DEP0001602BA - Elektrisches Starkstromkabel - Google Patents

Description

Elektrische Starkstromkabel besitzen meist eine aus dünnen Isolierstoffbändern, in der Regel Papier, geschichtete Isolierung, die mit mehr oder weniger zähflüssigen Massen getränkt bzw. gefüllt ist. Diese Massen haben den Nachteil eines verhältnismäßig hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Es besteht daher die Gefahr, dass infolge Erwärmungen im Betrieb der Kabelmantel durch die Masseausdehnung über seine Elastizitätsgrenze hinaus ausgeweitet wird, so dass er bei Wiederabkühlung nicht mehr in der lage ist, der Volumenverminderung der Isolierung zu folgen. Es entstehen dann unter dem mantel bzw. unter der Isolierung Hohlräume, die Ursache von Durchschlägen werden können. Man ist deshalb bei Massekabeln bestrebt, den Tränkmaßeinhalt der Isolierung möglichst klein zu halten, um das Wärmedehnungsspiel des Kabels weitgehend zu begrenzen. Andererseits wird bei den bekannten Ölkabeln für die Tränkung ein dünnflüssiges Öl verwendet, dem durch Anordnung von Längskanälen innerhalb oder neben den leitern die Möglichkeit eines Fließens in Längsrichtung des Kabels zu besonderen Druckausgleichgefäßen geschaffen ist. Dies ist aber mit einer Erhöhung der Herstellungs-, Anlage- und Betriebskosten verbunden.

Die Erfindung schafft nun eine Möglichkeit, bei Starkstromkabeln den Volumenanteil des Dielektrikums weitgehend herabzusetzen, so dass das Wärmedehnungsspiel so weit begrenzt ist, dass die Entstehung von Hohlräumen innerhalb des Mantels nicht mehr zu befürchten ist. Es können daher nach der Erfindung elektrische Starkstromkabel ohne Anwendung besonderer Maßnahmen hergestellt werden, die trotzdem allen Anforderungen an Betriebssicherheit genügen.

Die Leiter elektrischer Kabel sind bisher meist aus Kupfer hergestellt worden. In neuerer Zeit wird das Kupfer häufig auch durch Aluminium ersetzt. Dabei wird stets entsprechend den geltenden Vorschriften ein Aluminium mit einer Leitfähigkeit von 36 S bei einem Reinheitsgrad von 99,5% verwendet. Ein solches Aluminium hat eine Festigkeit von mindestens 7 bis 9 kg/qmm. Dies macht bei Querschnitten von 50 mm(exp)2 aufwärts ebenso wie bei Leitern aus Kupfer eine Unterteilung des Leiterquerschnitts erforderlich, um die für die Herstellung und Verlegung der Kabel nötige Biegsamkeit der Leiter zu gewährleisten.

Gemäß der Erfindung wird nun für die Leiter elektrischer Starkstromkabel ein Aluminium mit einem Reinheitsgrad von mindestens 99,99% und einer Leitfähigkeit von 37,8 S bei einer Festigkeit von etwa 4-5 kg/qmm verwendet. Einerseits gestattet die erhöhte Leitfähigkeit eines solchen Reinstaluminium eine Verminderung des Querschnitts und somit des Durchmessers der Leiter gegenüber solchen aus dem bisher üblichen Leitaluminium. Der wesentliche, bis jetzt jedoch noch nicht erkannte Vorteil, liegt aber in den mechanischen Eigenschaften des Aluminiums. Die geringere Festigkeit bzw. höhere Dehnung und größere Verformbarkeit des erfindungsgemäß gewählten Reinstaluminiums ermöglicht es, entgegen der bisher nötigen Aufteilung für Leiter mit einem Querschnitt von 50 qmm aufwärts auch massive Einzeldrähte zu verwenden. Dadurch wird nicht nur der

Durchmesser der Leiter weiterhin herabgesetzt, sondern es werden vor allem auch alle Hohlräume innerhalb der Leiter vermieden, wodurch der Tränkmasseinhalt des Kabels beträchtlich verringert wird. Daneben ergibt sich der, insbesondere bei Kabeln für höhere Betriebsspannungen, wichtige Vorteil einer glatten Leiteroberfläche. Vorzugsweise werden dabei die Leiter in an sich bekannter Weise in Sektorform hergestellt, wodurch bei Mehrleiterkabeln der Kabelquerschnitt besser ausgefüllt und die Wickelräume verkleinert werden, wodurch sich eine weitere Herabsetzung des Tränkmasseinhalts des Dielektrikums ergibt.

Zur weiteren Verbesserung der Starkstromkabel im Sinne der Erfindung empfiehlt es sich, für den Ausbau der Isolierung ein möglichst dünnes Natron-Zellulosepapier hoher dielektrischer Festigkeit mit einer Einzeldicke von höchstens 100 (my) zu wählen, um die Schichtstärke der Isolierung möglichst dünn halten zu können.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines solchen Kabels gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt die Zeichnung ein Dreileiter-Zwickelölkabel. Die Leiter 1 sind erfindungsgemäß in Form eindrähtiger Sektorleiter aus Reinstaluminium mit einem Reinheitsgrad von 99,99% bei einer Leitfähigkeit von etwa 4 bis 5 kg/qmm hergestellt. Jeder Leiter trägt eine Isolierung 2, die aus Natron-Zellulosepapier mit einer Stärke von höchstens 100 (my) aufgebaut ist und deren Dicke sich nach der jeweiligen Betriebsspannung des Kabels richtet. Das Kabel besitzt einen Mantel 3, der beispielsweise aus technisch reinem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen kann und über dem nicht dargestellte Schutzschichten, Bewehrungen oder Panzerungen vorgesehen werden können. Die Zwickelräume 4 zwischen den Leitern, die durch die sektorförmige Gestaltung der Leiter verhältnismäßig klein gehalten sind, sind nur mit Öl ausgefüllt und dienen als Längskanäle zur Fortleitung dieses zur Tränkung der Isolierung verwendeten dünnflüssigen Öls, um ihm bei Erwärmungen eine Wanderung zu den in Abständen längs der Kabelstrecke angeordneten Druckausgleichgefäßen zu ermöglichen.

Es ist weiterhin auch schon bekannt, elektrischen Kabeln eine von der Kreiszylinderform abweichende Gestalt zu geben, um die Zwickelräume möglichst zu verkleinern und damit den Kabelumfang zu verringern, wodurch das Gewicht des Kabelmantels herabgesetzt wird. Gemäß weiterer Erfindung kann nun ein Kabel mit massiven Leitern aus Reinstaluminium dadurch weiter verbessert werden, dass der Mantel unrunde Form erhält und die Leiter so verformt werden, dass sie den Mantel möglichst ohne Zwickelräume voll ausfüllen. Dadurch wird der Tränkmasseinhalt des Kabels so weit verringert, dass der Mantel in die Lage versetzt wird, dem Wärmedehnungsspiel des Dielektrikums durch mehr oder weniger starke Auswölbung seiner abgeflachten Seiten elastisch zu folgen, ohne bleibende Dehnungen zu erleiden. Falls für den Aufbau der Isolierung anstelle von Papier nicht-saugfähige Isolierstoffe, wie z.B. Folien aus Triazetat o.dgl. gewählt werde, kann der Tränkmasseinhalt des Kabels weiterhin bis auf ein Minimum gesenkt werden.

In Fig. 2 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines solchen dreiadrigen Kabels dargestellt. Die Leiter 11, die erfindungsgemäß aus einem Reinstaluminium mit einem Reinheitsgrad von 99,99% bestehen und als eindrähtige massive Leiter ausgeführt sind, sind so verformt, dass sie den Mantel 13 möglichst satt ausfüllen, so dass die Zwickelräume 14 auf ein Minimum beschränkt sind. Die Isolierung 12 der Einzelleiter ist damit zweckmäßig aus nicht-saugfähigen Kunststofffolien aufgebaut.

Der Mantel 13 kann aus Metall, z.B. Aluminium, oder aber auch aus einem nicht metallischen Kunststoff, z.B. auf Basis einer hochpolymeren Kohlenwasserstoffverbindung o.dgl., gebildet sein. Er kann durch zusätzliche Schutzschichten oder Bewehrungen verstärkt bzw. gegen mechanische oder chemische Beschädigungen geschützt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern allgemein auch bei anderen Kabelarten, insbesondere auch mit abweichender Leiterzahl, anwendbar.

Claims (7)

1. Elektrische Starkstromkabel, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Leiter aus einem Aluminium mit einem Reinheitsgrad von mindestens 99,99% und einer Leitfähigkeit von mindestens 37,8 S bei einer Festigkeit von etwa 4-5 kg/qmm bestehen.

2. Elektrische Starkstromkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter als massive Sektorleiter ausgebildet sind.

3. Elektrische Starkstromkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter eine Isolierung aus Natron-Zellulosepapier mit einer Einzelstärke von max. 100 (my) besitzen.

4. Elektrische Starkstromkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwickelräume zwischen den isolierenden Adern zur Fortleitung des dünnflüssigen Tränköls in Längsrichtung dienen.

5. Elektrische Starkstromkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung unter Verwendung nicht saugfähiger Isolierstoffe aufgebaut ist.

6. Elektrische Starkstromkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel unrunde Form besitzt und die Leiter den Mantel möglichst ohne Zwickelräume voll ausfüllen.

7. Elektrische Starkstromkabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel so bemessen ist, dass er den Wärmedehnungen des Dielektrikums elastisch folgen kann.