DEP0001602BA

DEP0001602BA - Electric power cable

Info

Publication number: DEP0001602BA
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Ing. Berlin Gasser; Theodor Dallgow-Döberitz Lehne
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Publication date: 1951-02-15

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.Electric power cables usually have an insulation layered from thin strips of insulating material, usually paper, which is soaked or filled with more or less viscous substances. These masses have the disadvantage of a relatively high coefficient of thermal expansion. There is therefore the risk that, as a result of heating during operation, the cable sheath is expanded beyond its elastic limit due to the mass expansion, so that it is no longer able to follow the reduction in volume of the insulation when it cools down again. Cavities then arise under the jacket or under the insulation, which can cause breakdowns. In the case of ground cables, efforts are therefore made to keep the impregnation content of the insulation as small as possible in order to largely limit the thermal expansion clearance of the cable. On the other hand, in the case of the known oil cables, a thin fluid oil is used for the impregnation, the possibility of flowing in the longitudinal direction of the cable to special pressure equalization vessels is created by the arrangement of longitudinal channels inside or next to the conductors. However, this is associated with an increase in manufacturing, plant and operating costs.

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.The invention now creates a possibility of largely reducing the volume fraction of the dielectric in power cables, so that the thermal expansion play is limited to such an extent that there is no longer any need to fear the formation of cavities within the jacket. Therefore, according to the invention, electrical power cables can be produced without the use of special measures, which nevertheless meet all operational safety requirements.

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.The conductors of electrical cables have so far mostly been made of copper. In recent times, copper has often been replaced by aluminum. In accordance with the applicable regulations, aluminum with a conductivity of 36 S and a degree of purity of 99.5% is always used. Such aluminum has a strength of at least 7 to 9 kg / qmm. With cross-sections of 50 mm (exp) 2 upwards, as well as with copper conductors, this makes it necessary to subdivide the conductor cross-section in order to ensure the flexibility of the conductors required for the manufacture and laying of the cables.

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 derAccording to the invention, an aluminum with a purity of at least 99.99% and a conductivity of 37.8 S with a strength of about 4-5 kg / qmm is now used for the conductors of electrical power cables. On the one hand, the increased conductivity of such a high-purity aluminum allows a reduction in the cross-section and thus the diameter of the conductors compared to those made of conductive aluminum that was customary up to now. The main advantage, which has not yet been recognized, lies in the mechanical properties of aluminum. The lower strength or higher elongation and greater deformability of the pure aluminum selected according to the invention makes it possible, contrary to the previously necessary division for conductors with a cross-section of 50 sqmm upwards, to also use solid individual wires. This not only makes the

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.The diameter of the conductors is further reduced, but above all all cavities within the conductors are avoided, as a result of which the impregnation content of the cable is considerably reduced. In addition, there is the important advantage of a smooth conductor surface, particularly in the case of cables for higher operating voltages. The conductors are preferably produced in a manner known per se in sector form, whereby the cable cross-section is better filled in multi-conductor cables and the winding spaces are reduced, which results in a further reduction in the impregnation mass content of the dielectric.

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.To further improve the power cables within the meaning of the invention, it is advisable to choose the thinnest possible soda cellulose paper of high dielectric strength with a single thickness of no more than 100 (my) for the expansion of the insulation in order to be able to keep the layer thickness of the insulation as thin as possible.

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.In Fig. 1 of the drawing, an embodiment of such a cable according to the invention is shown, namely the drawing shows a three-wire gusset oil cable. According to the invention, the conductors 1 are produced in the form of single-wire sector conductors made of pure aluminum with a degree of purity of 99.99% and a conductivity of approximately 4 to 5 kg / qmm. Each conductor carries an insulation 2, which is made of soda cellulose paper with a maximum thickness of 100 (my) and whose thickness depends on the respective operating voltage of the cable. The cable has a jacket 3, which can consist, for example, of technically pure aluminum or an aluminum alloy and over which protective layers, armor or armor (not shown) can be provided. The interstices 4 between the conductors, which are kept relatively small by the sector-shaped design of the conductors, are only Filled with oil and serve as longitudinal channels for conveying this thin oil, which is used to impregnate the insulation, in order to enable it to migrate to the pressure equalization vessels arranged at intervals along the cable route when it becomes warm.

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.It is also already known to give electrical cables a shape deviating from the circular cylinder shape in order to reduce the gusset spaces as much as possible and thus reduce the cable circumference, whereby the weight of the cable jacket is reduced. According to a further invention, a cable with solid conductors made of ultra-pure aluminum can now be further improved by giving the jacket a non-circular shape and deforming the conductors so that they fill the jacket as completely as possible without gusset spaces. As a result, the impregnation content of the cable is reduced to such an extent that the jacket is able to elastically follow the thermal expansion play of the dielectric by more or less bulging of its flattened sides without suffering permanent expansion. If, instead of paper, non-absorbent insulating materials, such as foils made of triacetate or the like, are used to build up the insulation. is chosen, the impregnation content of the cable can still be reduced to a minimum.

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.In Fig. 2 of the drawing, an embodiment of such a three-wire cable is shown. The conductors 11, which according to the invention consist of a high-purity aluminum with a purity of 99.99% and are designed as single-wire solid conductors, are deformed so that they fill the jacket 13 as fully as possible, so that the interstices 14 are limited to a minimum. The insulation 12 of the individual conductors is therefore expediently made up of non-absorbent plastic films.

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.The jacket 13 can be made of metal, for example aluminum, or also of a non-metallic plastic, for example based on a high polymer hydrocarbon compound or the like. Be formed. It can be reinforced with additional protective layers or reinforcement or protected against mechanical or chemical damage.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern allgemein auch bei anderen Kabelarten, insbesondere auch mit abweichender Leiterzahl, anwendbar.The invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, but can also be used in general with other types of cables, in particular with a different number of conductors.

Claims

1. Electrical power cable, characterized in that the conductor or conductors consist of an aluminum with a purity of at least 99.99% and a conductivity of at least 37.8 S with a strength of about 4-5 kg / sqmm.

2. Electrical power cable according to claim 1, characterized in that the conductors are designed as solid sector conductors.

3. Electrical power cable according to claim 1, characterized in that the conductors have an insulation made of soda cellulose paper with a single thickness of max. 100 (my).

4. Electrical power cable according to claim 1, characterized in that the interstices between the insulating wires are used to carry the low-viscosity impregnating oil in the longitudinal direction.

5. Electrical power cable according to claim 1, characterized in that the insulation is constructed using non-absorbent insulating materials.

6. Electric power cable according to claim 1, characterized in that the sheath has a non-circular shape and the conductors completely fill the sheath as possible without gusset spaces.

7. Electrical power cable according to claim 6, characterized in that the jacket is dimensioned so that it can elastically follow the thermal expansions of the dielectric.