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Publication number: DES0040880MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 18. September 1954 BekaiMitgemacht am 12. April 1956Registration date: September 18, 1954. Participated on April 12, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

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.While so far the dielectric of electrical power cables has usually consisted of layers of paper which has been soaked with more or less liquid or viscous substances, plastics have recently been developed which, due to their good dielectric properties, especially their high dielectric strength, for the insulation of power cables very suitable. A number of these substances, such as polyethylene, polystyrene, polyisobutylene (or polyvinyl chloride), but have a relatively low softening point. While Now, in normal operation of power cables, the heating caused by the electricity heat of the conductor moves within relatively low limits, which soften such substances would not require, considerably higher conductor temperatures can occur in the event of a short circuit. It For example, the VDE regulations for cables over 6 kV in the event of a short circuit lead to conductor temperatures approved by i6s °. Such a temperature would, however, be made of polyethylene and the like Immediately melt plastics, rendering the cable unusable. In order to separates the applicability of such plastics for the insulation of power cables in meshed Networks off.

Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gesetzt, die Verwendung von hochpolymeren Kunststoffen mit hoher Durchschlagsfestigkeit und verhältnis-The invention has now set itself the task of using high-polymer plastics with high dielectric strength and relative

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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.moderately low softening point, such as polyethylene and the like., For electrical insulation To enable power cables by excessive heating of this substance even in the event of a short circuit is prevented. This is achieved according to the invention in that between the conductor and a layer of higher heat resistance is arranged on the insulating layer. For this shift Either electrically high-quality insulating materials or semiconducting materials or mixtures come into play Consideration.

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.The thickness of the layer depends on the prevailing conditions, such as, in particular, the conductor cross-section, to be dimensioned so that in the event of a short circuit, the temperature occurring on the conductor up to the temperature above stress-bearing insulating layer to one below its softening temperature lying temperature is reduced. Vulcanizable ones are particularly suitable for this intermediate layer Plastics such as B. the copolymers of isobutylene known as butyl rubber Butadiene or isoprene with a predominant isobutylene content, silicone rubber, poly-chloro-2-butadiene etc. Depending on the prevailing conditions, the substances can be used for the actual stress-bearing Layer and the intermediate layer underneath selected and coordinated with one another will. Depending on the substances chosen for this layer, the ratio of the Thickness of the two layers to be measured. In general, however, the thickness of the intermediate layer is be smaller than that of the stress-bearing layer. For example, it appears particularly favorable the use of polyethylene as a stress-bearing outer layer and an intermediate layer Made of butyl rubber, whose dielectric properties, apart from the lower dielectric strength, are similar to the properties of polyethylene.

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.Butyl rubber itself has excellent ozone resistance. Nevertheless, it can be recommended this ozone resistance by choosing suitable fillers, such as. B. one under the name »White soot«, a highly active inorganic filler based on finely divided fillers that has become known Silica, active aluminum oxide or the like to improve or the surface facing the conductor to make the intermediate layer of butyl rubber partially conductive in order to be known per se Way to prevent glowing phenomena from occurring on the conductor. Same measure is also possible with intermediate layers made of other materials.

In der Zeichnung sind zur Erläuterung der Er-In the drawing are to explain the

55, findung einige Ausführungsbeispiele von Starkstromkabeln im Querschnitt dargestellt.55, finding some embodiments of power cables shown in cross section.

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. Ι shows a single-conductor cable, the conductor 1 Over an intermediate layer 2 made of vulcanized butyl rubber, a stress-bearing insulating layer 3 made of polyethylene. An electrically conductive layer 4, for example in the form a stranded layer of metal wires or a metal foil layer, arranged over which an outer Protective sheath 5 made of an abrasion-resistant synthetic rubber or a rubber-like plastic, such as polyvinyl chloride or the like is arranged.

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. 2 shows a similarly constructed single-conductor cable, which differs from that of FIG. 1 essentially differs only in that below the intermediate layer 2 is a thin, electrically conductive Layer 6 is provided from a carbon black-containing butyl rubber mixture, which is connected to the intermediate layer 2 is intimately connected by vulcanization.

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.Fig. 3 shows a three-conductor cable in which the three, otherwise constructed as in Fig. 1, insulated Conductors that are provided with a metallization 7, filling the gusset 8, for example with Reclaimed bitumen, stranded together and with a common protective jacket 9, for example made of polyvinyl chloride. Usual protective layers and reinforcements can be arranged over them will.

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.The invention is of course not restricted to the examples shown and described. For the construction of the voltage-carrying insulating layer and the intermediate layers, instead of of the substances mentioned in the examples, the substances mentioned in the introduction are provided accordingly. It is also possible to use a sheath instead of non-metallic protective sheaths made of metal, for example lead or aluminum ".

Claims

Patent claims:

i. Electric power cable with a conductor insulation made of an electrically high polymer Plastic with high dielectric strength and low softening point, thereby characterized in that between the conductor and the voltage-carrying insulating layer a Interlayer higher heat resistance is arranged.

2 ,. Power cable according to claim 1, characterized characterized in that the intermediate layer consists of a vulcanizable plastic.

3. Power cable according to claim 1, characterized in that the intermediate layer is made electrically conductive on its side facing the conductor.

4. Power cable according to claim 1, characterized characterized in that the intermediate layer is insensitive to ozone through the choice of suitable fillers is made.

5. Power cable according to claim 1, characterized in that the voltage-bearing The insulating layer is made of polyethylene and the intermediate layer is made of butyl rubber.

1 sheet of drawings

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