DEP0004072BA - Biegsames elektrisches Mehrleiterkabel mit wasserdichtem Metallmantel - Google Patents

Description

Bei elektrischen Mehrleiterkabeln für Starkstromzwecke ist es üblich, die einzelnen Leiter mit einer mehrschichtigen Papierisolierung zu versehen und die verbleibenden Hohlräume mit einer Tränkmasse bzw. mit Öl auszufüllen. Derartige Kabel weisen zwar eine grosse Spannungsfestigkeit auf, doch haben sie den Nachteil einer geringen Wärmefestigkeit. Die geringe Wärmefestigkeit wirkt sich in einer relativ geringen Strombelastbarkeit, in einer geringen Überlastbarkeit und in einer geringen Kurzschlussfestigkeit aus. Ferner können von aussen her, z.B. bei Kabelhäufung, d.h. bei mehreren dicht neben- und übereinanderliegenden Kabeln, starke Erwärmungen austreten, die zu einer Verbrennung der Papierisolierung führen können. Auch erfordert die Isolierung der Zwickelräume mit Papier und ferner die Tränkung der Isolierung einen grossen Aufwand an Material und Herstellungskosten. Diese Nachteile haben zwar nicht die bekannten Hochspannungskabel, bei denen blanke Leiter mittels zusätzlicher Distanzierungsstücke innerhalb starrer Eisenrohe angeordnet werden. Es ist aber in mehrfacher Hinsicht nachteilig, den Aufbau der Kabel erst an Ort und Stelle vornehmen zu müssen, insbesondere wegen der Witterungseinflüsse und der Schwierigkeit, beim Einziehen der blanken Leiter in die Rohre die vorgeschriebene Lage der Leiter und die gewünschte Spannungsfestigkeit zu erreichen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Mehrleiter-Starkstromkabel zu schaffen, die erstens biegsam sind, zweitens in grossen Längen in der Fabrik hergestellt werden können, drittens eine grosse Wärmefestigkeit aufweisen und viertens einen verringerten Aufwand an Material und Herstellungskosten benötigen.

Erfindungsgemäss werden bei hochbelastbaren und wärmebeständigen elektrischen Mehrleiterkabeln mit fortlaufen aufgebrachtem wasserdichtem Metallmantel die nicht bzw. nur schwach oder unvollständig isolierten Leiter in den Lücken bzw. Kanälen oder Rillen von zentral angeordneten, aus wärmebeständigem Material bestehenden Isolierstücken sternförmigen Querschnitts gelagert. Bei Anwendung für höhere Spannungen werden die innerhalb des Kabels verbleibenden Hohlräume mit einem unter Druck stehenden Gas oder Dampf hoher elektrischer Festigkeit ausgefüllt, um das Kabelinnere trocken zu halten und die Überschlagsfestigkeit, insbesondere zwischen den Leitern und dem äusseren Metallmantel, zu vergrössern. Zu diesem Zweck wird der Metallmantel nicht nur wasserdicht, ,sondern auch druckfest ausgebildet, vorzugsweise dadurch, dass man bei Herstellung des Mantels aus Blei diesen durch zusätzliche über dem Mantel liegende Schichten, z.B. in Form von Metallbandwicklungen, gegen den Innendruck verstärkt oder den Metallmantel aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung herstellt. Die Höhe des Gasdruckes und damit zusammenhängenden Festigkeit des Metallmantels gegen den Innendruck werden entsprechend der Kabelnennspannung gewählt bzw. bemessen. Durch die Verwendung blanker Leiter und Herstellung der Isolierstücke aus wärmebeständigen Isolierstoffen, vorzugsweise aus verlustarmen keramischen Isolierstoffen, können grosse Strombelastungen und starke Erwärmungen zugelassen werden, ohne das Kabel zu gefährden bzw. die Übertragungsgüte merklich herabzusetzen.

Die in den Isolierstücken vorgesehenen Lücken können so geformt werden, dass sich eine feste Lagerung der Leiter ergibt und die gesamte Leiteranordnung den bei der Fabrikation und bei der Verlegung auftretenden Biegungen ausgesetzt werden kann, ohne dass störende Leiterverlagerungen eintreten. Vorteilhaft werden die Lücken zur Lagerung der Leiter so tief ausgeführt, dass die zwischen den Leitern verbleibenden Stege über die Leiter vorstehen. Die Form der Lücken bzw. der Stege richtet sich im wesentlichen nach den Abmessungen und nach den Querschnittsformen der Leiter, d.h. u.a. auch danach, ob die Leiter einen runden oder einen davon abweichenden Querschnitt, z.B. einen sektorförmigen Querschnitt, haben. Zweckmässig werden aber noch zusätzliche Vorkehrungen getroffen, um Berührungen der Leiter mit dem Metallmantel zu vermeiden, indem man beispielsweise einen oder mehrere fortlaufende Abstandshalter aus Isolierstoff in offenen Windungen um die einzelnen Leiter oder um die Leiter einschl. der Isolierstücke als Ganzes, d.h. um die gesamte Leiteranordnung wickelt. Eine weiter diesbezügliche Möglichkeit besteht darin, zwischen dem Metallmantel und den Leitern parallel zu diesen verlaufende, vorzugsweise aus wärmebeständigem Isolierstoff bestehende Bänder o.dgl. anzuordnen. Beispielsweise kommen Gewebebänder aus Glas- und/oder aus Asbestfasern in Frage.

Die zur Lagerung der Leiter dienenden Isolierstücke werden vorteilhaft zu einem fortlaufenden biegsamen Abstandshalter en aneinandergereiht. Entsprechend der Verdrallung der Leiter erhalten dabei die aufeinanderfolgenden Isolierstücke eien gegeneinander verdrehte Lage. Es ist aber auch möglich, den Kanälen bzw. Rillen in den Isolierstücken den für die Verseilung der Leiter erforderlichen Drall zu geben. Die gewünschte Biegsamkeit kann durch zweckentsprechende Formgebung der Isolierstücke erreicht werden, beispielsweise dadurch, dass die Stirnflächen der Isolierstücke eine konvexe Form erhalten. Um die eng aneinandergereihten Isolierstücke zusammenzuhalten, können sie auf ein fortlaufendes zugfestes Organ in Form eines Drahtes, Seiles, einer Kordel o.dgl. aufgereiht oder durch andere Mittel miteinander verbunden werden. Besonders vorteilhaft ist es, die aufeinanderfolgenden Isolierstücke an ihren Stirnflächen durch entsprechende konstruktive Ausbildung miteinander in Eingriff zu bringen. Aus herstellungstechnischen Gründen ist es zweckmässig, die Isolierstücke erst während der Verseilung der Leiter fortlaufen zwischen die Leiter einzufügen, und zwar entweder fortlaufend mit der Hand oder noch besser automatisch durch zusätzliche Vorrichtungen an der Fertigungseinrichtung.

Da hierbei schon durch die Verseilung der Leiter die Lage der Isolierstücke gesichert wird, kann unter Umständen auf die gegenseitige Verbindung der aufeinanderfolgenden Isolierstücke verzichtet werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In der Figur 1 sind bei dem im Querschnitt gezeigten vieradrigen Kabel aus zentral angeordnete Isolierstück mit 10, die blanken Leiter mit 11 und der äussere wasserdichte Metallmantel mit 12 bezeichnet. Als Berührungsschutz zwischen den Leitern 10 mit dem Metallmantel 12 ist um die Leiteranordnung ein wärmebeständiges Band 24, z.B. ein Gewebeband aus Glas- oder Asbestfasern, in offenen Windungen gewickelt.

Die Figur 2 zeigt ein einzelnes Isolierstück 10 in perspektivischer Darstellung. Wie ersichtlich, sind die Ecken des Isolierstückes 10 abgerundet, so dass sich eine konvexe Ausbildung der Stirnflächen ergibt und der aus den eng aneinandergereihten Isolierstücken bestehende Abstandshalter eine ausreichende Biegsamkeit erhält.

Übereinstimmend mit der Figur 1 zeigt die Figur 3 die Ausführung eines Starkstromkabels mit drei Leitern 11, die in den Lücken von sternförmigen Isolierstücken 13 mit drei Stegen gelagert sind.

Um Berührungen der Leiter mit dem Metallmantel zu vermeiden, ist es nach der Fig. 4 auch möglich, die einzelnen Leiter 11 mit einem wärmebeständigen Isolierstoffstrang 14 in offenen Windungen zu umwickeln. Dann ergibt sich für ein dreiadriges Kabel ein Querschnittsbild gemäss der Fig. 5.

Nach der Fig. 6 kann die Gefahr einer Berührung der Leiter mit dem äusseren Metallmantel auch durch Anordnung von über den Leitern angeordneten längsverlaufenden Bändern 15, die gegebenenfalls in geeigneter Weise profiliert sind, behoben werden.

Die Figuren 7, 8 und 9 zeigen verschiedene Querschnittsformen der Isolierstücke. Nach der Fig. 7 erhalten die Stege der Isolierstücke 16 eine nach aussen verjüngte bzw. konische Form. Diese Form ist besonders bei Verwendung von Leitern mit sektos- bzw. ovalförmigem Querschnitt geeignet. Auch bei dieser Ausführung können parallel zu den Leitern zusätzliche Formbänder 17 angeordnet sein, um Leiterberührungen mit dem Metallmantel 12 zu vermeiden. Abweichend von der Fig. 7 sind nach den Figuren 8 un d9 die Stege der Isolierstücke 18 bzw. 19 nach aussen verdickt, wobei der innere Teil der Lücken der Leiterform weitgehend angepasst ist. Bei der in der Fig. 9 dargestellten Ausführung nehmen die Lücken die Form radial verlaufender Schlitze an.

Die Fig. 10 deutet die Aufreihung der Isolierstücke 10 auf ein zugfestes Organ 20 in Form eines Fadens oder Seiles aus einem metallischen oder nichtmetallischen Stoff an. Bei Verdrillung der Leiter nehmen die aufeinanderfolgenden Isolierstücke eine gegeneinander verdrehte Lage an. Es ist aber auch, wie in der Fig. 2 angegeben, möglich, in den Isolierstücken Befestigungslöcher 21 vorzusehen, in die zur gegenseitigen Verbindung der Isolierstücke wärmebeständige Fäden, Seile, Kordeln o.dgl. eingezogen werden. Für die wärmebeständigen Bindfäden und gegebenenfalls auch für das zugfeste Organ 20 eignen sich Glas uns Asbestgarne bzw. Garne, die Glas- und Asbestfasern enthalten.

Um gegenseitige Verlagerungen der Isolierstücke bei gleichzeitig grosser Biegsamkeit des fortlaufenden Abstandshalters zu vermeiden, können die Isolierstücke durch entsprechende Formgebung der Stirnwände kugelgelenkartig oder auch in anderer Weise ineinandergreifen. Eine Ausführungsmöglichkeit besteht nach der Fig. 11 darin, in der Mitte der Isolierstücke 10 die Ansätze 22 und 23 vorzusehen, von denen der Ansatz 22 eine Aushöhlung aufweist, in die der halbkugelförmige Ansatz 23 eingreift. Ferner können an den Enden der Isolierstücke anders geformte Aussparungen bzw. Nocken vorgesehen sein, die die richtige gegenseitige Lage der aufeinanderfolgenden Isolierstücke festlegen und die Fertigung des Kabels erleichtern.

Im Rahmen der Erfindung sind naturgemäss verschiedene Abänderungen der dargestellten Ausführungsformen möglich, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise ist die Erfindung sinngemäss anwendbar für Kabel mit nur zwei Leitern und für Kabel mit mehr als vier Leitern. Auch können die Leiter ein und desselben Kabels verschiedene Abmessungen und verschiedene Querschnittsformen erhalten. Beispielsweise kann der Null - bzw. Erdungsleiter einen von den Hauptleitern abweichenden Querschnitt erhalten. Die Leiter können je nach den vorliegenden Verhältnissen als Volleiter oder als Litzenleiter ausgebildet sein. Anstelle des einzigen Bandes 24 in den Figuren 1 und 3 wird es in vielen Fällen zweckmässig sein, als Berührungsschutz mehrere Bänder vorzusehen. Weitere Ausführungsformen des Berührungsschutzes bestehen in der Anordnung von Ringen oder Rohrstücken über der Leiteranordnung, vorzugsweise in Abständen. Ferner können die Berührungsschutzkörper die Form von Halbschalen haben, wobei die aufeinanderfolgenden Halbschalen gegebenenfalls gegeneinander versetzt sind. Die ringförmigen Berührungsschutzkörper können an einer Stelle aufgeschnitten sein, um das Aufbringen derselben von der Seite her zu ermöglichen. Derartige Berührungsschutzkörper bestehen vorteilhaft aus keramischen Stoffen. Über dem Mantel 12 werden zweckmässig weitere Schutzschichten, z.B. in Faserstoffschichten eingebettete Metallbewehrungen, angeordnet.

Claims (18)

1. Biegsames elektrisches Mehrleiterkabel mit wasserdichtem Metallmantel, insbesondere hochbelastbares, wärmebeständiges Mehrleiter-Starkstromkabel, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht bzw. nur schwach oder unvollständig isolierten Leiter in den Lücken bzw. Kanälen oder Rillen von zentral angeordneten, aus wärmebeständigem Material, vorzugsweise aus keramischen Stoffe bestehenden Isolierstücken sternförmigen Querschnitts gelagert sind.

2. Mehrleiterkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innerhalb des Kabels verbleibenden Hohlräume mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt sind.

3. Mehrleiterkabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallmantel durch zusätzliche über dem Mantel liegende Schichten, z.B. in Form von Metallbandwicklungen, gegen den Innendruck verstärkt ist.

4. Mehrleiterkabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallmantel aus Aluminium bzw. aus einer Aluminiumlegierung besteht.

5. Mehrleiterkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lücken zur Lagerung der Leiter so geformt und gegebenenfalls so tief ausgeführt sind, dass sich eine feste Lagerung der Leiter ergibt und die zwischen den Leitern verbleibenden Stege über die Leiter vorstehen und dadurch die Gefahr einer Berührung der Leiter mit dem Metallmantel herabsetzen.

6. Mehrleiterkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schutz der Leiter gegen Berührungen mit dem Metallmantel eine oder mehrere fortlaufende Abstandshalter aus wärmebeständigem Isolierstoff dienen, die entweder um die einzelnen Leiter oder um die Leiter einschlieisslich der Isolierstücke als Ganzes in offenen Windungen gewickelt sind.

7. Mehrleiterkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schutz der Leiter gegen Berührung mit dem Metallmantel parallel zu den Leitern angeordnete, aus wärmebeständigem Isolierstoff bestehende Bänder o.dgl. dienen.

8. Mehrleiterkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum sSchutz der Leiter gegen Berührungen mit dem Metallmantel über die Leiteranordnung Rinde oder Rohrstücke dienen, die gegebenenfalls längsgeteilt sind, um sie von der Seite aufbringen zu können.

9. Mehrleiterkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstücke zu einem fortlaufenden biegsamen Abstandshalter eng aneinandergestellt sind.

10. Mehrleiterkabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die aufeinanderfolgenden Isolierstücke entsprechend der Verdrallung der Leiter gegeneinander verdreht sind.

11. Mehrleiterkabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Isolierstücken entsprechend der Leiterzahl vorgesehenen Lücken bzw. Kanäle oder Rillen den für die Verseilung der Leiter erforderlichen Drall aufweisen.

12. Mehrleiterkabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen der Isolierstücke konvex ausgebildet sind.

13. Mehrleiterkabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstücke auf ein fortlaufendes zugfestes Organ in Form eines Fadens, Seiles, einer Kordel o.dgl. auf einem metallischen oder nichtmetallischen Stoff aufgereiht sind.

14. Mehrleiterkabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstücke durch in ihnen vorgesehene Löcher eingefädelte, wärmebeständige Fäden, Seile, Kordeln o.dgl. miteinander beweglich verbunden sind.

15. Mehrleiterkabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstücke mit ihren Stirnflächen vorzugsweise kugelgelenkartig ineinandergreifen und gegebenenfalls gegen Verdrehung gesichert sind.

16. Mehrleiterkabel nach den Ansprüchen 6, 7, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmebeständigen Abstandshalter, Bänder, Fäden, Seile, Kordeln o.dergl. aus Glas- und/oder Asbestfasern bestehen.

17. Verfahren zur Herstellung eines Mehrleiterkabels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstücke während der Verseilung der Leiter fortlaufend zwischen die Leiter eingefügt werden.

18. Verfahren zur Herstellung eines Mehrleiterkabels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter zunächst unverdrallt in die Lücken der Isolierstücke eingelegt werden und die Verdrallung bei Aufbringung des Metallmantels vorgenommen wird.