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Elektrisches Hochspannungskabel Bei den heute gebräuclilichen Hochspannungskabeln,
deren aus Papier, Kunststoffolien od. dgl. gewickelte Isolierung unter überdruck
gehalten wird, hat man zwei grundsätzlich verschiedene Arten zu unterscheiden. Bei
der einen Bauart ist das Druckmittel von der üblicherweise getränkten Isolierung
durch eine drucknachgiebige, aber für Gase und Flüssigkeiten undurchlässige- Zwischenwand
getrennt. Mit dieser Zwischenwand ist die isolierteKabelseele mit Spiel innerhaffieines
druckfesten Rohres angeordnet, und der verble * ibende Hohlraum dieses Rohres,
der sich außerhalb des elektrischen Feldes befindet, ist- mit' einem gasförmigen
oder flüssigen Druckmittel gefüllt. Das Druckmittel ist sämit elektrisch nicht beansprucht,
und sein Druck wird durch die genannte Zwischenwand auf die Isolierung des Kabels
übertragen. Bei der anderen Bauart steht das Druckmittel mit der gewickelten Isolierschicht
des Kabels unmittelbar in Berührung. Das Druckmittel bildet also selbst einen Teil
des Dielektrikums. Auch hier kann außer dem Druckmittel ein Tränkmittel vorhanden
sein, das aber möglichst einen so hohen Stockpunkt haben soll, daß es bei der Betriebstemperatur
des Kabels nicht fließt. Dies ist erforderlich, damit das Tränkmittel den Durchgangsquerschnitt
für das Druckmittel nicht verstopft und somit die Beweglichkeit des Druckmittels
in Längsrichtung des Kabels nicht unterbindet. Wird dabei ein gasförrligeg Druckmittel
verwendet, so
spricht man von einem Gasinnendruckkabel. Die Gasinnendruckkabel
lassen naturgemäß bei weitem nicht die hohen elektrischen Potentialgradienten erreichen,
die bei der oben an erster Stelle beschriebenen Kabelbauart mit Sicherheit beherrscht
werden können.
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Außer diesen ausgeprägten Bauarten sind naturgemäß verschiedene weitere
Formen möglich. So ist z. B. bekannt, die -Isolierung eines Kabels aus zwei
Teilen aufzubauen, von denen der innere Teil mit einem Tränkmittel gefüllt ist,
das einen so hohen Stockpunkt hat, daß es bei der Betriebstemperatur des Kabels
nicht fließt, und von denen der konzentrisch darüber angeordnete äußere Teil mit
einem Gas bei normalem oder erhöhtem Druck gefüllt ist. Hierbei kann aber dieses
Gas durch Diffusion sowie durch zufällig vorhandene oder entstehende Lücken auch
in den inneren Teil der Isolierung gelangen, weshalb dieses Kabel sich auch bei
erhöhtem Gasdruck in elektrischer Hinsicht kaum besser als ein Gasinnendruckkabel
verhält.
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Weiterhin ist ein Kabel bekannt, dessen Isolierung aus zwei durch
eine undurchlässige Zwischenwand getrennten konzentrischen Teilen besteht, die beide
wie die Isolierung eines Ölkabels mit Öl getränkt sind und durch Ölkanäle
mit Öl
gefüllt gehalten werden. Dieses Kabel kommt je-
doch ebenso wie
ein Ölka#el ohne Ölausgleichsbehälter nicht aus, es sind sogar für den inneren Teil
und für den äußeren Teil der Isolierung getrennte Ölausgleichsbehälter notwendig.
Außerdem ist dieses Kabel, da die Ölausgleichsbehälter in vergleichsweise kurzen
Abständen angeordnet sein müssen, . zur Überbrückung von breiten Flüssen
oder Meeresarmen wenig geeignet.
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Das Hochspannungskabel nach der Erfindung besitzt ähnlich wie die
geschilderten Kabelbauarten eine unter Überdruck gehaltene gewickelte Isolierung.
Erfindungsgemäß besteht aber diese Isolierung aus einem vollständig mit einem Tränkmittel
gefüllten inneren Teil und einem konzentrisch darüber angeordneten, mit Druckgas
ge-
füllten äußeren Teil, und diese beiden Teile sind durch eine drucknachgiebige,
aber für Gase und Flüssigkeiten undurchlässige Zwischenwand getrennt. Das Kabel
gleicht somit im äußeren Teil der Isolierung einem Gasinnendruckkabel, und die isolierende
Druckgasfüllung dieses äußeren Teiles dient gleichzeitig dazu, den vollständig mit
Tränkmittel gefüllten inneren Teil der Isolierung unter Druck zu halten. Dadurch
sind auch für diese mehrteilige Isolierung keine höheren Aufwendungen notwendig
als bei einem üblichen Gasinnendruckkabel. In elektrischer Hinsicht verhält sich
aber das Kabel nach der Erfindung wesentlich besser, weil der elektrisch am höchsten
beanspruchte innere Teil der Isolierung 'infolge seiner vollkommenen Tränkmittelfüllung
elektrisch hochwertiger ist als der mit Druckgas gefüllte äußere Teil.' Die zwischen
den beiden Teilen der Isolierung angeordnete trennende Zwischenwand, die vorteilhaft
als dünne nahtlose Metallhülle, beispielsweise aus Blei oder Aluminium, ausgebildet
sein kann, ist vorzugsweise zwischen den angrenzenden Lagen der beiden Isolierungsteile
fest anliegend eingebettet, um bei den Tempetaturspielen der Kabelisolierung und
den dadurch bedingten wechselnden Ausdehnungen und Zusammenziehungen -dem Entstehen
von Falten in der Zwischenwand vorzubeugen.
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Im folgenden sei das Kabel nach der Erfindung an Hand der Zeichnung
erläutert, welche ein Aus,-führungsbeispiel des Kabels schematisch im Schnitt darstellt.
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Es bezeichnet i den Leiter des Kabels, der eine schwach ovale Form
oder eine andere unrunde oder eine kreisrunde Querschnittsform haben kann, 2 den
inneren Teil und 3 den äußeren Teil der Isolierung, 4 die zwischen beiden
Teilen angeordnete trennende Zwischenwand und 5 den Kabelmantel. Der innere
Teil 2 und der äußere Teil 3 der Isolierung sind aus Bändern 6 gewickelt,
die aus Papier oder aus Kunststoffolie, z. B. aus Polystyrol, bestehen können. Der
Teil 2 der Isolierung ist mit einem bei normaler Temperatur flüssigen bis zähflüssigen
Öl oder einer entsprechenden 01-Masse-Mischung restlos getränkt. Die im äußeren
Teil 3 der Isolierung verwendeten Bänder 6 sind im Fall von Papier
vorteilhaft mit einem auch bei der Betriebstemperatur des Kabels noch plastischen
bis zähflüssigen Tränkmittel getränkt. Es können -hierfür vorgetränkte Bänder
verwendet werden, doch ist es auch möglich, die Bänder nach dein Wickeln nach Art
der Isolierung eines sogenannten Trockenkabels mager zu tränken. Über dem Leiter
i, auf beiden Seiten der trennenden Zwischenwand 4 sowie an der Oberfläche des äußeren
Isolierungsteiles 3 ist je eine Schicht 7 aus einem Stoff von
erhöhter elektrischer Leitfähigkeit, z. B. aus einer oder wenigen Lagen aus rußgefülltem
Papier od. dgl., nngeordnet. Diese Lagen # dienen auf der Innen- und Außenfläche
der Isolierung zur Feldbegrenzung, zu beiden Seiten der trennenden Zwischenwand
4 außerdem als Polster für die zwischen den Teilen 2 und 3 der Isolierung
fest eingebettete Zwischenwand. Auf der Außenfläche des Isolierungsteiles
3 sind als Abstandhalter die in <>ffener Schraubenlinie gewickelten Drähte
8 angeordnet zur Bildung eines freien Strömungskanales 9 für das Druckgas
unter dem Kabelmantel 5.
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Die trennende Zwischenwand,4 kann, da sie zwischen den beiden Teilen
2 und 3 der Isolierung fest eingespannt ist, den durch die wechselnden Temperaturen
bedingten Volumenänderungen der inneren Isolierung 2 nur in sehr begrenztem Maße
folgen. Diese Volumenänderungen beruhen aber in der Hauptsache auf den Wärmedehnungen
des Tränkmittels. Es ist deshalb wichtig, in dem unter der Zwischenwand 4 befindlichen
Teil der Kabelseele den Tränkmittelanteil auf ein Minimum zu verringern. Zu diesem
Zweck werden in dem inneren Teil 2 der Isolierung vorzugsweise undurchlässige Kunststoffbänder
oder durch starkes Kalandrieren
wenig saugfähig gemachte Papiere
verwendet. Außerdem empfiehlt es sich, dem Leiter i einen möglichst hohen Füllfaktor
zu geben, z. B. indem man ihn durch Walzen oder Hämmern stark verdichtet,
um so auch den Tränkmittelanteil im Leiter selbst nach Möglichkeit zu verringern.
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Um eine möglichst gute Ausnutzung der Isolierstoffe der beiden Teile
2 und 3 der Isolierung zu gewährleisten, empfiehlt es sich, diese beiden
Teile so zu bemessen, daß die elektrische Beanspruchung in der Isolierung an der-
Leiteroberfläche und in der Isolierung.an der Außenfläche der trennenden Zwischenwand
4 den gleichen Sicherheitsgrad aufweisen.
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Die zwischen dem äußeren Teil 3 der Isolierung und dem Kabelmantel
5 als Abstandhalter eingelegten Drähte 8 haben -vorteilhaft einen
kreisabschnittsförmigen Querschnitt und sind zweckmäßig derart angeordnet, daß sie
mit ihrer flachen Seite auf der' Kabelseele aufliegen. Sie können z. B. aus Kupfer
oder Aluminium bestehen.
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Der Kabelmantel 5, beispielsweise ein Aluminiummantel, ist
vorteilhaft auf die abstandhaltenden Drähte 8 derart fest aufgepreßt, daß
eine gegenseitige Verschiebung zwischen Um Kabelmantel und den einzelnen Teilen
der Kabelseele infolge von unterschiedlichen Wärmedehnungen dieser Teile nicht möglich
ist. Dies ist wichtig, um in den Muffen und Endverschlüssen Längenänderungen der
einzelnen Teile des Kabels infolge von Temperaturänderungen zu vermeiden.