DES0040880MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 18. September 1954 BekaiMitgemacht am 12. April 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Während bisher das Dielektrikum von elektrischen Starkstromkabeln in der Regel aus Papierschichten aufgebaut wurde, die mit mehr oder weniger flüssigen oder zähflüssigen Stoffen getränkt wurden, sind in neuerer Zeit Kunststoffe entwickelt worden, die sich infolge ihrer guten dielektrischen Eigenschaften, insbesondere ihrer hohen Durchschlagsfestigkeit, für die Isolierung von Starkstromkabeln sehr gut eignen. Eine Reihe dieser Stoffe, wie beispielsweise Polyäthylen, Polystyrol, Polyisobutylen (oder auch Polyvinylchlorid), haben aber einen verhältnismäßig niedrigen Erweichungspunkt. Während nun im Normalbetrieb von Starkstromkabeln die durch die Stromwärme bedingte Erwärmung des Leiters sich in verhältnismäßig niedrigen Grenzen bewegt, die eine Erweichung solcher Stoffe nicht bedingen würde, können im Kurzschlußfall erheblich höhere Leitertemperaturen auftreten. Es werden beispielsweise von den VDE-Vorschriften für Kabel über 6 kV im Kurzschlußfall Leitertemperaturen von i6s° zugelassen. Eine solche Temperatur würde aber Polyäthylen und ähnliche Kunststoffe sofort zum Schmelzen bringen, wodurch das Kabel unbrauchbar würde. Damit scheidet die Anwendbarkeit solcher Kunststoffe für die Isolierung von Starkstromkabeln in vermaschten Netzen aus.

Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gesetzt, die Verwendung von hochpolymeren Kunststoffen mit hoher Durchschlagsfestigkeit und verhältnis-

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mäßig niedrigem Erweichungspunkt, wie Polyäthylen u. dgl., für die Isolierung elektrischer Starkstromkabel zu ermöglichen, indem eine übermäßige Erwärmung dieses Stoffes auch im Kurzschlußfall verhindert wird. Dies gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß zwischen dem Leiter und der Isolierschicht eine Schicht höherer Wärmebeständigkeit angeordnet wird. Für diese Schicht kommen entweder elektrisch hochwertige Isolierstoffe oder halbleitende Stoffe bzw. Gemische in Betracht.

Die Stärke der Schicht ist je nach den vorliegenden Bedingungen, wie insbesondere Leiterquerschnitt, so zu bemessen, daß im Kurzschlußfall die am Leiter auftretende Temperatur bis zu der darüberliegenden spannungstragenden Isolierschicht auf eins unterhalb deren Erweichungstemperatur liegende Temperatur abgebaut, wird. Für diese Zwischenschicht eignen sich vor allem vulkanisierbare Kunststoffe, wie z. B. die als Butylkautschuk bekannten Mischpolymerisate aus Isobutylen mit Butadien oder Isopren mit überwiegendem Isobutylengehalt, Silikonkautschuk, Poly-Chlor-2-Butadien u. ä. Je nach den vorliegenden Verhältnissen können die Stoffe für die eigentliche spannungstragende Schicht und die darunterliegende Zwischenschicht ausgewählt und aufeinander abgestimmt werden. Je nach den für diese Schicht gewählten Stoffen wird auch das Verhältnis der Stärke der beiden Schichten zu bemessen sein. Im allgemeinen wird aber die Stärke der Zwischenschicht kleiner sein als die der spannungstragenden Schicht. Besonders günstig erscheint beispielsweise die Verwendung von Polyäthylen als spannungstragende Außenschicht und eine Zwischenschicht aus Butylkautschuk, dessen dielektrische Eigenschaften, bis auf die geringere Durchschlagsfestigkeit, den Eigenschaften von Polyäthylen ähnlich sind.

Butylkautschuk besitzt an sich eine ausgezeichnete Ozonfestigkeit. Trotzdem kann es sich empfehlen, diese Ozonfestigkeit durch Wahl geeigneter Füllstoffe, wie z. B. eines unter der Bezeichnung »weißer Ruß« bekanntgewordenen hochaktiven anorganischen Füllstoffes auf Basis feinverteilter Kieselsäure, aktivem Aluminiumoxyd od. dgl. noch zu verbessern oder die dem Leiter zugekehrte Oberfläche der Zwischenschicht aus Butylkautschuk teilweise leitend zu machen, um in an sich bekannter Weise ein Auftreten von Glimmerscheinungen an dem Leiter zu verhindern. Eine gleiche Maßnahme ist bei Zwischenschichten aus anderen Stoffen ebenfalls möglich.

In der Zeichnung sind zur Erläuterung der Er-

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Fig. ι zeigt ein Einleiterkabel, dessen Leiter 1 über einer Zwischenschicht 2 aus vulkanisiertem Butylkautschuk eine spannungstragende Isolierschicht 3 aus Polyäthylen besitzt. Darüber ist eine elektrisch leitende Schicht 4, beispielsweise in Form · einer Verseillage aus Metalldrähten oder einer Metallfolienlage, angeordnet, worüber ein äußerer Schutzmantel 5 aus einem möglichst abriebfesten Kunstkautschuk oder einem gummiähnlichen Kunststoff, wie Polyvinylchlorid od. dgl, angeordnet ist.

Fig. 2 zeigt ein ähnlich aufgebautes Einleiterkabel, das sich von dem nach Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß unterhalb der Zwischenschicht 2 eine dünne, elektrisch leitende Schicht 6 aus einer rußhaltigen Butylkautschukmischung vorgesehen ist, die mit der Zwischenschicht 2 durch Zusammenvulkanisierung innig verbunden ist.

Fig. 3 zeigt ein Dreileiterkabel, bei dem die drei, im übrigen wie in Fig. 1 aufgebauten isolierten Leiter, die mit einer Metallisierung 7 versehen sind, unter Ausfüllung der Zwickel 8, beispielsweise mit Bitumenregenerat, miteinander verseilt und mit einem gemeinsamen Schutzmantel 9, beispielsweise aus Polyvinylchlorid, versehen sind. Darüber können übliche Schutzschichten und Bewehrungen angeordnet werden.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellten und beschriebenen Beispiele beschränkt. Für den Aufbau der spannungstragenden Isolierschicht und der Zwischenschichten können an Stelle der in den Beispielen genannten Stoffe die einleitend erwähnten Stoffe sinngemäß vorgesehen werden. Auch ist es möglich, die Kabel an Stelle von nichtmetallischen Schutzmänteln mit einem Mantel aus Metall, beispielsweise Blei oder Aluminium", zu versehen.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrisches Starkstromkabel mit einer Leiterisolierung aus einem elektrisch hochpolymeren Kunststoff mit hoher Durchschlagsfestigkeit und niedrigem Erweichungspunkt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Leiter und der spannungstragenden Isolierschicht eine Zwischenschicht höherer Wärmebeständigkeit angeordnet ist.

   2,. Starkstromkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einem vulkanisierbaren Kunststoff besteht.

   3. Starkstromkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht an ihrer dem Leiter zugekehrten Seite elektrisch leitend gemacht ist.

   4. Starkstromkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht durch Wahl geeigneter Füllstoffe ozonunempfindlich gemacht ist.

   5. Starkstromkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungstragende Isolierschicht aus Polyäthylen und die Zwischenschicht aus Butylkautschuk besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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