden, und dann wird die Kabelisolation
5, 6 aus mit Öl oder einer anderen Flüssigkeit imprägniertem Papier oder einem anderen
Faserstoff in der üblichen Weise durch Abwickeln abgesetzt. Diaraufhin werden Lagen
aus. mit einem geeigneten Polymerisat getränktem Papier- oder anderem Faserstoffband
aufgebracht, um einen Iisoliersperrkörper 4: zu bilden. Dias Band kann vollständig
oder nur an der Oberfläche in solchem Ausmaß imprägniert (oder lackiert) sein, um
das Polymerisat ,genügend in die Oberfläche des Faserstoffes einzulagern. In diesem
letzteren Fall kann es wünschenswert sein, das Band vorher mit einer Isolierflüssigkeit
zu imprägnieren, bevor es mit dem P@o:ymerisat behandelt wird, um die Gefahr einer
Ionisation im Innern des Bandes bei hohen Spannungen zu vermindern. Sobald jede
Bandlage aufgebracht ist, wird sie mit einem nichtpio@ymerisierbaren Lösungsmittel
bedeckt, um die Zwischenräume zwischen den Bändern auszufüllen. Dieses Lösungsmittel
wirkt als Benetzungsst@off, der die Bandlagen dahin bringt, daß sie auf leichte
Weise straft angezogen werden können und dann fest aneina,nderhaften. D#-:e Bandlagen
werden so lange aufeinanderfolgend aufgebracht, bis die Bandisolation 5 und 6 des
Kabels völlig bedeckt ist und die neu aufgebaute KabelisolatilOn 4. eine zylindrische
äußere Oberfläche von gleichem Durchmesser hat wie die nicht neu be-
wickelten
Teile der imprägnierten Isolation der Kabelenden. Eine Schutzmuffe 7 aus Blei wird
dann über der neu aufgebauten Isolation q. aufgebracht und mit den Mänteln 8 und
9 der Kabelenden mit Hilfe der Bleiplomben to und i i verbunden.
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Dias zur Bedeckung der die Isolation .4 bildenden Bandlagen: benutzte
Lösungsmittel soll folgenden Bedingungen genügen: In erster Hinsicht muß das Lösungsmittel
so beschaffen sein, daß das zur Imprägnierung der Bänder benutzte Polymerisat vollständig
in allen Mischungsverhältnissen in dem nichtplolymerisierbaren Lösungsmittel löslich
ist. So kann z. B. Toluol mit Erfolg ,als Lösungsmittel benutzt werden, wenn die
Bänder mit Polyisohutylen imprägniert werden; und Methylenchlorid kann mit Erfolg
als Lösungsmittel benutzt werden, wenn die Bänder mit Piolystyrol imprägniert sind,
ergibt aber keine befriedigenden Resultate, wenn die Bänder mit Polyisdbutylen imprägniert
werden.
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In zweiter Hinsicht empfiehlt es sich, den Gehalt an nichtpolymerisierbaren
Lösungsmitteln derart zu begrenzen, daß das feste Polym@eris.at zur Imprägnierung
der Bänder nicht bis zu einem solchen Grad plastisch oder weich gemacht wird, daß
das im Endeffekt zwischen zwei Bandlagen, gebildete Material bei niedrigen Dirücken
im normalen Temperaturb@ereich während. der erfahrungsgemäß auftretenden Kabelbelastung
plastisch zu fließen beginnt.
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Es wurde festgestellt, daß solche Polymerisate, wie z. B. Polystyrol,
im unplastizierten oder nur mäßig plastizierten Zustand sich im Temperaturbereich
von 15 bis 70° C wie feste Körper verhalten, bis die Scherbeanspruchung Werte
von beträchtlicher Höhe erreicht. Wenn der Zusatz an Plastiziermitteln groß ist
oder wenn die Temperatur hoch ist, ruft der ausgeübte Druck einen plastischen Fluß
hervor und hebt die gewünschte Sperrwirkung auf.
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Wie schon an anderer Stelle :erwähnt worden ist, empfiehlt es sich,
dem für die Imprägnierung der Bänder verwendeten Polymeris.at ein PIastizi.ermittclbeizufügen,
so daß die Bänder eine genügende Biegsamkeit für den Wickelvorgang haben. Wenn die
Bänder z. B. mit Polystyrol imprägniert werden, kann das PiolystyroI mit Monoamylnaphthalin
in solchem Verhältnis plastiziert werden, daß immer i oo Tehe des plastizierten
Polystyrols i o bis 15 Teile des Plastiziermittels ,enthalten. Wenn beim
Zusammenkitten der Bänder 15 Teile eines nichtpolymerisierbaren Lösungsmittels
für je ioo Teile des vorhandenen plastizierten Polystyrols verwendet werden, wird
die Gesamtmenge an weichmachenden oder plästizierenden Mitteln, wobei das Lösungsmittel
als Plastixiermittel angesehen wird, in diesem Fall insgesamt 25 bis 3o Teile betragen,
so daß die Gesamtmenge der weichmachenden Mittel und des Polystyrols 115 Teile beträgt.
Dieses Verhä
Anis bleibt aufrechterhalten, weil im Gegensatz zu
dem erwähnten früheren Vorschlag keine weitere Polymerisation nach der Bedeckung
der Bänder stattfindet. Dier prozentuale Gehalt an weichmachenden Mitteln in der
Imprägnation des fertigen Sperrkörpers wird dann ungefähr 22 bis 260,io (Ge wichtsprozent)
betragen. Im allgemeinen wurde gefunden, daß der kombinierte weichmachende oder
plastizierende Zusatz bis 25% ansteigen kann, ohne die Sperrwirkung übermäßig herabzusetzen;
jedoch ist es besser, den prozentualen Gehalt unter 200/ö zu halten. Infolgedessen
ist es im allgemeinen zu empfehlen, den weichmachenden Zusatz unter 2ooio zu halten
entweder durch Herabsetzung des Gehalts an Plastiziermittel, das ursprünglich in
dem Polymerisat während der Imprägnierung enthalten ist, oder durch Herabsetzung
des Gehalts an Lösungsmittel, das bei dem Bededkungsvorgang benutzt wird.
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Bei der abgewandelten Form der' in Fig. 2 gezeigten Muffenkonistruktion
ist die neu aufgebaute Isolation so aufgetragen, daß sie die Kabelmäntel überlappt.
Denjenigen Teilen, die den ähnlichen Teilen in Fig. J entsprechen, sind die gleichen
Bezugszeichen mit Zufügung des Index a gegeben. Die Bleimäntel 8a, ga jeder Kabellänge
werden so weit abgesetzt, daß sie die imprägnierte Faserstoffisolati@on 5a, 6a nicht
mehr bedecken, welche dann so weit zurückgewickelt wird, da,ß sie die Leiterenden
Ja, 2- nicht mehr bedeckt. Die Enden Ja, 2a werden dann in der üblichen Weise mit
Hilfe der Klemme 3a verbunden, und die Lücken zwischen der Klemme 3a und der Isolation
5,1, 6a auf jeder Seite der Muffe werden mit Styrolgummiiband 12,
13 bewickelt. Wicklungen von Faserstoffband 4a, das mit einem Pblymerisat imprägniert
worden ist, werden dann auf die Verbindungsstelle aufgebracht, wobei die aufeinande.rfolgen.den
Lagen mit einem nicht. polym,erisie@baren Lösungsmittel in der schon bei Fig. J
beschriebenen Weise bedeckt werden. Im vorliegenden Fall wird die Isolation 4a so
aufgebracht, daß sie die Kalbelmäntel 8a, 9a bei 14, 15 auf jeder Muffense:ite
überlappt. Eine Bleimuffe 7a ist dazu bestimmt, die Verbindungsstelle einzuschließen
und diese zu schützen und wird mit den Mänteln 8a, 9a mittels Bleiplorrvben Joa,
J Ja verbunden. Auf Grund des Umstandes, daß die neu aufgebaute Isolation 4a die
Kabelmäntel 8a, 9a überlappt, ist ein Austritt von Kabelimprägnation zwischen
der Isolation 4a und der Schutzmuffe 7a nicht möglich. Wenn diese t'berlappung angewendet
wird, kann der Gesamtgehalt an Weichmacher in der fertigen Muffe höher a:-s bei
der Konstruktion gemäß Fig. J sein.
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Fig.3 zeigt eine Ausführungsform eines Kabelendvenschlusses gemäß
der Erfindung. Auch in diesen Fall sind den Teilen, die ähnlichen Teilen in Fig.
J entsprechen, wiederum die gleichen Bezugszeichen mit dem Zusatz b gegeben. Um
den Endverschlu.ß aufzubauen, wird das Kabelende durch eine zentrale Öffnung in
.dein Traggestell 2o hindurchgeführt, welches über das Kabel zusammen mit einem
Porzellanisolator 21 übergestreift wird. Dias Ende dies Bleimantels 8b wird so weit
abgesetzt, dal3 es die Isolation 5b nicht mehr bedeckt, welche dann abgewickelt
wird. Dias freigelegte Ende des Leiters J b wird dann mechanisch und elektrisch
an die Klemme 3b angeschlossen. Das freigelegte Ende 1b und der anstoßende Teil
der Klemme 3b und die Isolation 5b werden dann durch Aufwickeln von Faserstoffband
4b bedeckt, welches mit einem Polymerisat imprägniert ist, wobei die aufeinanderfolgenden
Lagen mit einem nichtpolymerisierbraren Lösungsmittel in der gleichen Weise, wie
in Fig. J beschrieben, bedeckt werden. Eine Messinghülse 24, die dicht auf die Kahelisolation
im Anschluß an den Mantel 8b paßt, wird dann über die neu hergestellte Isolation
4b und die Kahelisolation übergeschoben und dann mit dem Kabelmantel 8b bei
Job verlötet. Eine Metallscheibe 22 wird dann an der Kle;mm@e 3b befestigt, und
der Porzellanisolator 21 wird bis zur Scheibe 22 herangeschoben und ,an dieser Stelle
mit einem Metallring 23 festgelegt. Dias Gestell 20 wird dann an den Isolator 2
J herangeschoben und mit dem Messingriiante124 bei 25 verlötet.
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Fig.4 zeigt eine abgeänderte Form eines Endverschlusses gemäß der
Erfindung. Dienjenigen Teilen, welche ähnlichen Teilen in Fig. J entsprechen, sind
abermals die gleichen Bezugszeichen mit dem Index c gegeben. In Fig. 4 stellt 8@
den Kabelmantel dar, 5c ist die Faserstoffisolation, die unter Entfernung eines
Abschnittes des Kabelmantels 8c freigelegt ist, und Je ,ist der verseilte Leiter.
Ein Messingrohr 32 wird über den Leiter ic geschoben, um die Verseilstränge des
Leiters ic in ihrer Lage zu halten. Eine Metallklemme 3- wird dann auf dem freien
Ende des Leiters Je befestigt. Darauf wird Kupferfb=ie 30 um die unbedeckte
Kabelisolation 5c bis zum Anschluß an den Kabelmantel 8c gewickelt und bei 3 J mit
dem Ende des Kabelmantels 8c verlötet. Daraufhin werden Lagen aus einem Fasersboffband,
das mit einem Polymerisat imprägniert ist, auf den Endverschluß aufgewickelt, wobei
die aufeinanderfolgenden Lagen des Bandes wiederum mit einem nichtpolymerisierbaren
Lösungsmittel in der Weise, die schon in bezog auf Fig. J beschrieben worden ist,
bedeckt werden. Die Bandwicklungen werden so aufgetragen, daß die neu hergestellte
Isolation 4c das Messingrohr 32, de nicht bedeckte Kabelisolation 5, und die Kupferfolie
30 bedeckt und eine äußere zylindrische Oberfläche hat, die mit dem Kabelmantel
8c fluchtet. Eine Messingmuffe 33 wird dann über die neu hergestellte Isolation
4c übergeschoben und mit dem Kabelmantel 8c bei J oe verlötet. Wie man sieht, überlappt
die neu hergestellte Isolation 4c die Kupferfolie 30, welche eine Fortsetzung des
Kabelmantels 8r bildet, so d.aß praktisch keine Möglichkeit des Austrittes der Kabelimprägnierung
zwischen der neu hergestellten Isolation und der Schutzmuffe besteht.
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Es soll erwähnt werden, daß es zur Erzielung von Sperreffekten bei
Muffen und Endverschlüssen in Hochspannungskabelanlagen nicht immer notwendig ist,
hohe D,ruokgradienten zu schaffen, die von einem Ende der Muffe oder des Endverschlusses
zum anderen Ende wirken. Im Falle von Sperrmuffen
ist alles, was
zu fordern ist, die Trennung des Imprägnieröls .in. einer Länge des Kabels von dem
Imprägnieröl in der Kabellänge an der anderen Seite der Muffe, wobei das Ö1 in beiden
Längen sich immer auf ,angenähert gleich großem Druckniveau befindet. Der Sperrkörper
wird in diesem Falle :eingefügt, um zu verhindern, da.ß Gas und/oder Feuchtigkeit
längs der ,ganzen Länge der Kabelanlage vordringt, wenn ein Fehler an einer bestimmten
Stelle im Bleimantel .auftritt. In ähnlicher Weise braucht im Falle eines Kabelendverschlusses,
der in .einem unter Druck stehendes Öl enthaltenden Abschlu,ßkasten angeordnet ist,
der Druckspiegel dieses Öls nicht sehr von dem im Kabel auf der anderen Seite des
Sperrkörperendverschlus.ses verschieden zu sein.