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Verfahren zur Herstellung von Flüssigkeitssperren in imprägnierten
Mehrleiterkabeln Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Bildung von Flüssigkeitssperren
in imprägnierten Kabeln.
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In den deutschen Patentschriften 702I37, 749:229 und 755 537 sind
aus Styrol gebildete Sperren in flüssigkeitsisolierten Kabeln beschrieben, und zwar
für Verbindungsstellen,für die Herstellung von Ölsperren im Kabel selbst und als
Scheidewand zwischen einem Kabel und dem Endverschluß. Es ergaben sich jedoch Schwierigkeiten
bei der Anwendung dieser Verfahren auf Mehrleiterkabel. Diese bestanden darin, daß
das polymerisierbare Material nicht ohne weiteres in die Aderisolation fließen konnte,
weil die Zwischenräume zwischen den verseilten Adern einen Weg mit verhältnismäßig
niedrigem Flüssigkeitswiderstand bilden und das polymerisierbare Material infolgedessen
durch die Zwischenräume zwischen den Adern zu fließen sucht, ohne in die Aderisolation
einzudringen. Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, diese Schwierigkeit zu beheben.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkeitssperre
in imprägnierten Mehrleiterkabeln, nach dem der Beilauf zwischen
den
Adern- für die Länge der erforderlichen Sperre entfernt wird, worauf die entstandenen
Zwischenräume mit einem Material in flüssiger oder plastischer Form ausgefüllt werden,
-das verfestigt werden kann und-bei dem eine Sperre aus polymerisiertem Material
in der Aderisolation gebildet wind. Bei einem Hochstädter- bzw. H-Kabel, bei dem
abgeschirmte Adern verwendet werden, .kann Metall zur Ausfüllung der Zwischenräume
zwischen den Adern verwendet werden; bei Kabeln mit Gürtelisolation, 'bei denen
die Adern nicht abgeschirmt sind, ist es jedoch wesentlich, zur Bildung der Sperre
in den Zwischenräumen der verseilte_n Adern ein Isoliermaterial zu verwendeil, weil
diese Zwischenräume innerhalb des elektrischen Feldes liegen.
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Die Erfindung kann vorteilhaft in Verbindung mit den in den obengenannten
Patentschriften beschriebenen Verbindungsstellen, Kabellängssperren und Endverschlüssen
benutzt werden. Sie läßt sich ferner in Verbindung mit einem anderen Verfahren zur
Herstellung von Flüssigkeitssperren anwenden, bei dem vorgeschlagen wird, zur Bildung
einer Flüssigkeitssperre in einem imprägnierten Kabel ein Lösungsmittel in die Kabelisolation
einzuführen, um die Imprägnierung an der Stelle des Kabels, an der die Sperre gebildet
werden soll, aufzulösen, das Lösungsmittel mit der aufgelösten Imprägnierung aus
dem Kabel zu entfernen und dann ein polymerisierbares Material, wie z. B. Styrol,
in die Stelle des Kabels einzuführen, aus der die Imprägnierung entfernt ist; und
danach dieses Material zwecks Bildung einer Sperre zu polymerisieren.
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Bei dem genannten Verfahren leitet die Bildung der Sperre in den Aderzwischenräumen
das unpolymerisierte Styrol oder das Lösungsmittel in die Aderisolation und beseitigt
somit die genannten Schwierigkeiten. Die vorliegende Erfindung kann auch für Papierstreifen
angewendet werden, die mit unpolymerisiertem Styrol imprägniert sind und zur Herstellung
einer Verbindungsstelle benutzt werden sollen. In diesem Fall kann den Papierstreifen
nach der Herstellung der Sperre in den Aderzwischenräumen weiteres Styrol zugeführt
werden, oder die Streifen können vor der Herstellung der Verbindungsstelle in ausreichendem
Maße mit Styrol getränkt sein. In diesem Fall tritt die genannte Schwierigkeit nicht
auf, und es ergibt sich der Vorteil, daß die Wärme des Füllmaterials die Polymerisation
der 'mit Styrol getränkten Papierstreifen unterstützt, so daß eine bequeme Herstellung
der Verbindungsstelle erzielt wird.
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Im allgemeinen besteht jede Ader aus Litzenleitern, und es ist infolgedessen
wichtig, der Isolation der Adern genügend polymerisierbares Material zuzuführen,
um zu erreichen, daß die Zwischenräume zwischen den Litzen ausgefüllt sind, so daß
eine vollständige Sperre gebildet wird.
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Die Anwendung der Erfindung zur Herstellung einer Styrolsperre mit
Metallfüllung in einem dreiadrigen H-Kabel soll an Hand .der Zeichnung (Fig. i bis
14) näher beschrieben werden. Der erste Schritt bei der Herstellung einer Sperre
in einem dreiadrigen H-Kabel besteht darin, daß die Armierung und der Bleimantel
für die Kabellänge, die mit Styrol ausgefüllt werden soll, entfernt wird und daß
mit einem Abstand von ungefähr o,6 bis i m zu beiden Seiten dieser'Stelle Kühlkästen
angeordnet werden. Das in Fig. i dargestellte Kabel enthält drei isolierte Adern
2, 3 und 4, von denen jede aus einer Anzahl von Leitern besteht. Die Adern 2, 3
und 4 sind mit Abständen voneinander angeordnet und mit einer Hülle i versehen,
die die fertige Sperre umgeben soll. Die Adern 2, 3 und 4 sind an der Sperrstelle
durch isolierende Abstandhalter 5 voneinander getrennt, die aus Papierrollen bestehen
können, während sie durch die Abstandhalter 6, 7, 8 in Form von kurzen Kupferstücken
io od. dgl. (Fig. 4) im richtigen Abstand zu der Hülle i gehalten werden.
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Nachdem die Armierung und der Bleimantel für die erforderliche Kabellänge
entfernt sind, werden die Isolierungen zwischen den Adern aus dem Kabel für die
Länge der Sperre herausgenommen und die Abstandhalter 5 angebracht. Um eine Beschädigung
der Isolation der Adern während der Einfüllung des Metalls bei H-Kabeln zu vermeiden
oder auf ein Minimum zu beschränken, besitzt die Isolation der Adern 2, 3, 4 an
den Stellen, die unterhalb der Einfüllöffnungen in der Metallhülle i liegen, eine
Schutzumwicklung 9 (Fig. 4). Die Umwicklungen 9 dienen dazu, die isolierenden Abstandhalter
6, 7, 8 in der richtigen Lage zu halten.
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Die Hülle i bzw. Muffe kann aus einem in der Längsrichtung aufgeschlitzten
zylindrischen Teil mit aufeinanderliegenden Flanschen ii und 1a (Fig. i) bestehen,
die durch kleineKlammern (nicht dargestellt) zusammengehalten werden. Nach dem Aufbringen
der Muffe i wird an deren beiden Enden ein Lötwulst 13 (Fig. 2) zwischen dieser
und dem Kabelmantel und auf der Oberseite der Flansche i i, 12 ein weiterer Lötwulst
14 (Fig. i) angebracht. Nach der Herstellung der Lötwülste 13 und 14 können die
Klammern entfernt werden.
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Wie aus Fig. 5 und 6 zu ersehen ist, werden an der Muffe i drei Einfüllöcher
15, 16, 17- angebracht, wovon mindestens zwei mit Einfülltrichtern 18, i9 zu versehen
sind. Zwei dieser Einfülltrichter 18 und i9, .die vorzugsweise aus Kupfer bestehen,
sind in Fig. 5 dargestellt. Durch diese wird das Metall in das Kabel ,gegossen,
um .den metallischen Teil der Sperre zu bilden. Ein geeignetes Metall ist Bleikabellot.
Ungefähr 5o kg von diesem Metall auf 25o bis 255° erhitzt und in die Einfülltrichter
eingegossen genügen. Die Muffe kann während des Einfüllens mit einer Lötlampe erhitzt
werden, es muß jedoch dafür gesorgt werden, daß die heiße Flamme nicht an die Lötwülste
13 oder 14 kommen kann. Wenn das Metall innerhalb der Muffe abkühlt und fest wird,
kann weiteres Metall nachgefüllt werden. Nach Beendigung der Abkühlung des Metalls
werden die Einfülltrichter 18, i9 entfernt und die Flansche 12,13 bis auf die in
Fig. 3 dargestellte Höhe abgeschnitten (beispielsweise 6 mm). Danach
wird
ein Lötwulst 2D über den Flanschen 12, 13 angebracht: Die Metallfüllung der Sperre
ist dann beendigt.
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Nach Fertigstellung des metallgefüllten Teils der Sperre kann das
polymerisierhare Material, wie in der Patentschrift 749 229 beschrieben, durch Anzapfungen
oder durch Öffnungen in den Kabelmantel eingeführt und danach polymerisiert werden.
Vorzugsweise wird jedoch vorher ein Lösungsmittel zur Lösung der Imprägnierung verwendet.
Um der Isolation der Adern 2, 3, 4 das Lösungsmittel zuzuführen, «erden Nippel 21,_
22 (Fi:g. 8), vorzugsweise Kupfer-Kadmium-Nipp:el, ungefähr 75 cm von dem Lötwulst
13 beiderseits der Muffe im Kabelmantel angeordnet. Die nicht dargestellten Kühlbehälter
werden dann mit einem Material, wie z. B. Kohlensäureschnee, gefüllt und in die
in Fig. 8 dargestellte Anordnung angebracht. Die Anordnung nach Fig. 8 kann man
in drei Teile aufteilen, in die mit 23 bezeichneten Einrichtung zur Zuführung des
Lösungsmittels, die aus einem Behälter 24 besteht, der mit dem Nippel 21 durch einen
Gummischlauch 25 od. dgl. verbunden ist und eine Regelvorrichtung 6 für den Zufluß
besitzt. Der z-.-: eite Teil der in Fig. 8 dargestellten Einrichtung ist die mit
27 bezeichnete Aci!a,be zur Entfernung und Kondensation des Lösungsmittels, die
einen n:: dem Nippel 2-2 durch einen Gummischlauch 29 od..dgl. verbundenen Kondensator
28 mit einer Regeleinrichtung 30 enthält. Zur Sammlung des Kondensationsproduktes
32 dient ein Gefäß 31. Von diesem Gefäß 31 führt eine Röhre 33 zur Evakuierungsanlage
34. Der dritte Teil nach Fig. 8 ist die Anordnung zur Beh Heizung der :Muffe, die
aus einer Wicklung 35 besteht, welche an die Sekundärseite eines Transformators
36 angeschlossen ist. Dieser wird über eine Regeleinrichtung 37 von einer geeigneten
Spannungsquelle, z. B. dem Netz 38, gespeist.
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Bevor das Lösungsmittel dem Kabel zugeführt wird, muß die Muffe in
der beschriebenen Weise bis auf ungefähr i io° .geheizt werden. Der Behälter 24
wird mit dem Lösungsmittel, beispielsweise kristallisierbarem Benzol, gefüllt, und
wenn das Kabel ausreichend abgekühlt ist, was in nicht weniger als einer halben
Stunde der Fall ist, läßt man das Benzol durch den Eingangsnippel2i eintreten und
durch den Ausgangsnippel 22 in das Gefäß 31 abfließen, bis das Benzol am Ausgangsnippel
22 klar ist. Je nach Bedarf wird ,die Evakuierungsanlage 34 in Tätigkeit gesetzt.
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Nachdem das Benzol am Ausgangsnippel 22 klar geworden ist, d. h. nach
Entfernung des größten Teils des Öls, wird die Zuführungseinrichtung abgenommen
und das Benzol im Kabel verdampft, so daß die Imprägnierung der Isolation mit Styrol
erfolgen kann. Der Behälter 24 wird dann mit Styrol gefüllt, welches man in das
Kabel fließen läßt, bis klares Styrol am Ausgangsnippel 22 austritt. Danach wird
der Ausgangsnippel geschlossen und ein Druck von ungefähr 0,35 kg/cm2 für eine Dauer
von 72 Stunden an den Behälter 24 gelegt. Während dieser Zeit wird die Muffe zur
Polymerisation des Styrols auf ungefähr i2o° geheizt. Danach werden die Einfüll-,
Heiz- und Ablaufeinrichtung sowie .die Nippel 21 und 22 entfernt, und der Bleimantel
wird =geschmolzen.
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Nach Beendigung dieses Verfahrens ist in dem Kabel eine Styrol-Metall-Sperre
vorhanden. In Fig. 9, welche einen Querschnitt .der fertigen Sperre zeigt, sind
2; 3, 4 die Adern, 39, 40, 41 die einen Teil der Sperre bildende, mit polymerisiertem
Styrol imprägnierte Kabelisolierung, 44 ist der metallische Teil der Sperre, der
den Teil des Raumes innerhalb der Muffe i ausfüllt, der nicht von .dem Styrol eingenommen
wird.
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An Hand der folgenden Abbildungen soll die Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens auf die Herstellung einer Metali-Styrol-Verbindungsstelle in einem dreiadrigen
H-Kabel erläutert werden (Fig. io bis 14).
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Die den Fig. i bis 9 entsprechenden Teile sind in den folgenden Abbildungen
mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet.
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Bei der Herstellung der Verbindungsstelle werden die Vorarbeiten und
die Verbindung der Leiter in der üblichen Art ausgeführt. Es soll jedoch erwähnt
werden, daß es vorteilhaft ist, Verbindungszwingen zu verwenden, die einen Mittelteilbesitzen,
um jede Möglichkeit des Durchfließens von Imprägniermasse an den Adern zu verhindern.
Die Aderisolation an der Verbindungsstelle wird durch Aufbringen von imprägnierten
Papierstreifen in der üblichen Weise und Umhüllung mit H-Kab-1-papier und Bleifolie
vervollständigt. Bei Fig. iö werden die Adern 2, 3, 4 durch die Abstandshalter 6,
7, 8 im richtigen Abstand zur Muffe i ;gehalten. Diese liegen in der im Zusammenhang
mit Fig. 4 beschriebenen Art auf der Isolation der Adern. Es sind besondere Teile
42 vorgesehen, die so geformt sind, daß sie frei über die Aderisolation 2. 3, 4
gleiten können. Diese Teile sind in Fig. ii und 12 dargestellt, wobei sie mit Nippeln
43 verlötet sind, die in die oben offene Muffe hineinragen.
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Bei einer Verbindungsstelle ist die Muffe i vorzugsweise wesentlich
anders ' au.sgebildet als bei der Herstellung einer Sperre. Die Verbindungsmuffe
i kann ein rohrförmiges Teil mit Öffnungen 15, 16, 17 sein. Sie ist jedoch nicht
in der Längsrichtung aufgeschlitzt, weil sie über die Kabeladern gezogen werden
kann, bevor die Verbindung der Adern hergestellt ist. Nachdem die richtige Lage
der Muffe durch Lötwulste 13 _ gesichert ist, kann das Metall, wie vorher bei der
Herstellung einer Sperre beschrieben, durch die Öffnungen 15 und 17 eingefüllt werden,
so daß es die verbundenen Adern 2, 3, 4 umgibt. Dänn kann die Styrolimprägnierung,
wie in der Patentschrift 7o2137 beschrieben, du.rchg,eführt werden. Vorzugsweise
wird jedoch ein Lösungsmittel, wie z. B. Benzol, zur Auflösung der Imprägnierung
benutzt.
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Der nächste Schritt bei der Herstellung der Verbindungsstelle ist
der, daß man das Lösungsmittel durch die Adern fließen läßt. Dies wird mit Hilfe
der in Fig. 13 dargestellten Vorrichtung vorgenommen, die der vorher beschriebenen
sehr ähnlich ist.
Die Beheizung der Muffe i .erfolgt dabei durch
die in Fig._ i4 dargestellte Anordnung. Für ungefähr 15 bis 2o Minuten wird
über die Nippel 2.i und 22 (Fig. 13) die Verbindungsstelle unter Vakuum gesetzt.
Danach läßt man das Benzol durch eine isolierte Ader, beispielsweise die Ader 2,
fließen, bis das Benzol klar durchfließt. Dann wird die zweite und dritte Ader in
gleicher Weise behandelt. Das Benzol wird durch die Nippel 43 zugeführt. Dann läßt
man alle drei Adern 2, 3 und 4 kurzzeitig gemeinsam durchspülen. Danach kann das
Styrol den Adern in ähnlicher Weise wie das Benzol zugeführt werden, indem man das
Styrol zunächst durch jede der Adern nacheinander fließen läßt und-dann durch alle
Adern zusammen. Darauf kann die Polymerisation vorgenommen werden, indem span die
Verbindungsstelle für ungefähr 6o Stunden mittels der Heizwicklung auf ungefähr
i20° heizt. Hierauf werden die Nippel entfernt, die Öffnungen im Kabelmantel werden
ausgefüllt oder verschmolzen und die Einfüllöffnungen in der Mitte der Verbindungsstelle
mit einem Lötwulst überzogen. Nachdem die Zuführung-des Styrols zur Aderisolation.
beendet ist, werden die Nippel 43 entfernt, indem man sie entsprechend erhitzt und
die Öffnungen mit Metall ausfüllt. Die Anschlüsse 42 bleiben jedoch in dem Metall
eingebettet.
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Bei einem anderen Verfahren zur Herstellung der Aderisolation an einer
Verbindungsstelle oder einem Endverschluß können mit einem geeignetem Compound imprägnierte
Papierstreifen mit unpolymnerisiertern Styrol oder einem anderen geeigneten monomeren
Material wenige Stunden vor dem Aufbringen des Papiers auf die Verbindungsstelle
oder denEndverschluß getränkt werden. Bei diesemVerfahren können beträchtliche Mengen
des Compounds,. der die ursprüngliche Imprägnierung der Papierstreifen bildet, wie
z. B. ein Polychlornaphthalinwachs, durch das Styrol oder ein anderes monomeres
Mittel aufgelöst werden und der übrigbleibende Compound wird mit dem monomeren Material
gesättigt. Verwendet man dann das bereits beschriebene Verfahren nach dem Patent
702,137
in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung, so lassen 'sich hervorragende
Ergebnisse erzielen. Wenn gewünscht, kann die verzögernde Wirkung des restlichen
Compounds auf die Polymerisation dadurch auf ein Minimum herabgesetzt oder neutralisiert
werden, daß man dem monomeren Material ein Beschleunigungsmittel zusetzt, bei der
Verwendung von Styrol z. B. ein organisches Peroxyd, wie Benzol-Peroxyd, von dem
ein Zusatz bis zu i % sehr wirkungsvoll ist.
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Andererseits kann die Isolation der Adern an einer Verbindungsstelle
oder einem Endverschluß durch Verwendung vorpolymerisierten Papiers hergestellt
werden, das .nach den Angaben der britischen Patentschrift 454 923 behandelt ist.
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Auf die oben beschriebene Weise wird die Sperre zuerst in der Aderisolation
gebildet, indem man die vorpolymerisierten Papierstreifen verwendet, worauf die
Aderzwischenräume, wie vorher beschrieben, mit Metall oder einer anderen geeigneten
Verguß,masse ausgefüllt werden.
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Eine andere Möglichkeit zur Herstellung der Aderisolation besteht
in der Verwendung von Papierstreifen, die mit einem geeigneten stabilisierten monoaperen
Material imprägniert sind, wie z. B. mit monomerem Styrol imprägnierte Papierstreifen,
bei denen das Styrol durch Zusatz eines kleinen Prozentsatzes Chinon stabilisiert
ist. Hierdurch wird die Polymerisation verhindert. Der Vorteil des Chinons als Stahiflisierungsmitte#l
für derartige Streifen besteht darin, daß die stabilisierende Wirkung des Chinons
durch Erhitzen im wesentlichen beseitigt wird, ohne daß ein Teil des Chinons verdampft;
so daß die Bildung vors Hohlräumen im wesentlichen vermieden ist.