DK149376B - Elektrisk kabel samt fremgangsmaade og apparat til fremstilling heraf - Google Patents

Description

149376

Opfindelsen angår et elektrisk kabel til kraftoverføringssystemer ved høje spændinger, indeholdende flere indre ledere, der er snoet sammen, en kappe med en indre diameter, der er væsentlig større end den to-5 tale ydre diameter af de sammensnoede ledere, hvorved der er bestemt et hulrum uden om lederne inden i kappen, komprimeret gasformigt isolationsmateriale i det nævnte hulrum under drift af kablet, flere afstandsstykker, der understøtter lederne i kappen på steder, der har 10 indbyrdes afstand langs kablets akse, idet hvert afstandsstykke er fremstillet af massivt dielektrisk materiale og har et antal generelt radiale fremspring, der er i indgreb med de sammensnoede ledere og strækker sig til kontakt med indervæggen af kappen.

15 Kabler, hvori der benyttes komprimeret gasisola tion, navnlig svovlhexafluorid, er foreslået til anvendelse i underjordiske kraftoverføringssystemer for meget høje spændinger, f.eks. til forbindelse af landsomfattende pylonunderstøttede luftledninger i bymæssige 20 bebyggelser. I britisk patentskrift nr. 1 280 762 er de problemer, der er knyttet til kabler med komprimeret gasisolation, kort omtalt, specielt problemet med at sikre, at de elektriske påvirkninger, der opstår, når kablet er under belastning, ikke overskrider gennem-25 slagsspændingen for den komprimerede gasisolation. Som det fremgår af det nævnte patentskrift, kan problemerne med de elektriske påvirkninger reduceres ved anbringelse af kablet i en ledende kappe med stor diameter. Diametre af størrelsesordenen 500 mm er ikke usædvanlige.

30 Ved kabler med sådanne store diametre er det ikke særlig praktisk at fremstille kablet med den ledende kappe i en fabrik, og det er i stedet blevet mere almindeligt at indføre lederne i kappen på lægningsstedet, idet der benyttes afstandsstykker til at holde lederne i ensartet 35 afstand fra kappen efter indførelsen af lederne i kappen på lægningsstedet.

I det arrangement, der er angivet i det britiske 149376 2 patentskrift nr. 1 280 762, er den ydre kabelkappe ledende og udgøres f.eks. af et metalrør, der kan være korrugeret for fleksibilitet. Kablet har to eller flere inderledere, der er snoet om hinanden, og en række af-5 standsstykker er anbragt langs kablet, idet hvert afstandsstykke er fremstillet af massivt dielektrisk materiale og har et antal radiale fremspring, der er lig med antallet af ledere, og som strækker sig fra kabelaksen radialt udad mellem lederne. For at opretholde 10 den renhed af kablet, der anvendes ved fabriksfremstillingen, i det tilfælde hvor kablet indsættes i kappen på lægningsstedet, foreslås det at anbringe kablets lederarrangement i et plasthylster, der stryges af, når lederarrangementet indføres i rørledningen, der i det 15 færdige kabel udgør den ydre ledende kappe.

Den ulempe, der opstår ved anvendelse af arrangementet i henhold til det britiske patentskrift nr.

1 280 762, er, at det hverken i det tilfælde, hvor kabel-lederarrangementet indføres i en beskyttende rørledning 20 på lægningsstedet, eller i det tilfælde, hvor indføringen sker i en fabrik, er muligt at opnå , at kablets hulrum, der skal fyldes med en komprimeret gasisolation, er fri for forurening, navnlig metallisk partikelformet forurening, som kan føre til gennemslag i isolationen.

25 Selv om indføringen sker i fabrik, vil der i realiteten uundgåeligt være metalpartikler til stede i kabelhulrummet. Når lederarrangementet indføres i et metalrør på lægningsstedet, vil indeslutning af lederarrangementet i en aftagelig plastbeklædning i og for sig gøre det 30 muligt at holde lederarrangementet i fabriksren tilstand, men kun indtil det tidspunkt, hvor beklædningen stryges af.

Med den foreliggende opfindelse tilsigtes tilvejebragt et kabel, hvor faren for overslag er overordentlig 35 lille, dels fordi metalliske forureninger i rummet til gasisolationen er undgået, dels fordi den elektriske feltstyrke omkring enderne af afstandsstykkernes frem- 149376 3 spring er reduceret.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at kappen er en plastkappe, der er ekstruderet over den af lederne og afstandsstykkerne bestående enhed, og at den yder-5 ste ende af hvert radialt fremspring er i indgreb med en komplementært tildannet, lokaliseret reces i plastkappen til reduktion af de elektriske påvirkninger ved afstandsstykkernes ender.

Ekstruderingen af plastkappen om den af lederne 10 og afstandsstykkerne bestående enhed medfører, at det er let at sørge for, at hulrummene til gasisolationen i kablet er fri for forurening både under kablets fremstilling og senere hen. Ekstruderingen giver endvidere mulighed for udformning af lokale recesser om enderne 15 af afstandsstykkernes fremspring. Begge dele medfører en væsentlig reduktion af faren for overslag i kablet.

Opfindelsen angår også en fremgangsmåde til fremstilling af et kabel ifølge opfindelsen, ved hvilken de indre ledere fremføres kontinuert fra en kilde for 20 disse til en behandlingsstation, hvor lederne snos om hinanden, og afstandstykkerne med de radiale fremspring indsættes med lige stor indbyrdes afstand i længderetningen af de snoede ledere. Denne fremgangsmåde er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at de 25 snoede ledere og afstandsstykkerne kontinuert tilføres et ekstruderhoved til ekstrudering af plastkappen, at plastkappen ekstruderes kontinuert uden om de sammen-snoede ledere og afstandsstykkerne til bestemmelse af en generelt cylindrisk kappe af en sådan indre diameter, at 30 de yderste ender af hvert fremspring på afstandsstykkerne danner en lokal, udadrettet deformation af den ekstruderede kappe, hvilke deformationer udgør de til fremspringenes ender komplementært formede recesser i kappen.

35 Herved opnås en kontinuert fremstilling af kablet under kontrollerede fabriksbetingelser. Dette medfører stor sikkerhed mod forureninger i hulrummene til gasisolationen. Endvidere opnås, at plastmaterialet i 149376 4 recesserne slutter tæt om fremspringenes ender.

Endelig angår opfindelsen et apparat til fremstilling af et kabel ifølge opfindelsen ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Et sådant apparat er iføl-5 ge opfindelsen ejendommelig ved, at apparatet indeholder en arbejdsstation til indsættelse af afstandsstykkerne i de sammensnoede ledere, et ekstruderhoved, der er indrettet til ekstrudering af plastkappen uden om de sammensnoede ledere og de tilhørende afstandsstykker, 10 hvilket ekstruderhoved har en gennemgående åbning til passage af de sammensnoede ledere og de tilhørende afstandsstykker, samt en ringformet ekstruderingsåbning, der omgiver den gennemgående åbning, et roterende støt-teorgan, der er monteret i ekstruderens gennemgående 15 åbning til lokalisering og styring af afstandsstykkerne ved deres passage gennem ekstruderhovedet, hvilket støtteorgan strækker sig medstrøms gennem ekstruderovedet forbi den ringformede ekstruderåbning, så det udgør et trækningsstøtteorgan for det ekstruderede materiale 20 fra ekstuderingsåbningen, samt en korrugeringsmeka-.nisme ved udgangen fra ekstruderen synkroniseret med indsættelsen af afstandsstykkerne i de sammensnoede ledere. Ved hjælp af det roterende støtteorgan sikres korrekt placering af lederne og afstandsstykkerne i den 25 ekstruderede kappe, og korrugeringsmekanismen medfører blandt andet den nævnte tætte indeslutning af fremspringenes ender i kappens-recesser.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den udførelsesform for opfindelsen, der 30 sammen med fremgangsmåder til kablets fremstilling er forklaret nærmere under henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser et gasisoleret kabel ifølge opfindelsen, delvis i snit til anskueliggørelse af kablets indre, 35 fig. 2 et snit gennem en del af den korrugerede plastkappe i kablet i fig. 1, hvoraf også tilpasningen mellem afstandsstykkernes ender og korrugeringen fremgår, 149376 5 fig. 3 et snit efter linien X-X i fig. 2, fig. 4 skematisk et fremstillingsanlæg for kablet ifølge fig. 1, fig. 5 mere detaljeret ekstruderingshovedet og kor-5 rugatoren i anlægget i fig. 4, og fig. 6 et andet fremstillingsanlæg, der kun er egnet til fremstilling af forholdsvis korte kabelstykker.

I fig. 1, 2 og 3 indeholder et kabel 1 et lederarrangement 2 med afstandsstykker 3, der er anbragt 10 i en vis afstand, og som kan være som angivet i det ovenfor anførte britiske patentskrift nr. 1 280 762. Samlingen af ledere og afstandsstykker 2, 3 er indeholdt i en hul kappe 4 af plastmateriale og med rundtgående korrugeringer som vist. Yderenderne af afstandsstykker-15 ne 3 er optaget i komplementært udformede deformationer 5 i kappen 4, og det vil ses navnlig af fig. 2 og 3, at denne udformning medfører elektrisk afskærmning af afstandsstykkernes ender med tilsvarende reduktion af de elektriske påvirkninger ved disse ender. Som 20 vist i fig. 2 kan plastmaterialekappen 4 have et indre elektrisk isolerende lag og et ydre ledende eller halvledende lag. I et kabel med en ydre diameter af størrelsesordenen f.eks. 225 mm kan inderlaget have en tykkelse af størrelsesordenen f.eks. 1 mm og yderlaget en tykkel-25 se af f.eks. 3 mm. Kappen 4 kan f.eks. være fremstillet af bestandigt polyethylen.

I fig. 4 er skematisk vist en produktionslinie til fremstilling af det i fig. 1-3 viste kabel. Det snoede kabelkernearrangement trækkes af fra en tromle 10 ved 30 hjælp af en passende bæltefremføringsindretning 11, der fører kabelkernerne til en rensestation 12, hvor varmt afioniseret vand påsprøjtes under tryk på kernerne. Pra rensestationen 12 går kabelkernerne ind i et rum 13 med ren luft, hvor en operatør 14 sørger for 35 synkron indsættelse af afstandsstykkerne mellem kabelkernerne. Det af kerner og afstandsstykker bestående arrangement føres derefter til et hoved 15 i en ekstru- 149376 6 der 16, hvor plastmaterialekappen påføres, og hvorfra de indesluttede kabelkerner går gennem en egen vakuum-korrugator 17 som f.eks. en CORMA-korrugator. Herfra går kablet til en optagetromle 18.

5 Pig. 5 viser mere detaljeret ekstruderhovedet og den efterfølgende korrugator. Disse dele er nødvendigvis således indrettet, at der opnås synkronisme mellem indsættelsen af afstandsstykkerne, fremføringen af kabelkernerne til og gennem ekstruderen og funktionen af 10 korrugatoren, og der kan til dette formål benyttes ethvert egnet og passende middel. Ekstruderhovedet indeholder som vist et roterende styre- og understøttelsesorgan 20 for afstandsstykkerne 3 indsat i apparatet samt hoved- og hjælpeekstrudere 21 og 22 for henholds-15 vis det ydre og det indre lag af kabelkappen. Et kombineret styreorgan for afstandsstykkerne og strækkeorgan 23 strækker sig gennem ekstruderhovedet og ud over formen til bestemmelse af strækningsgraden for den ekstruderede rørformede kappe, hvilket er væsentligt for at 20 sikre overensstemmelse mellem enderne af afstandsstykkernes grene og deformationer i væggen af den ekstruderede kappe. Som det kan ses, er den diameter, der er bestemt af enderne af afstandsstykkernes grene, større end den endelige ved trækningen fremkaldte diameter af den eks-25 truderede kappe.

Når den ekstruderede kappe forlader enden af organet 23, kommer den i indgreb med CORMA-korrugatoren 24, der har cirkulerende formblokke 25 af typen "trækbælte", og som på kendt måde tjener til at vakuum-30 forme og afkøle den ekstruderede kappe. Som det kan ses, optages afstandsstykkerne i passende udformede formblokke ved en indbyrdes afstand på halvdelen af stigningen for de snoede kabelkerner, hvilke specielle formblokke optager de deformationer, der er frembragt i den ekstru-35 derede kappe af enderne af afstandsstykkerne.

Medens den i fig. 4 og 5 illustrerede fremgangsmåde er en kontinuert proces, viser fig. 6 en fremgangsmåde, 149376 7 der alene er egnet til fremstilling af separate korte kabellængder. En ekstruder, der svarer til den i fig.

5 viste, og en sammenfoldelig form 30, hvori der er anbragt afstandsstykker 31, føres gennem ekstruderho-5 vedet, således at der ekstruderes et materialelag oven på formen. Ved at tilvejebringe vakuum i formen vil den ekstruderede kappe blive tildannet i formens korrugerin-ger. Formen kan derefter sammenfoldes og fjernes. Fremgangsmåden i fig. 6 kan ikke anbefales som en fremkomme-10 lig metode til fremstilling af produktionslængder af kablet, men udgør snarere en let metode til fremstilling af korte kabelstykker, f.eks. til afprøvning.

Det gasisolerede kabel ifølge opfindelsen fremstilles således på fabrikken med samlingen af ledere og af-15 standsstykker i ét med kappen af plastmateriale, og ved aflukning af enderne til transport af kablet til lægningsstedet kan gasrummet i kablet holdes lige så rent, som da kablet blev fremstillet. Kappen af plastmateriale kan fremstilles med tilstrækkelig styrke til at mod-20 stå det forventede indre gastryk,eller også kan der, som anført ovenfor, anbringes en ydre metallisk kappe.

Kablet kan lægges på stedet, som det er, i en specielt forberedt kabelrende,specielt hvor det drejer sig om et kabel med en ydre metallisk kappe, der tilmed kan være 25 forsynet med ydre antikorrosionslag, men det forudses, at kablet normalt vil blive lagt i et rør eller en kanal, der kan fremstilles af metal eller lertøj eller beton eller f.eks. i et metalarmeret plastrør.

Forskellige muligheder og ændringer kan gennemfø-30 res indenfor opfindelsens generelle område. F.eks. er der ovenfor forklaret en kontinuert fremstillingsproces, der er vist i fig.4, og en diskontinuert proces, der i første række er bestemt til at anvendes ved fremstilling alene af korte kabellængder, og som er vist i fig. 6. En 35 yderligere mulighed er en diskontinuert proces, der kan benyttes ved fremstilling af kabellængder på f.eks.

100 m eller deromkring. I overensstemmelse med dette al-

Claims (12)

14S37G ternativ kan en modifikation af den under henvisning til fig. 4 beskrevne proces være således, at korrugeringen af den ekstruderede kappe ikke sker umiddelbart efter ekstrusionen, men at kappen i stedet ekstruderes om le-5 der/afstandsstykke-enheden og får lov at løbe ud i det vandrette plan, hvorved der frembringes et lige ukorru-geret kabelstykker, der senere underkastes en korruge-ring. Den efterfølgende korrugering kan udføres enten på samme sted eller et andet sted og med eller uden opskæ-10 ring af kablet og specielt dets ekstruderede kappe, f.eks. ved hjælp af en korrugator, der er indrettet til at genopvarme den ekstruderede kappe og bevirke korrugeringen ved hjælp af vakuumformdele, hvilken korrugator enten er indrettet til at bevæge sig langs den ekstruderede 15 kabelkappe eller til at få kabelkappen ført igennem sig, idet der også her sørges for koordinering af korrugeringen med placeringen af afstandsstykkerne. 20 patentkrav

1. Elektrisk kabel (1) til kraftoverføringssystemer ved høje spændinger, indeholdende flere indre ledere (2), der er snoet sammen, en kappe (4) med en indre diameter, der er væsentlig større end den totale ydre dia-25 meter af de sammensnoede ledere, hvorved der er bestemt et hulrum uden om lederne inden i kappen, komprimeret gasformigt isolationsmateriale i det nævnte hulrum under drift af kablet, flere afstandsstykker (3), der understøtter lederne i kappen på steder, der har indbyrdes 30 afstand langs kablets akse, idet hvert afstandsstykke er fremstillet af massivt dielektrisk materiale og har et antal generelt radiale fremspring, der er i indgreb med de sammensnoede ledere og strækker sig til kontakt med indervæggen af kappen (4), kendetegnet ved, 35 at kappen er en plastkappe (4), der er ekstruderet over den af lederne (2) og afstandsstykkerne (3) bestående enhed, og at den yderste ende af hvert radialt fremspring 149376 er i indgreb med en komplementært tildannet/ lokaliseret reces (5) i plastkappen til reduktion af de elektriske påvirkninger ved afstandsstykkernes ender.

2. Kabel ifølge krav 1, hvor den ekstruderede 5 plastkappe er rundtgående korrugeret, kendetegnet ved, at de komplementært formede recesser i kappen, hvori de yderste ender af de radiale fremspring er i indgreb, er defineret ved lokale deformationer af den korrugerede kappe omkring enderne af fremspringene.

3. Kabel ifølge krav 1 eller 2, kendeteg net ved, at den ekstruderede plastkappe indeholder et isolerende lag og et halvledende lag.

4. Elektrisk kabel ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at det inde- 15 holder en integreret ydre metalkappe.

5. Fremgangsmåde til fremstilling af et elektrisk kabel ifølge krav 1, hvor de indre ledere (2) fremføres kontinuert fra en kilde (10) for disse til en behandlingsstation (3), hvor lederne snos om hinanden, og af- 20 standsstykkerne (3) med de radiale fremspring indsættes med lige stor indbyrdes afstand i længderetningen af de snoede ledere, kendetegnet ved, at de snoede ledere (2) og afstandsstykkerne (3) kontinuert tilføres et ekstruderhoved (15) til ekstrudering af plastkappen 25 (4), at plastkappen ekstruderes kontinuert uden om de sammensnoede ledere (2) og afstandsstykkerne (3) til bestemmelse af en generelt cylindrisk kappe af en sådan indre diameter, at de yderste ender af hvert fremspring på afstandsstykkerne danner en lokal, udadrettet defor-30 mation (5) af den ekstruderede kappe, hvilke deformationer udgør de til fremspringenes ender komplementært formede recesser i kappen.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet ved, at den ekstruderede plastkappe strækkes el-35 ler trækkes en forudbestemt grad for at sikre overensstemmelse mellem enderne af afstandsstykkernes arme og deformationerne i den ekstruderede kappe.

14 S 3 7 G

7. Fremgangsmåde ifølge krav 5 eller 6, kendetegnet ved, at den ekstruderede kappe korrugeres ved vakuumformning.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 7, kendete g-.5 net ved, at korrugeringen af kappen synkroniseres med indsættelsen af afstandsstykkerne i de sammensnoede ledere.

. 9. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 5-8, kendetegnet ved, at den ekstruderede 10 kappe indeholder flere samtidigt ekstruderede lag.

10. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 5-9, kendetegnet ved, at der ekstruderes en metalkappe uden om den ekstruderede plastkappe.

11. Apparat til fremstilling af et elektrisk kabel 15 ifølge krav 1 ved en fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet ved, at apparatet indeholder en arbejdsstation til indsættelse af afstandsstykkerne (3) i de sammensnoede ledere (2), et ekstruderhoved (15), der er indrettet til ekstrudering af plastkappen (4). uden 20 om de sammensnoede ledere og de tilhørende afstandsstykker, hvilket ekstruderhoved har en gennemgående åbning til passage af de sammensnoede ledere og de tilhørende afstandsstykker, samt en ringformet ekstruderingsåbning, der omgiver den gennemgående åbning, et roterende støt-25 teorgan (20) , der er monteret i ekstruderens gennemgående åbning til lokalisering og styring af afstandsstykkerne ved deres passage gennem ekstruderhovedet, hvilket støtteorgan strækker sig medstrøms gennem ekstruderhovedet forbi den ringformede ekstruderåbning, så det udgør 30 et trækningsstøtteorgan for det ekstruderede, materiale fra ekstruderingsåbningen, samt en korrugeringsmeka-nisme (24) ved udgangen fra ekstruderen synkroniseret med indsættelsen af afstandsstykkerne i de sammensnoede ledere.

12. Apparat ifølge krav 11, kendetegnet ved, at ekstruderhovedet er indrettet til samtidig eks-