FI58408C - Isolerad hoegspaenningskabel - Google Patents

Description

S"~ "71 Γ«1 KUULUTUSJULKAISU _ . . _ .

W (11) UTtAOONIMOSSKIlIFT 5 8408 i C (45) Patentti ayännetty 12 01 1981

Patent meddelat * (51) Kv.rk.-Wci.3 H 01 B 9/00 SUOMI—FINLAND <W> Patunttlhakumus — Patuntmeknlng 782531 (22) Hukumltptlvt — An*eknlri|*d»| 18.08.78 (23) AikupiM—GHtifh*t*d*f 18.08.78 (41) Tullut luikituksi — Blhrtt offumllg 19.02.80

Patentti- ja rekisterihallitut .... ...._______ . „ , _ *. ___ (44) Nlhttvikslpunoo Ja lciniL|ullulsim pvm. — latent- ocn registerstyrelsan AraMcan utlagrf och utUkrIftun publlcund 30.09.80 (32)(33)(31) Byyrfutty ucuolkuus —Buglrd priorKet (71) Oy Nokia Ab, Pursimiehenkatu 29~31, Postilokero U19, 00101 Helsinki 10, Suomi-Finland(FI) (72) Jouko Ilari Liuke, Helsinki, Heikki Antero Vesola, Vantaa, Suomi-Finland(Fl) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Eristetty suurjännitekaapeli - Isolerad högspänningskabel Tämän keksinnön kohteena on eristetty suurjännitekaapeli, joka käsittää eristyskerroksen ja tämän sisällä olevan sähkö johtimen, joka käsittää sähköä hyvin johtavista metallilangoista punotun sisäosan ja tätä putkimaisesta ympäröivän metallivaipan.

Ennestään tunnetaan suurjännitekaapeli, jossa johdin normaalisti on tehty kokonaan kerrattuna erillisistä langoista. Haittana on pinnan tiiviyden vailli-naisuus ja myös pinnan epätasaisuus, mikä mm. aiheuttaa suurjännitekaapeleissa haitallista koronailmiötä.

Tunnetaan myös (DE-hakemusjulkaisu 2 162 210) johdinrakenne, jossa päällimmäisenä kerroksena on metalliputki, jonka tarkoituksena on mm. suojata johdinta korroosiolta.

Toisaalta materiaaleista, jotka kestävät alumiinia huomattavasti paremmin korroosiota, on alumiinille soveltuvin menetelmin vaikeaa tai mahdotonta valmistaa putki, joka täyttäisi samat vaatimukset. Esimerkiksi hitsisauma ei ole pinnaltaan koskaan yhtä sileä kuin saumaton putki, eikä sauman tiiviys ole varma.

2 58408

Putkimaisessa ja varsinkin umpinaisessa johtimessa tunnetaan yleensä haittana se, että vaihtovirralla induktiivinen vastus on hieman suurempi kuin tavalliseen tapaan kerratussa johtimessa, varsinkin suuripoikkipintäisessä johtimessa. Haitan suhteellista merkitystä voidaan kuitenkin pienentää sillä, että putken seinämän vahvuus pidetään kohtuullisena. Lisäksi putkella on rakenteellisesti parempi johtavuus kuin kerratun johtimen pintakerroksella. Valmistusmenetelmän varmuus lisää taloudellisia mahdollisuuksia johtimen poikkipinnan suurentamiseksi riittävässä määrin vaatimusten mukaista vaihtovirtaa varten.

Tähän asti on siis ajateltu, ettei putkimaista metallivaippaa pitäisi käyttää kerratun johtimen uloimpana kerroksena, koska tällaisen johtimen vaihtovirta-resistanssi on pinta-alaltaan samansuuruiseen tavanomaiseen vaipattakaan johtimeen verrattuna pyörrevirtojen vaikutuksesta jonkin verran suurempi.

Nyt on kuitenkin yllättäen havaittu, että tämä vaikutus on aivan mitätön verrattuna niihin etuihin, jotka ovat saavutettavissa tietynlaista vaipparakennet-ta käytettäessä.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että eristetyn suurjännitekaapelin johtimella on alumiinista tehty putkimainen ulkokerros, joka ai tiivis ja sileä. Putken sisällä on jokin sinänsä tunnettu johdin, lähinnä alumiini- tai kuparilangoista kerrattu ja tiivistetty johdin. Putkella ja sisäosalla on valmistus-mitoissa pieni välys.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle suurjännitekaapelille on pääasiallisesti tunnusomaista,että metallivaippa on valmistettu alumiinista pursottamalla, niin että sen ulkopinta on kokonaisuudessaan saumaten ja sileä, sen poikkipinta on 5-50 % sähköjohtimen kokonaispoikkipinnasta ja se on sovitettu sisäosan ympärille välyksellä, joka ainakin likimain vastaa väljää liukutiuk-kuutta.

On kuitenkin huomattava, että suojapiiriä määriteltäessä on tämä patentti-selitys sekä liitteenä oleva piirustus patenttilain edellyttämällä tavalla kokonaisuudessaan otettava huomioon.

Etuina keksinnöllä saavutetaan likimain kaikki umpinaisen (solid) johtimen hyvät puolet, mutta säilytetään taipuisuus olennaisesti parempana. Johtimen pinnan tiiviys on etu päällystettäessä johdinta kaapeliksi muovilla tai vastaavalla aineella: suurjännitekaapelissa johdinsuojalla ja eristeellä. Tavallista kerrattua johdinta päällystettäessä näet muovi tai vastaava aine voi tunketua lankojen väliin, mistä usein on seurauksena kaapelin vaurioituminen johdinta kuormitettaessa. Toinen etu luotettavasta tiiviydestä käy ilmi kaapelin mahdollisesti vaurioituessa: veden päästessä ehyenä säilyneeseen johtimeen saakka riittää vauriokeh-dan korjaaminen. Sama pätee johtimen pintaputken rikkoutuessakin: vesi pääsee johtimeen sisälle mutta ei pääse muualla ulos vaurioittamaan eristystä. Tällöinkin riittävät korjaustoimenpiteet vauriokohdassa. Johtimen pinnan sileydestä puo- 58408 lestaan on se etu, että suurjännitekaapelissa sen päälle tuleva jchdinsuoja voi olla ohuempi kuin suhteellisen epätasaisella kerratulla johtimella. Taivutettaessa johdinta saadaan putkella lisäksi aikaan, että se myötäilee taivutusta helposti, koska jo valmistusmenetelmä, tavallisesti sinänsä tunnettu pursotus, edellyttää pehmeää alumiinia. Lisäksi putken ja sisäosan välys sallii osien keskinäisen liukumisliikkeen. Samalla putki poistaa sen vaaran, että kerratun johtimen pintakerroksessa vierekkäiset langat taivutuksessa liukuessaan vaurioittaisivat kaapelissa päällä olevaa muovia.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähenmin tarkastelemaan liitteenä olevan piirustuksen mukaisten suoritusesimerkkien avulla.

Kuvio 1 esittää poikkileikkauskuvantona keksinnön mukaisen kaapelin poikkipinnaltaan ympyränmuotoista sähkö johdinta.

Kuvio 2 esittää poikkileikkauskuvantona keksinnön mukaisen kaapelin poikkipinnaltaan sektorinmuotoista sähköjohdinta.

Johtimen sisäosa 1 on kerrattu sinänsä tunnetulla tavalla ja voi olla tiivistämätön tai tiivistetty (kuvio 1) tilan säästämiseksi. Kerratun osan päälle on sinänsä tunnetulla tavalla pursotettu alumiinista putkimainen vaippaosa 2 niin, että sen ja sisäosan 1 väliin jää pieni rako tai että se korkeintaan kevyesti painautuu sisäosaa 1 vasten. Pursottamisen sijasta voidaan käyttää mitä muuta sinänsä tunnettua menetelmää tahansa, jonka avulla putkimainen vaippaosa saadaan tiiviksi ja ulkopinnaltaan sileäksi, esim. erilaisia putkihitsausmenetel-miä, joissa lähtöaineena käytetään alumiininauhaa.

Periaatteessa putkimaisen vaippaosan 2 tulisi olla mahdollisixntian ohut, muttei niin ohut, että se rypyttyy. Toisaalta putkimainen vaippaosa 2 muodostaa olennaisen osan, esim. 20-50 %, johtimen kokonaispoikkipinnasta.

Esimerkkitapauksena mainittakoon 110 kV:n kaapeli, jonka alumiinia olevan johtimen kokonaispoikkipinta on 1400 nm^. Johtimen halkaisija on 44 rnn. Vaippa-osan keskimääräinen paksuus on n. 3 nm (alaraja 2,75 nm). Alumiinivaippaa ympäröi puolijohtava kerros, jonka paksuus on n. 1 nm. Tätä kerrosta ympäröivän eristys-kerroksen paksuus en n. 15 nm. Eristyskerrosta ympäröivät vielä 0,5 - 2,0 nm paksu hohtosuojakerros, 3 nm paksu kosketussuoja- tms. metallikerros sekä uloim-pana 3,5 nm paksu muovivaippa. Näitä alumiinivaippaa ympäröiviä kerroksia en kuviossa 1 osoitettu viitenumerolla 3.

Vaippaosan 2 ja sisäosan 1 välys on suuruusluokaltaan 0,1 nm, mikä vastaa väljää liukutiukkuutta.

Koska vaippaosan 2 ulkopinta on sileä, ei tässä pinnassa esiinny haitallista korona L lmiötä.

On selvää, että keksinnön mukainen ajatus on sovellettavissa myös poikkipinnaltaan ympyränmuodosta poikkeaviin johtimiin, esim. kuvion 2 mukaisiin sektori joht imi in.