EP0700057B1

EP0700057B1 - Longitudinally and transversely watertight power cable

Info

Publication number: EP0700057B1
Application number: EP95109668A
Authority: EP
Inventors: Dietmar Dipl.-Ing. Banowski
Original assignee: Alcatel SA; Alcatel Alsthom Compagnie Generale dElectricite
Current assignee: Nexans SA; Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1995-06-22
Publication date: 1998-10-21
Anticipated expiration: 2015-06-22
Also published as: ES2125521T3; NO953449L; DE4431221A1; DK0700057T3; NO953449D0; EP0700057A3; EP0700057A2; ATE172573T1; DE59503976D1

Abstract

On the multi-wire core (1) and inner conductive layer (2) of e.g. soot-filled polymer is extruded and covered with e.g. crosslinked polyethylene insulation (3). Over this an outer conductive layer (4) of filled polyethylene or one of its copolymers underlies a layer of crepe paper tape (5) rendered conductive by graphite or soot and forming a cushion for the screen (6) of e.g. CU wires. An absorbent textile strip (7) loaded with e.g. Cu or Al tinsel or threads of limited length guarantees continuous contact between this screen and an outer metallic sleeve (8) under polyethylene jacket (9).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein längs- und querwasserdichtes elektrisches Energiekabel mit einem über einer Leiterisolierung bzw. einer darüber befindlichen Leitschicht angeordneten Schirm aus metallischen Drähten oder Bändern und einer als Querwassersperre dienenden geschlossenen metallischen Hülle im weiteren Schichtenaufbau, wobei zwischen dem Schirm und der metallischen Hülle mindestens ein bei Feuchtigkeitseinwirkung quellende Materialien enthaltendes Band vorgesehen ist.The present invention relates to a longitudinal and cross waterproof electrical power cable with one over a conductor insulation or one above located conductive layer arranged screen metallic wires or ribbons and one as Cross water barrier serving closed metallic Shell in the further layer structure, whereby between the Screen and the metallic shell at least one Moisturizing materials containing tape is provided.

Elektrische Kabel für Mittel- oder Hochspannung, bei denen über der Isolierung bzw. einer darauf befindlichen äußeren Leitschicht der Metallschirm in Form von die Kabelseele umfassenden Drähten oder Bändern aufgebracht ist, sind seit langem üblich. Die Drähte oder Bänder werden in der Regel durch eine Bandbewicklung in ihrer Lage fixiert, bevor der Außenmantel durch Extrusion aufgebracht wird. Bei Beschädigung dieser äußeren Schutzhülle, beispielsweise bei der Verlegung oder im Betrieb durch äußere mechanische Einwirkungen, besteht die Gefahr, daß von außen Feuchtigkeit in das Kabel eindringt und entlang der Zwischenräume zwischen den einzelnen Bändern oder Drähten wandert und damit zu Korrosionserscheinungen führen kann. Eingedrungene Feuchtigkeit kann aber auch Anlaß zu Schäden in der Isolierung sein, so daß im Laufe der Zeit etwa durch das sogenannte "watertreeing" verursachte Durchschläge zu erwarten sind.Electrical cables for medium or high voltage, at those above the insulation or one on top of it outer conductive layer of the metal screen in the form of the Wires or tapes comprising cable core applied have been common for a long time. The wires or ribbons are usually wrapped in a tape Position fixed before the outer jacket by extrusion is applied. If this outer is damaged Protective cover, for example when laying or in Operation by external mechanical influences the danger of outside moisture in the cable penetrates and along the gaps between the individual bands or wires and thus migrates May cause corrosion. Invaders Moisture can also cause damage to the Isolation, so that over time through the so-called "watertreeing" caused breakthroughs are expected.

Da es weiterhin bekannt ist, daß die normalerweise zur Herstellung von Kabelmänteln verwendeten Kunststoffe keine vollständige Diffusionssperre gegen Feuchtigkeit darstellen, hat sich zwischenzeitlich der seit langem bei der Herstellung von Nachrichtenkabeln verwendete sogenannte Schichtenmantel in Form einer die Kabelseele rohrförmig umschließenden und an den Kanten verschlossenen Metallfolie durchgesetzt, die mit dem Außenmantel verklebt ist. Diese Maßnahme schützt zwar das unbeschädigte Kabel im ungestörten Normalbetrieb, die Schichtenmantelkonstruktion verhindert aber nicht einen Wassereintritt und eine Fortleitung der Feuchtigkeit längs der Kabelachse im Störungsfall, wenn dieser Feuchtigkeitsschutz durch Einwirkung äußerer Kräfte an einer Stelle zerstört wird.Since it is still known that the normally for Manufacture of cable sheaths used plastics no complete diffusion barrier against moisture represent, has in the meantime for a long time used in the manufacture of communication cables so-called layer jacket in the form of a cable core tubular enclosing and on the edges sealed metal foil enforced with the Outer jacket is glued. This measure protects that undamaged cables in undisturbed normal operation, the Layered jacket construction does not prevent one Ingress of water and moisture transmission along the cable axis in the event of a fault, if this Moisture protection by the action of external forces one place is destroyed.

In die von den Schirmdrähten oder Bändern gebildeten Zwischenräume der Abschirmung Quellpulver einzubringen, hat zwar zur Folge, daß durch Aufnahme der Feuchtigkeit im Schadensfall dieses Quellpulver den Bereich eingedrungener Feuchtigkeit abstopft, die Füllung des Schirmbereiches mit Quellpulver bringt jedoch einen erheblichen Montageaufwand mit sich, wenn Muffen am Kabel gesetzt oder Verbindungsstellen hergestellt werden müssen. Bei der Herstellung des Kabels sind darüber hinaus besondere Vorrichtungen zur Quellpulveraufbringung erforderlich, aus Gründen der Arbeitssicherheit bedarf es zusätzlicher Absaugvorrichtungen für überschüssiges Quellpulvermaterial. Bei der bereits angesprochenen Kabelmontage führt das freigelegte Quellpulver beim Absetzen des Kabels unter Einwirkung von Feuchtigkeit, insbesondere der Luftfeuchtigkeit, wenn die Montage im Freien erfolgt, durch das gelartige Aufquellen des Pulvers zu erschwerten Montagebedingungen. In the shield wires or ribbons Interspaces of the shielding to introduce source powder has the consequence that by absorbing the moisture in the event of damage this swelling powder the area penetrates moisture, the filling of the Screen area with swelling powder, however, brings you Considerable assembly effort if sleeves on the cable set or connecting points are established have to. When making the cable are about it In addition, special devices for applying powder powder necessary, for reasons of occupational safety additional suction devices for excess Swelling powder material. With the one already mentioned Cable assembly leads the exposed swelling powder to the Removal of the cable under the influence of moisture, especially the humidity when mounting in Free occurs through the gel-like swelling of the Powder on difficult assembly conditions.

Aus der DE-A-3 005 875 ist es bekannt, zur Herstellung einer ständigen elektrischen Verbindung zwischen äußerer Leitschicht und Schirmdrähten unterhalb des Schirms eine Lage aus leitfähigen, quellfähigen Bändern anzuordnen. Im weiteren Schichtenaufbau ist über dem Schirm eine geschlossene Lage aus quellfähigen Bändern sowie darüber eine für die Querwasserdichtigkeit des Kabels erforderliche metallische Hülle vorgesehen. Die Anordnung der geschlossenen Lage quellfähiger Bänder zwischen Schirm und metallischer Hülle macht zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um beim Betrieb des Kabels erzeugte elektrische Potentialdifferenzen zwischen dem Schirm des Kabels und der im Schichtenaufbau in der Regel unmittelbar unter dem Außenmantel befindlichen metallischen Hülle zu vermeiden bzw. auszugleichen. Ein solcher Ausgleich muß dann in der nächstliegenden Muffe oder Verbindungsstelle erfolgen, was dort einen zusätzlichen Montageaufwand erfordert.From DE-A-3 005 875 it is known for the production a permanent electrical connection between the outside Conductive layer and shield wires below the shield one Arrange layer of conductive, swellable tapes. in the another layer structure is one above the screen closed layer of swellable tapes and above one for the cross water tightness of the cable required metallic shell provided. The order the closed position of swellable ligaments between Umbrella and metallic shell take additional measures required to be generated during the operation of the cable electrical potential differences between the screen of the As a rule, the cable and the layer structure located directly under the outer jacket to avoid or compensate for metallic sheath. A such compensation must then be in the closest socket or liaison point, what one there additional assembly effort required.

Die Anordnung elektrisch leitfähiger Quellvliese zwischen Leitschicht und Schirmdrähten eines Starkstromkabels ist ebenfalls in der DE-U-9 208 880 beschrieben.The arrangement of electrically conductive swellable nonwovens between Conductive layer and shield wires of a power cable is also described in DE-U-9 208 880.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, die es erlaubt, den Schirmbereich eines elektrischen Energiekabels gegen Feuchtigkeitsweiterleitung abzudichten, sowie zusätzlich dafür zu sorgen, daß mögliche Potentialdifferenzen zwischen dem elektrischen Schirm des Energiekabels und der die Querwasserdichtigkeit des Kabels sicherstellenden metallischen Hülle von vornherein unterbleiben.The invention has for its object a Possibility to find that allows the screen area an electrical power cable against Seal moisture transmission, as well as additionally to ensure that potential differences in potential between the electrical shield of the power cable and which ensures the cross-water tightness of the cable avoid metallic shells from the start.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß das zwischen dem Schirm und der metallischen Hülle angeordnete, quellfähiges Material aufweisende Band zudem leitfähige Einlagen aus Metall enthält. Das quellfähige Material sichert eine örtliche Begrenzung eingedrungener Feuchtigkeit, z. B. nach mechanischer Beschädigung des Außenmantels sowie der metallischen Hülle. Das bei Wasserzutritt quellende Material verschließt an der Schadensstelle vorhandene Hohlräume und verhindert damit ein weiteres Eindringen von Feuchtigkeit in das Kabelinnere. Die leitfähigen Einlagen aus Metall sichern einen ständigen elektrisch leitenden Kontakt zwischen dem Kabelschirm und der metallischen Hülle, wenn das Band die Schirmdrähte bzw. -bänder oder eine darauf aufgebrachte Querwendel unmittelbar umschließt und über diesem Band die metallische Hülle, z. B. in Form eines mit überlappenden Bandkanten aufgebrachten Aluminiumbandes, angeordnet ist.This object is achieved according to the invention by that that between the screen and the metallic shell arranged, swellable material band also contains conductive inserts made of metal. The swellable Material ensures local penetration Moisture, e.g. B. after mechanical damage to the Outer shell and the metallic shell. That at Water swelling material closes at the Damage existing cavities and thus prevents further moisture penetration into the Cable interior. Secure the conductive metal inserts a permanent electrically conductive contact between the Cable shield and the metallic sheath when the tape is the Shield wires or tapes or one attached to them Cross helix immediately encloses and above this band the metallic shell, e.g. B. in the form of a overlapping band edges of applied aluminum band, is arranged.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in Durchführung der Erfindung das verwendete Band ein quellfähiges Material enthaltendes und mit Metallpartikeln dotiertes Vliesband ist. Die Basis solcher sogenannter Quellvliese bilden Kunststoff-Schichtvliesstoffe, deren Lagen aus quellfähigem Material aufgebaut sind oder solches enthalten. Quellfähige Massen, etwa in Pulverform, können solche auf Cellulosebasis sein aber auch solche auf Basis synthetischer Werkstoffe. Solche Bänder ermöglichen einen kurzfristigen Feuchtigkeitszutritt zu dem quellfähigen Material. Darüber hinaus ist durch den Einbau des quellfähigen Materials in solchem Bandmaterial ein einfacher Fertigungsablauf gewährleistet und sichergestellt, daß die zur Abdichtung der Kabelseele vorgesehenen Materialien auch nach der Herstellung des Kabels, dem Transport oder seiner Verlegung noch an den Stellen vorhanden sind, wo sie bei Feuchtigkeitseinbruch wirksam die Abstopfung der Schadensstelle bewirken.It when the implementation of the Invention the tape used is a swellable material containing and doped with metal particles is. Form the basis of such so-called source fleeces Layered plastic nonwovens, the layers of which swellable material are constructed or such contain. Swellable masses, for example in powder form, can but those based on cellulose are also those based synthetic materials. Such tapes allow one short-term moisture access to the swellable Material. In addition, by installing the swellable material in such strip material simple manufacturing process guaranteed and ensures that the cable seal provided materials even after the manufacture of the Cable, transport or its relocation to the Locations are available where there is moisture intrusion effectively block the damage site.

Die neben dem quellfähigen Material in dem Quellvlies enthaltenen leitfähigen Einlagen aus Metall können beispielsweise durch Metallflitter oder kurze Fäden, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium, gebildet sein. Die übliche Wandstärke solcher Quellvliese stellt sicher, daß über die Kabellänge ein ständiger metallisch leitfähiger Kontakt zwischen dem metallischen Schirm des Kabels und der zur Querwasserdichtigkeit herangezogenen metallischen Hülle sichergestellt ist. The next to the swellable material in the Swellable fleece contained conductive inserts made of metal can, for example, by metal spangles or short Threads, for example made of copper or aluminum be. The usual wall thickness of such swellable nonwovens sure that over the cable length a permanent metallic conductive contact between the metallic shield of the Cable and that used for water resistance metallic shell is ensured.

Eine andere vorteilhafte Variante erfindungsgemäßer Ausführungsformen ist die, daß das Band ein quellfähiges Material enthaltendes und mit metallischen Fäden oder Streifen durchwirktes Vliesband ist. Der metallische Faden oder der Streifen, z. B. aus Aluminium oder Kupfer hergestellt, verläuft abwechselnd von einer Oberfläche des Bandes zur anderen, neben der gleichzeitigen, problemlosen Kontaktierung des metallischen Schirmes sowie der metallischen Hülle sichert diese Ausführungsform regelmäßige Querverbindungen längs der gesamten Kabelstrecke. Wie auch bei der ersten Ausführungsform werden mögliche Potentialdifferenzen noch längs des Kabels ausgeglichen, besondere Maßnahmen zum Ausgleich von Potentialdifferenzen etwa im Muffenbereich, sind nicht mehr erforderlich.Another advantageous variant of the invention Embodiments is that the tape is a swellable Material containing and with metallic threads or Stripe is woven fleece tape. The metallic one Thread or the strip, e.g. B. made of aluminum or copper manufactured, runs alternately from one surface of the tape to the other, in addition to the simultaneous, easy contacting of the metallic shield and the metallic shell secures them Embodiment regular cross connections along the entire cable route. As with the first Possible potential differences are still embodiment balanced along the cable, special measures to Compensation of potential differences, for example in the socket area, are no longer required.

Die Anordnung des erfindungsgemäßen Bandes im Schichtenaufbau des Kabels kann so getroffen sein, daß das quellfähiges Material und leitfähige Einlagen enthaltende Band in Kabellängsrichtung verläuft. Anstelle eines einzigen Bandes kann es oft zweckmäßig sein, an im Kabel gegenüberliegenden Seiten zwei oder mehr Bänder in Längsrichtung verlaufen zu lassen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn im Fertigungsprozeß auf zusätzliche Wickeleinrichtungen verzichtet werden soll.The arrangement of the tape according to the invention Layer structure of the cable can be such that the swellable material and conductive inserts containing tape runs in the longitudinal direction of the cable. Instead of Of a single volume, it can often be useful to at Cable opposite sides two or more tapes in Let it run longitudinally. This is particularly so then the case if in the manufacturing process on additional Winding devices should be dispensed with.

Man kann aber auch so vorgehen, daß das quellfähige Materialien und leitfähige Einlagen enthaltende Band wendelförmig den Schirm umgibt. Eine solche Bewicklung kann in Form einer geschlossenen Lage aufgebracht werden, man kann aber auch zwei Bänder jeweils gegenläufig und mit Abstand auf die Schirmung des elektrischen Kabels aufbringen, so daß sich als Bild eine sogenannte Kreuzwendel ergibt. Welche Form des Aufbringens auch gewählt wird, entscheidend ist, daß neben der Abstopfung durch eingelagertes quellfähiges Material eine ständige elektrische Verbindung zwischen dem Schirm und der die Querwasserdichtigkeit bewirkenden metallischen Hülle längs des Kabels sichergestellt ist.But you can also proceed so that the swellable Tape containing materials and conductive inlays helically surrounds the screen. Such a wrapping can be applied in the form of a closed layer but you can also turn two tapes in opposite directions and by far from the shielding of the electrical cable apply so that a so-called Kreuzwendel results. Whichever form of application is chosen, it is crucial that in addition to the plugging a permanent through swellable material electrical connection between the screen and the die Cross-water-proof metallic shell is ensured along the cable.

Die Erfindung sei anhand des in der Figur als Ausführungsbeispiel dargestellten elektrischen Mittel- oder Hochspannungskabels näher erläutert.The invention is based on the in the figure as Embodiment shown electrical means or High-voltage cable explained in more detail.

Auf den z. B. aus miteinander verseilten oder verwirkten Einzeldrähten bestehenden Leiter 1 dieses Kabels ist die sogenannte innere Leitschicht 2, beispielsweise aus einem rußgefüllten Polymermaterial, aufextrudiert. An diese innere Leitschicht 2 schließt sich die elektrische Isolierung 3 an, beispielsweise aus einem vernetzten Polyethylen, sie wird abgedeckt von der sogenannten äußeren Leitschicht 4, im dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls aus einem rußgefüllten leitfähigen polymeren Material, wie Polyethylen oder eines seiner Copolymere.On the z. B. from stranded or forfeited together Single wire existing conductor 1 of this cable is the So-called inner conductive layer 2, for example from one soot-filled polymer material, extruded. To this inner conductive layer 2 closes the electrical Insulation 3, for example from a networked Polyethylene, it is covered by the so-called outer conductive layer 4, shown in Embodiment also from a soot-filled conductive polymeric material such as polyethylene or one of his copolymers.

Über der äußeren Leitschicht 4 ist ein leitfähiges Band 5 angeordnet, beispielsweise ein durch Graphit oder Ruß leitfähig gemachtes Kreppapierband, gegebenenfalls in Kombination mit einem Quellvliesband. Dieses leitfähige Band 5 dient praktisch als Polsterschicht für den darüber befindlichen Schirm 6 aus z. B. Kupferdrähten, die von einer sogenannten Querleitwendel ebenfalls aus Kupfer umwickelt sind. Zur Abstopfung des Schirmbereiches und zur Verhinderung einer Fortleitung an einer Stelle in das Kabel eingedrungener Feuchtigkeit dient das erfindungsgemäß ausgebildete Band 7, auch Quellvlies, das mittels seiner beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium bestehenden Einlagen, wie Flitter oder Fäden begrenzter Länge oder eingewirkter Fäden oder Streifen, eine ständige Kontaktierung zwischen dem Schirm 6 und der über dem Band 7 angeordneten metallischen Hülle 8 gewährleistet. Diese metallische Hülle 8 ist beispielsweise ein an der dem Polyethylen- Außenmantel 9 zugekehrten Oberfläche mit einem Copolymer des Ethylens oder einem Schmelzkleber beschichtetes Aluminiumband, dessen Bandkanten einander überlappen und die im Überlappungsbereich miteinander verklebt sind. Bei der Extrusion des Polyethylens des Außenmantels erfolgt nach Aufschmelzen der Beschichtung des Aluminiumbandes und Wiedererhärten nach dem Erkalten eine dauerhafte Verbindung mit dem Außenmantel.There is a conductive tape 5 over the outer conductive layer 4 arranged, for example by graphite or carbon black made crepe paper tape, optionally in Combination with a swellable nonwoven tape. This conductive Volume 5 serves practically as a cushion layer for the one above located screen 6 from z. B. copper wires made by a so-called transverse spiral also made of copper are wrapped. For plugging the screen area and to prevent forwarding at one point in the Cable is used for moisture band 7 according to the invention, also swelling fleece, the by means of, for example, copper or aluminum existing deposits, such as tinsel or threads, are more limited Length or knitted threads or strips, one constant contact between the screen 6 and the over the metallic sheath 8 arranged in the band 7 guaranteed. This metallic shell 8 is for example one on the polyethylene outer jacket 9 facing surface with a copolymer of ethylene or a hot melt coated aluminum tape, whose band edges overlap each other and which in Overlap area are glued together. In the Extrusion of the polyethylene of the outer jacket takes place after Melt the coating of the aluminum strip and Recuring hard after permanent cooling Connection with the outer jacket.

Claims

A longitudinally and laterally water-tight electric power cable comprising a shield (6) composed of metallic wires or strips and arranged over a conductor insulation (3) and over a conductive layer (4) arranged thereon, and comprising a closed metallic sleeve (8) serving as lateral water barrier further in the layer structure, wherein at least one band (7) containing materials which swell under the effect of moisture is provided between the shield (6) and the metallic sleeve (8), characterised in that the band (7) contains conductive inserts consisting of metal.
A power cable according to Claim 1, characterised in that the band (7) contains metal spangles or threads of limited length.
A power cable according to Claim 1, characterised in that the band (7) is interwoven with metallic threads or strips.
A power cable according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the band (7) extends in the longitudinal direction of the cable.
A power cable according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the band (7) surrounds the shield (6) in the form of a coil.
A power cable according to Claim 5, characterised in that two bands (7) surround the shield (6) in the form of a cross-coil.