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Elektrisches Hochspannungskabel mit metallischem Strahlungsschutz
Bekanntlich werden sowohl Mehrleiter- als auch Einleiterhochspannungskabel vielfach
mit einer Schirmung an der Oberfläche der isolierten Adern versehen. Bei Mehrleiterkabeln
ist die Hauptaufgabe der Schirmung, die Zwickelräume feldfrei zu machen, bei Einleiterkabeln
wird bezweckt, Hohlräume zwischen Aderoberfläche und Bleimantel elektrisch unschädlich
zu machen.
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Es liegt auf der Hand, daB die Metallisierungen ihre Aufgabe nur dann
gut erfüllen, wenn sie satt auf der Ader aufliegen, d. th. e-inen guten elektrischen
Kontakt mit der Ader aufweisen..
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Bei den zur Zeit verwendeten Kabeln mit Papierisolierung und Öl- bzw.
Massetränkung verwendet man entweder perforierte Aluminium- oder Kupferbänder von,
etwa 1/lo rnm Stärke, die mit geringem Windungsabstand wendelförmig auf die Isolierung
aufgewickelt sind, oder Papiere, auf die eine dünne Metallfolie von einigen hundertstel
Millimeter Stärke aufgeklebt ist. Solche Papiere, die ebenfalls perforiert sind,
werden im Gegensatz zu den Metallbändern durchweg .mit Überlappung aufgewickelt,
d. h. derart, daB die nachfolgende Bandwindung den Rand der vorhergehenden um einige
Millimeter überdeckt.
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Metallisierungen der einen oder anderen Art werden nunmehr seit Jahrzehnten
verwendet und haben sich für die genannten Kabel bestens bewährt, da
sie
einen ausreichenden elektrischen Kontakt (»diel@ektrische Verlötung«) mit der Aderoberfläche
gewährleisten.
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Es ist nun bekanntgeworden, an Stelle von Papieren Folienmaterial
für die Isolierung von Kabeln zu verwenden, deren Stärke nur etwa 1/1o bis 1/s der
bei imprägnierten Kabeln üblichen Papierstärke beträgt. Saldhe Folien besitzen gegenüber
imprägnierten Papieren den Vorzug einer höheren spezifischen Durchschlagsfestigkeit,
so daß man also bei Anwendung solcher Materialien an sich höhere Beanspruchungen
zulassen könnte. Um bei diesen höheren Beanspruchungen Schwierigkeiten auf Grund
von Glimmentladungen in Hohlräumen der Isolierung zu vermeiden, ist es bereits vorgeschlagen
worden, die Folien nicht wendelförmig als schmale Bänder aufzuwickeln, sondern sie
im Längsbedeckungsverfahren spiralig um den Leiter herumzulegen. Auf diese Weise
wird die große Anzahl von Stoßstellen, diie eine radiale Höhe von etwa Folienstärke
besitzen, vermieden.
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Versieht man nun eine solche Isolierung mit einer Schirmung der üblichen
Art, so stellt man' fest, daß der Glimmbeginn bei einer unerwartet niedrigen Spannung
liegt. Dies trifft auch noch zu, wenn man Bänder einer weit geringeren Stärke wählt
und diese nach den üblichen Verfahren. um die Ader wickelt. ja auch dann liegen
Schwierigkeiten bezüglich eines allzu niedrigen Glimmbeginns vor, wenn man Folienbänder
mit aufkaschierten dünnen Metallfolien oder auf ähnliche Art 'hergestellten Metallbelegungen
verwendet und diese in bekannter Weise als dielektrischen Abschluß einer Isolierung
aufbringt.
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Weggen dieser Schwierigkeiten ist es nicht möglich, die Isolierung
aus Folienmaberial dielektrisch so hoch zu beanspruchen, wie es auf Grund ihrer
hohen Durchschlagsfestigkeit bzw: auf Grund der Freiheit von Hohlräumen größerer
radialer Abmessungen möglich wäre. Um dies zu erreichen, muß nach angestellten Versuchen
eine Metallisierung gewählt werden, die entsprechend der höheren an sich zulässigen
Beanspruchung einen weit innigeren dielektrischen Kontakt mit der Isolierung aufweist.
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Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, bei Kabeln mit dner Isolierung
aus spiralig gewickelten dünnen Folien als Strahlungsschutz eine M.etallisierung
zu verwenden, die in äußerst dünner Schicht von vornherein auf den die Isolierung
bildenden Folien!bändern selbst angebracht ist. Die Metallisieru.ng kann in an -sich
bekannter Weise entweder nach dem Prinzip der Kaühodenzerstäubung oder nach dem
Prinzip des Aufdampfens erzielt werden. Das erste Verfahren hat den Vorteil, sehr
homogene Schichten zu gewährleisten, jedoch den Nachteil eines relativ `hohen Aufwandes.
Das zweite Verfahren gestattet, die Adern bzw. die Folienbänder unter einem geringen
Aufwand ausreichend homogen mit großer Geschwindigkeit in einem Durchzugsverfahren
zu metallisieren. Schichten dieser Art haben eine Dicke von wenigen ,u, so d@aß
man also mit der Mi'.krometerschraube bei Folien von etwa 2o bis 30,u Stärke kaum
einen Unterschied zwischen den urmetallisierten und metallisierten Folien feststellen.
kann.
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Um eine Beschädigung dieser dünnen Metallisierung zu vermeiden, kann
oberhalb dieser Metallisierung, die also den eigentlichen d:ielektrischen Abschluß
der Ader darstellt, eine zweite Metallisierung, beispielsweise in Gestalt einer
dünnen Metallfolie, aufgelegt oder aufgewickelt werden.
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Da eine Isolierung aus Folien unter Umständen, insbesondere bei scharfer
Biegung und größerem Leiterdurchmesser, zur Faltenbildung neigt und sich deshalb
dort, wo die Falten entstehen, schwach vom Leiter abhebt, ist es angezeigt, auch
die innere Begrenzung der Isolierung, die der Leiteroberfläche zugekehrt ist, in
der angegebenen Weise zu metallisieren.
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Daß man bei Litzenleitern auf eine Metallisierung an dieser Stelle
nicht verzichten kann, liegt auf der Hand, weil es ja hier notwendig ist, die relativ
großen Lücken zwischen den Leiterdrähten feldfrei zu machen. Würde man wie üblich
eine dünne Metallfolie wählen, die als erstes um den Leiter herumgelegt oder aufgewickelt
würde, so wären zwar die groben Hohlräume zwischen den Leiterdrähten hierdurch elektrisch
ausgeschaltet. jedoch würden wegen des mangelhaften dielektrisc'hen Kontaktes einer
solchen: metallischen Folie mit der Folienisolierung zwischen jener und der Fodienisolierung
Hohlräume, wenn auch geringerer Abmessungen, verbleiben bzw. bei. Biegungen entstehen.
Die Schwierigkeiten werden behoben durch Anwendung einer auf die Folie aufgedampften
Metallisierung.
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Eine vorteilhafte Wirkung einer solchen Metallisierung ergibt sieh
aber wider Erwarten nicht nur bei Litzenleitern, sondern auch bei Massivleitern,
offenbar deshalb, weil auch !hier ein, wenn auch nur schwächeres Abheben der Isolierung
vom Leiter bei Biegungen stattfinden kann.
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Fig. r zeigt beispielsweise ein Kabel gemäß der Erfindung. a bedeutet
hierbei den Leiter (Seil- oder Massivleiter), b eine Isolierung aus mehreren um
den Leiterherumgelegten Folienschichten, cl und c. die auf das Isoliermaterial aufgedampften
Metallisierungen äußerst geringer Wandstärke, d eine weitere Metal.lisierung aus
einem dünnen Metallband bzw. einer Metallfolie bzw. einer Folie mit aufkaschierter
Metallfolie. Die Metallfolie d hat die Aufgabe, die hauchdünne aufgedampfte Metallisierung
vor Beschädigungen zu schützen und weiterhin den Zweck, den metallischen Kontakt
zwischen der dünnen aufgedampften Metallisierung sowie dem Bleimantel zu vermitteln.
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Um die erstrebte hohe Glimmspannung des Kabels zu erreichen, kann
im vorliegenden Falle die Metallisierung beispielsweise so vorgenommen: werden,
daß, wie Fig. a zeigt, das zur Isolierung verwendete Folienband an den Stellen e
und f durch Aufdampfen einer Metallschicht, beispielsweise Zinkschicht, metallisiert
wird. Die Breite der Metallisierung bei e wird zweckmäßig etwas größer gewählt als
dem Leiterumfang entspricht. Sie befindet
sich auf der dem Leiter
zugekehrten Seite der Isolierfolie. Die Breite der Metallisierung bei f ist zweckmäßig
auch wiederum etwas breiter als der Aderumfang gewählt.
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Bei dem vorhergehenden Beispiel befindet sieh 'die eine Metallisierung
auf der einen, die andere auf der anderen Folienseite. Es kann unter Umständen vorteilhaft
sein, wenn die eine oder andere Metallisierung um den Rand der Folie 'herumgreift,
also das Band in gleicher oder verschiedener Breite beidseitig metallisiert ist.
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Je nach den Umständen, d. ih. je nach dem Leiterdurdhmesser, der geforderten
Biegsamkeit, der Isolierstärke, der zugelassenen Beanspruchung kann eine Metaldisierung
an der Aderoberfläche ausreichen.,Unter Umständen ist es jedoch, wie bereits angegeben,
zweckmäßig, sowohl am Leiter als auch an der Aderoberfläche eine Metallisierung
der angegebenen Art zu verwenden. Zuweilen kann es jedoch auch angezeigt sein, außer
diesen beiden Begrenzungsschichten noch Zwischenschichten zu verwenden. Bei Sektorkabeln
beispielsweise wird hierdurch in bekannter Weise eine Feldvergleichmäßigung erreicht.
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Schließlich kann es von Vorteil sein, im Hinblick auf den Schutz der
Stationen in den Kabeln durch entsprechende Bemessung des Widerstandes der Schicht
oder der Schichten eine Wanderwellenverschleifurng und Dämpfung zu bewirken. Die
Regelung des Widerstandes kann beispielsweise durch die Veränderung .der Durchzugsgeschwindigkeit
beim Aufdampfen bzw. die Veränderung der in der Zeiteinheit verdampften Metallmenge
bei gegebener Durc'hzugsgeschwindigkeit erreicht werden.
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Zusammenfassend kann also gesagt werden, daß man in den Genuß der
Vorteile, die dünne Isolierfolien bei Kabeln bringen, erst dadurch kommt, daß man
bei solchen Folien eine der hohen, an sich zulässigen Beanspruchung entsprechende
Metal.lisierung verschwindender -Schichtstärke von innigstem Kontakt mit der Isolierfolie
anwendet, wie- es gemäß der vorstehenden Erfindung vorgeschlagen wird.