DEP0004072BA

DEP0004072BA - Flexible electrical multi-conductor cable with a waterproof metal jacket

Info

Publication number: DEP0004072BA
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Berlin-Westend Held Christian
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Publication date: 1951-04-12

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.In the case of electrical multi-conductor cables for high-voltage purposes, it is customary to provide the individual conductors with a multilayered paper insulation and to fill the remaining cavities with an impregnating compound or with oil. Although such cables have a high dielectric strength, they have the disadvantage of poor heat resistance. The low heat resistance results in a relatively low current carrying capacity, a low overload capacity and a low short-circuit strength. Furthermore, strong heat can emerge from the outside, e.g. if cables are piling up, i.e. if there are several cables lying close together or on top of one another, which can lead to burning of the paper insulation. The isolation of the interstices with paper and also the impregnation of the isolation requires a great deal of material and manufacturing costs. These disadvantages do not have the known high-voltage cables, in which bare conductors are arranged by means of additional spacer pieces within rigid iron pipes. However, it is disadvantageous in several respects to first have to assemble the cables on site, in particular because of the weather and the difficulty of reaching the prescribed position of the conductors and the desired dielectric strength when pulling the bare conductors into the pipes.

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.It is the object of the invention to create multi-conductor power cables which, firstly, are flexible, secondly can be manufactured in great lengths in the factory, thirdly have great heat resistance and fourthly require a reduced amount of material and manufacturing costs.

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.According to the invention, in heavy-duty and heat-resistant multi-conductor electrical cables with continuously applied waterproof metal sheath, the conductors that are not or only weakly or incompletely insulated are stored in the gaps or channels or grooves of centrally arranged insulating pieces made of heat-resistant material with a star-shaped cross section. When used for higher voltages, the cavities remaining within the cable are filled with a pressurized gas or vapor of high electrical strength in order to keep the inside of the cable dry and to increase the flashover strength, especially between the conductors and the outer metal jacket. For this purpose, the metal jacket is not only watertight, but also pressure-resistant, preferably by reinforcing the jacket against the internal pressure or removing the metal jacket when the jacket is made of lead Aluminum or an aluminum alloy. The level of the gas pressure and the associated strength of the metal jacket against the internal pressure are selected or dimensioned according to the nominal cable voltage. By using bare conductors and manufacturing the insulating pieces from heat-resistant insulating materials, preferably from low-loss ceramic insulating materials, large current loads and strong heating can be permitted without endangering the cable or noticeably reducing the transmission quality.

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.The gaps provided in the insulating pieces can be shaped in such a way that the conductors are firmly supported and the entire conductor arrangement can be exposed to the bends that occur during manufacture and installation without disruptive conductor displacements occurring. The gaps for mounting the ladder are advantageously made so deep that the between the ladders remaining webs protrude over the ladder. The shape of the gaps or the webs depends essentially on the dimensions and cross-sectional shapes of the conductors, i.e. also on whether the conductors have a round or a different cross-section, e.g. a sector-shaped cross-section. However, additional precautions are expediently taken to avoid contact between the conductors and the metal sheath, for example by placing one or more continuous spacers made of insulating material in open turns around the individual conductors or around the conductors including the insulating pieces as a whole, ie around the whole Conductor arrangement winds. Another possibility in this regard is to use strips or the like, preferably made of heat-resistant insulating material, between the metal jacket and the conductors running parallel to them. to arrange. For example, fabric tapes made of glass and / or asbestos fibers can be used.

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.The insulating pieces used to support the conductors are advantageously strung together to form a continuous flexible spacer. Corresponding to the twisting of the conductors, the successive insulating pieces are in a mutually twisted position. But it is also possible to give the channels or grooves in the insulating pieces the twist required for stranding the conductors. The desired flexibility can be achieved by appropriately shaping the insulating pieces, for example by giving the end faces of the insulating pieces a convex shape. In order to keep the closely lined up insulating pieces together, they can be attached to a continuous tensile organ in the form of a wire, rope, cord or the like. strung or connected by other means. It is particularly advantageous to bring the successive insulating pieces into engagement with one another at their end faces by means of a corresponding structural design. For manufacturing reasons, it is advisable to insert the insulating pieces between the conductors only while the conductors are being stranded, either continuously by hand or, even better, automatically using additional devices on the manufacturing facility.

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.Since the position of the insulating pieces is secured by the stranding of the conductors, the mutual connection of the successive insulating pieces can be dispensed with under certain circumstances.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the figures.

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.In FIG. 1, in the four-core cable shown in cross section, centrally arranged insulating pieces are denoted by 10, the bare conductors are denoted by 11 and the outer waterproof metal jacket is denoted by 12. To protect against contact between the conductors 10 and the metal jacket 12, a heat-resistant tape 24, for example a fabric tape made of glass or asbestos fibers, is wound around the conductor arrangement in open turns.

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.FIG. 2 shows a single insulating piece 10 in a perspective illustration. As can be seen, the corners of the insulating piece 10 are rounded, so that the end faces are convex and the spacer consisting of the insulating pieces closely lined up is given sufficient flexibility.

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.Corresponding to FIG. 1, FIG. 3 shows the design of a power cable with three conductors 11, which are mounted in the gaps of star-shaped insulating pieces 13 with three webs.

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.In order to avoid the conductors coming into contact with the metal jacket, it is also possible, according to FIG. 4, to wrap the individual conductors 11 with a heat-resistant strand of insulating material 14 in open turns. A cross-sectional image according to FIG. 5 then results for a three-core cable.

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.According to FIG. 6, the risk of the conductors coming into contact with the outer metal jacket can also be eliminated by arranging longitudinally extending strips 15 arranged over the conductors and possibly profiled in a suitable manner.

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.Figures 7, 8 and 9 show different cross-sectional shapes of the insulating pieces. According to FIG. 7, the webs of the insulating pieces 16 are given an outwardly tapered or conical shape. This shape is particularly suitable when using ladders with a secto-shaped or oval cross-section. In this embodiment, too, additional shaping strips 17 can be arranged parallel to the conductors in order to avoid conductor contact with the metal jacket 12. In contrast to FIG. 7, according to FIGS. 8 and 9, the webs of the insulating pieces 18 and 19 are thickened towards the outside, the inner part of the gaps being largely adapted to the shape of the conductor. In the embodiment shown in FIG. 9, the gaps take the form of radially extending slots.

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.Fig. 10 indicates the stringing of the insulating pieces 10 on a tensile member 20 in the form of a thread or rope made of a metallic or non-metallic material. When the conductors are twisted, the successive insulating pieces assume a mutually twisted position. However, as indicated in FIG. 2, it is also possible to provide fastening holes 21 in the insulating pieces, into which heat-resistant threads, ropes, cords or the like for the mutual connection of the insulating pieces. to be withdrawn. Glass and asbestos yarns or yarns containing glass and asbestos fibers are suitable for the heat-resistant binding threads and, if necessary, also for the tensile organ 20.

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.In order to avoid mutual displacements of the insulating pieces while the continuous spacer is highly flexible at the same time, the insulating pieces can interlock with one another in the manner of a ball joint or in some other way by appropriately shaping the end walls. According to FIG. 11, one possible embodiment consists in providing the projections 22 and 23 in the middle of the insulating pieces 10, of which the projection 22 has a cavity into which the hemispherical projection 23 engages. Furthermore, differently shaped recesses or cams can be provided at the ends of the insulating pieces, which define the correct mutual position of the successive insulating pieces and facilitate the manufacture of the cable.

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.In the context of the invention, various modifications of the illustrated embodiments are of course possible without deviating from the essence of the invention. For example, the invention can be used analogously for cables with only two conductors and for cables with more than four conductors. The conductors of one and the same cable can also have different dimensions and different cross-sectional shapes. For example, the neutral or grounding conductor can have a cross section that differs from that of the main conductors. The conductors can be designed as solid conductors or stranded conductors, depending on the prevailing conditions. Instead of the single band 24 in FIGS. 1 and 3, it will in many cases be expedient to provide several bands as protection against accidental contact. Further embodiments of the contact protection consist in the arrangement of rings or pipe sections over the conductor arrangement, preferably at intervals. Furthermore, the contact protection bodies can have the shape of half-shells, the successive half-shells optionally being offset from one another. The ring-shaped contact protection bodies can be cut open at one point in order to enable the same to be applied from the side. Such contact protection bodies are advantageously made of ceramic materials. Further protective layers, e.g. metal reinforcements embedded in fiber layers, are expediently arranged over the jacket 12.

Claims

1. Flexible electrical multi-conductor cable with a waterproof metal jacket, in particular heavy-duty, heat-resistant multi-conductor power cable, characterized in that the conductors that are not or only weakly or incompletely insulated in the gaps or channels or grooves of centrally arranged, made of heat-resistant material, preferably of ceramic Substances existing insulating pieces are stored in a star-shaped cross-section.

2. Multi-conductor cable according to claim 1, characterized in that the cavities remaining within the cable are filled with a pressurized gas.

3. Multi-conductor cable according to claim 2, characterized in that the metal jacket is reinforced against the internal pressure by additional layers overlying the jacket, e.g. in the form of metal tape windings.

4. Multi-conductor cable according to claim 2, characterized in that the metal jacket consists of aluminum or an aluminum alloy.

5. Multi-conductor cable according to claim 1, characterized in that the gaps for mounting the conductors are shaped and optionally designed so deep that the conductors are firmly supported and the webs remaining between the conductors protrude over the conductors and thereby the risk of a Reduce contact between the conductors and the metal jacket.

6. Multi-conductor cable according to claim 1, characterized in that one or more continuous spacers made of heat-resistant insulating material are used to protect the conductors against contact with the metal jacket, which are either wound around the individual conductors or around the conductors including the insulating pieces as a whole in open turns .

7. Multi-conductor cable according to claim 1, characterized in that to protect the conductors against contact with the metal jacket arranged parallel to the conductors, consisting of heat-resistant insulating material, tapes or the like. serve.

8. A multi-conductor cable according to claim 1, characterized in that bark or pipe pieces are used to protect the conductors against contact with the metal sheath over the conductor arrangement and are optionally divided lengthways in order to be able to apply them from the side.

9. Multi-conductor cable according to claim 1, characterized in that the insulating pieces are placed close together to form a continuous flexible spacer.

10. Multi-conductor cable according to claim 9, characterized in that the successive insulating pieces are twisted against each other in accordance with the twisting of the conductors.

11. Multi-conductor cable according to claim 9, characterized in that the gaps or channels or grooves provided in the insulating pieces according to the number of conductors have the twist required for stranding the conductors.

12. Multi-conductor cable according to claim 9, characterized in that the end faces of the insulating pieces are convex.

13. Multi-conductor cable according to claim 9, characterized in that the insulating pieces on a continuous tensile organ in the form of a thread, rope, cord or the like. are strung on a metallic or non-metallic material.

14. Multi-conductor cable according to claim 9, characterized in that the insulating pieces threaded through holes provided in them, heat-resistant threads, ropes, cords or the like. are movably connected to one another.

15. Multi-conductor cable according to claim 9, characterized in that the end faces of the insulating pieces interlock preferably in the manner of a ball joint and are optionally secured against rotation.

16. Multi-conductor cable according to claims 6, 7, 13 and 14, characterized in that the heat-resistant spacers, tapes, threads, ropes, cords or the like. consist of glass and / or asbestos fibers.

17. A method for producing a multi-conductor cable according to claim 1, characterized in that the insulating pieces are continuously inserted between the conductors during the stranding of the conductors.

18. A method for producing a multi-conductor cable according to claim 1, characterized in that the conductors are initially inserted into the gaps in the insulating pieces without twisting and the twisting is carried out when the metal jacket is applied.