FI72402C - Foerbaettringar beroerande elektriska kablar. - Google Patents

Description

1 72402 SähkÖkaapeleita koskevia tai niihin liittyviä parannuksia Tämä keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaista sähkökaapelia, jota käytetään korkeajän-5 nitteisissä tehonsiirtojärjestelmissä. Keksinnön kohteena on myöskin patenttivaatimuksen 5 johdanto-osan mukainen menetelmä kaapelin valmistamiseksi sekä laite kaapelin valmistamiseksi keksinnön mukaisella menetelmällä.

Kaapeleita, joissa käytetään painekaasueristystä, 10 erityisesti rikkiheksafluoridia, on ehdotettu käytettäväksi hyvin korkeajännitteisissä maanalaisissa tehonsiirtojär-jestelmissä, esimerkiksi maastossa olevien pylväskannatteis-ten ilmakaapeleiden liittämisessä taajama-alueisiin. GB-pa-tentissa nro 1 280 762 (Central Electricity Generating 15 Board), on lyhyesti kuvattu painekaasueristeisiin kaapeleihin liittyviä ongelmia, erityisesti ongelmaa sen varmistamisessa, että kaapelia kuormitettaessa syntyvät sähköiset jännitykset eivät ylitä painekaasueristeen läpilyöntijän-nitettä. Kuten patentissa nro 1 280 762 on kuvattu, piene-20 nevät sähköisen jännityksen aiheuttamat ongelmat, kun kaapeli asetetaan suurihalkaisijäisen johtavan vaipan sisään, missä 500 mm:n luokkaa olevat halkaisijat eivät ole harvinaisia. Näin suurilla kaapelin halkaisijoilla ei ole erityisen käytännöllistä valmistaa kaapelia yhdessä johtavan vai-25 pan kanssa tehtaassa, vaan on ollut sopivampaa sijoittaa kaapeli vaippaan asennuspaikalla, jolloin käytetään erotti-mia, jotka pitävät kaapelin johtimet tasaisesti erillään vaipasta sen jälkeen, kun johtimet on asennuspaikalla sijoitettu vaippaan.

30 Patentissa nro 1 280 762 kuvatussa järjestelmässä muodostuu kaapelin ulkovaippa metalliputkesta, joka voidaan poimuttaa taipuisuuden takia. Kaapelissa on kaksi tai useampia sisäjohtimia, jotka ovat kierretyt toistensa ympärille ja sarja erottimia on sijoitettu pitkin kaapelia, missä 35 jokainen erotin on valmistettu kiinteästä dielektrisestä aineesta, ja erottamissa on johtimien lukumäärän verran sä-teittäisiä ulokkeita, jotka ojentuvat kaapelin akselilta 2 72402 ulospäin johtimien välistä. Jotta kaapeli pysyisi tehdas-puhtaana silloin, kun kaapeli sijoitetaan vaippaansa asennuspaikalla, on kaapelin johdinkimppu ehdotettu varustettavaksi muovivaipalla, joka riisutaan, kun johdinkimppu syö-5 tetään putkijohdon sisään, joka valmiissa kaapelissa muodostaa kaapelin ulomman johtavan vaipan.

Epäkohta, joka syntyy patentin nro 1 280 762 järjestelyllä, on ettei tapauksessa, jossa kaapelin johdinkimppu syötetään vaipan muodostavaan putkeen asennuspaikalla, eikä 10 tapauksessa, jossa metallivaippa valmistetaan tehtaassa kaapelin yhteyteen, voida taata, että kaapelin tyhjä tila, joka täytetään painekaasueristeellä, on vapaa epäpuhtauksista, erityisesti metallihiukkasepäpuhtauksista, jotka voivat johtaa eristeen läpilyöntiin. Kun vaippa valmistetaan tehtaas-15 sa kaapelin yhteyteen, jää kaapelin tyhjään tilaan käytännössä väistämättä metallihiukkasia. Kun kaapeli syötetään metalliputkeen asennuspaikalla, saa kaapelin johdinkimpun peittäminen poistettavalla muovipeitteellä sen sinänsä pysymään tehdaspuhtaana, mutta vain niin kauan, kun peite 20 riisutaan.

Tämän keksinnön mukaisesti kaapelin vaippa on muovi-vaippa, joka on suulakepuristettu erotin/johdinyhdistelmän ympärille, ja että kunkin säteittäisen ulokkeen ulompi pää on tartunnassa muovivaipan paikallisen, komplementtimuotoi-25 sen syvennyksen kanssa, mikä saa aikaan sähköisten jännitysten pienenemisen erottimien päissä. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on puolestaan tunnusomaista se, että kierretyt johtimet ja erottimet syötetään jatkuvasti suulakepäähän muovivaipan puristamista varten, että muovivaippa puriste-30 taan jatkuvasti yhteenkierrettyjen johtimien ja erottimien ympärille siten, että muodostuu oleellisesti sylinterimäi-nen vaippa, jonka sisähalkaisija on sellainen, että erottimien kunkin ulokkeen ulompi pää aikaansaa puristettuun vaippaan paikallisen, ulospäin suuntautuvan muodonmuutoksen, jot-35 ka muodonmuutokset muodostavat vaippaan syvennykset, jotka ovat komplementtimuotoiset ulokkeiden päihin nähden. Keksinnön mukaiselle laitteelle puolestaan ovat tunnusomaisia pa- li 3 72402 tenttivaatimuksen 11 tunnusmerkkiosassa kuvatut piirteet. Vaippa voi koostua muovimateriaalista, johon on pantu sähköisesti johtavia osasia, ja se voidaan muotoilla samanaikaisesti (esimerkiksi kaksinkertaisella puristusprosessil-5 la) sähköisesti eristävän kerroksen kanssa, ja taipuisuu-den toteuttamiseksi tarvittava poimuttaminen voidaan saada aikaan puristamalla vaippa esimerkiksi sopivan tyhjiö-poimutta jän työstövyöhykkeeseen.

Tämän keksinnön mukainen kaasueristeinen kaapeli 10 valmistetaan siten täysin tehdasolosuhteissa ja voidaan helposti järjestää, että kaapelin kaasueristeen tilat ovat vapaat epäpuhtauksista sekä kaapelin valmistuksen aikana että sen jälkeen. Metallinen ulkovaippa voidaan valmistaa yhdessä kaapelin kanssa, jolloin metallinen ulkovaippa poi-15 mutetaan edullisesti siten, että sen poimutus noudattaa läheisesti muovivaipan poimutusta tai vaihtoehtoisesti kaapeli voidaan sijoittaa metalli- tai muuhun kanavaan asennuspaikalla; molemmissa tapauksissa kaapelin kaasueristeen tilat on suojattu muovivaipalla eivätkä ne ole alttiita 20 saastumiselle.

Keksintö voidaan ymmärtää parhaiten seuraavan, sen esimerkkitoteutuksen yksityiskohtaisen kuvauksen sekä sen valmistusmenetelmien kuvauksen perusteella, jotka mainitut toteutus ja menetelmät on kuvattu mukana seuraavissa piir-25 rokeissa, joissa

Kuvio 1 on keksinnön opettamiseen liittyvä kaasu-eristeisen kaapelin pystykuva, joka on leikattu halki toiselta akselin suuntaiselta sivultaan kaapelin sisäosien esittämiseksi; 3 0 Kuvio 2 on osanäkymä kuvion 1 kaapelin poilmastetus ta muovivaipan osasta ja se esittää erottimen päiden ja poi-mutuksien liitännän;

Kuvio 3 on halkileikkaus kuvion 2 viivalta X-X;

Kuvio 4 esittää kaavamisesti esimerkkiä kuvion 1 35 mukaisen kaapelin valmistamiseen käytettävästä tuotantolaitteesta; 4 72402

Kuvio 5 esittää yksityiskohtaisemmin kuvion 4 laitteen puristinpään ja poimuttimen järjestelyä; ja

Kuvio 6 esittää vaihtoehtoisen tuotantolaitteen, joka sopii vain suhteellisen lyhyiden kaapeleiden valmista-5 miseen.

Viitaten ensin kuvioihin 1, 2 ja 3, kaapeli 1 sisältää johdinkimpun 2, jossa on toisistaan erillään olevat erottimet 3, jotka voivat olla edellä mainitussa patentissa nro 1 280 762 kuvatun kaltaiset. Johdon/erotin-kimppu 2, 3 10 on reiällisen muovivaipan 4 sisällä, joka vaippa on kehältään poimutettu, kuten on esitetty. Erottimien 3 uloimmat osat ovat kiinni vaipan 4 vastaavasti muotoilluissa muodostelmissa 5 ja erityisesti kuvioiden 2 ja 3 perusteella voidaan arvioida, että tämä järjestely saa aikaan erottimen 15 lavan kärkien sähköisen suojauksen ja siihen liittyen sähköisen jännityksen pienenemisen kärjissä. Kuten kuviossa 2 on esitetty, voi muovivaipassa 4 olla sisempi, sähköisesti eristävä kerros ja ulompi, johtava tai puolijohtava kerros; kaapelissa, jonka kokonaishalkaisija on esimerkiksi 225 mm:n 20 luokkaa, voi sisemmän kerroksen paksuus olla esimerkiksi 1 mm:n luokkaa ja uloimman kerroksen paksuus esimerkiksi 3 mm:n luokkaa. Vaippa 4 voi olla valmistettu esimerkiksi kestävästä polyetyleenistä.

Viitaten nyt kuvioon 4, siinä on esitetty kaavamai-25 sesti kuvioiden 1-3 kaapelin valmistuksessa käytettävä tuotantolinja. Kierretty kaapelijohdinkimppu vedetään pois kelalta 10 sopivan "telaketjulaitteen" 11 avulla, joka syöttää kaapelin johtimet puhdistusasemalle 12, jossa kuumaa, deionisoitua vettä suihkutetaan paineella johtimille. Puh-30 distusasemalta 12 kaapelin johtimet kulkevat puhdasta ilmaa sisältävään huoneeseen 13, jossa operaattori 14 huolehtii erottimien oikea-aikaisesta asentamisesta kaapelin johtimien väliin. Johtimet/erottimet kulkeutuvat tämän jälkeen suulakepuristimen 16 päähän 15, jossa asennetaan muovinen 35 vaippa, ja sieltä päällystetyt kaapelin johtimet kulkevat sopivan tyhjiöpoimuttimen 17 läpi, joka on esimerkiksi Cor-ma-poimuttimen kaltainen. Sieltä päällystetty kaapeli kulkee kelalle 18.

Il· 5 72402

Kuvio 5 esittää puristimen päätä ja sitä seuraavaa poimutinta yksityiskohtaisemmin. Sellainen järjestely on välttämätön, jolla saavutetaan synkroninen toiminta erottimien asentamisessa ja kaapelin johtimien etenemisessä suu-5 lakepuristimeen ja sen läpi sekä poimuttimen toiminnassa, ja mitä tahansa sopivaa menetelmää voidaan käyttää tämän toteuttamiseksi. Kuten on esitetty, sisältää puristimen pää pyörivän ohjaimen ja tuen 20 koneeseen syötettäviä erottimia varten sekä pää- ja apupuristimen 21 ja 22 kaa-10 pelivaipan ulompaa ja sisempää kerrosta varten mainitussa järjestyksessä. Erottimen ohjaus-/vetotuki 23 ulottuu puristimen pään läpi ja ohi kärkien, jotka määräävät puristetun putkimaisen vaipan vedon määrän, joka tarvitaan varmistamaan erottimen ulokkeiden kärkien oikea paikka muoka-15 tun vaipan seinämän muodostelmissa; kuten voidaan havaita, erottimen ulokkeiden kärkien määräämä halkaisija on suurempi kuin puristetun vaipan lopullinen vetohalkaisija.

Kun puristettu vaippa saapuu vetotuen 23 päästä, se kohtaa Corma-poimuttimen 24, jossa on pyörivät "telaketju-B-20 muokkauspalat 25, jotka toimivat tyhjiömuotteina (sinänsä tunnetulla tavalla) jäähdyttäen puristetun vaipan. Kuten voidaan havaita, sattuvat erottimet sopivan muotoisiin muok-kauspaloihin, joiden etäisyydet toisistaan ovat kaapelin kierrettyjen johtimien kierteen pituuden puolikkaan verran, ja 25 nämä erityisen muotoiset muokkauspalat sovittuvat erottimien päiden puristettuun vaippaan aiheuttamiin muodostumiin.

Kun kuvioissa 4 ja 5 kuvattu menetelmä on jatkuva tuotantomenetelmä, kuvailee kuvio 6 menetelmää, joka soveltuu vain ei jatkuvien lyhyiden pituuksien valmistamiseen. Siinä 30 käytetään samanlaista suulakepuristinta kuin kuviossa 5 ja purettava muotti 30, johon erottimet tarttuvat, kuljetetaan puristinpään läpi, niin että materiaalikerros puristuu muotin päälle. Tekemällä muottiin tyhjiö, muotoutuu muokkat-tu vaippa muotin poimutuksiin. Muotti voidaan sen jälkeen 35 purkaa ja poistaa. Kuvion 6 menetelmää ei suositella käyttökelpoisena menetelmänä tuotantopituisten kaapeleiden valmistamiseen, vaan se edustaa pikemmin nopeaa menetelmää ly- 6 72402 hyiden kaapeleiden tekemiseksi esimerkiksi koetarkoituk-siin.

Tämän keksinnön mukaisesti rakennettu kaasueristei-nen kaapeli valmistetaan siis tehtaassa johtimet/erottimet 5 asennettuna yhteen muovivaipan kanssa ja päät suljettuna kaapelin asennuspaikalle kuljetusta varten, jolloin kaapelin kaasutilat voidaan pitää yhtä puhtaina kuin kaapelia valmistettaessa. Muovivaippa voidaan tehdä riittävän vahvaksi, jotta se kestää odotettavissa olevat sisäiset kaa-10 sunpaineet, tai vaihtoehtoisesti ja kuten aikaisemmin mainittiin, kaapeli voidaan varustaa metallisella ulkovaipal-la. Kaapeli voidaan asentaa paikoilleen sellaisenaan erikoisesti valmisteltuun kaapelihautaan erityisesti tapauksessa, jolloin kaapelilla on metallinen ulkokuori, jossa 15 voi olla lisäksi korroosion kestävät ulkokerrokset, mutta oletettavasti kaapeli asennetaan tavallisesti putkeen tai kanavaan, joka voi olla valmistettu metallista tai savikap-paleista tai betonista tai esimerkiksi vahvistettuun muovi-rakenteiseen putkeen.

20 Erilaiset keksinnön hengen mukaiset vaihtoehdot ja muunnokset ovat mahdollisia. Tällaisia ovat esimerkiksi edellä kuvattu jatkuva valmistusprosessi, joka on kuvattu kuviossa 4, ja ei jatkuva prosessi, jota voidaan kuvitella sovellettavaksi ensisijaisesti vain lyhyiden kaapelin pi-25 tuuksien tuottamiseen, kuten kuviossa 6 on kuvailtu. Lisämahdollisuus on ei jatkuva prosessi, jota voidaan käyttää esimerkiksi 100 metrin luokkaa olevien kaapelien valmistamiseen. Tämän vaihtoehdon mukainen, kuviossa 4 kuvatun prosessin muunnos voisi olla sellainen, että puristetun vaipan 30 poimuttaminen ei tapahdu heti puristamisen jälkeen, vaan vaippa puristetaan johtimien/erottimien ympärille ja sen sallitaan purkautua vaakasuoralle tasolle, jolloin tuotetaan suora, poimuttamaton kaapelin pätkä, joka sen jälkeen joutuu poimutettavaksi. Seuraava poimutus voi tapahtua jo-35 ko Selmassa tai eri paikassa ja katkaisemalla tai katkaisematta kaapelia, ja erityisesti sen puristettua vaippaa, käyttäen esimerkiksi poimuttajaa, joka on tehty käsittele- t! 7 72402 mään puristettu vaippa uudelleen ja tekemään poimutukset tyhjiömuokkainten avulla, ja joka on tehty joko liikkumaan pitkin puristettua kaapelin vaippaa tai liikuttamaan kaapelin vaippaa sen läpi, ja huomiota on kiinnitetty poimut-5 tajän toiminnan ohjaamisessa erottimien paikkojen huomioon ottamiseen.

Claims (13)

1. Sähkökaapeli (1) korkeajännitteisiä tehonsiirtojärjestelmiä varten, joka kaapeli käsittää useita yhteenkierret- 5 tyjä sisäjohtimia (2); vaipan (4), jonka sisähalkaisija on oleellisesti suurempi kuin kierrettyjen johtimien ulkoinen kokonaishalkaisija, jolloin vaipassa johtimien ympärille jää tyhjä tila; kokoon puristettua, kaasumaista eristeainetta, jota kaapelia käytettäessä on tyhjässä tilassa; ja useita 10 erottimia (3), jotka kannattavat johtimia vaipan sisällä paikoista, jotka ovat erillään toisistaan pitkin kaapelin akselia, ja kukin erotin on valmistettu kiinteästä dielektrises-tä aineesta ja niissä on useita oleellisesti säteittäisiä ulokkeita, jotka ovat tartunnassa kierrettyjen johtimien 15 kanssa erotin/johdinyhdistelmän muodostamiseksi ja jotka ulottuvat kiinni vaipan sisäseinään, tunnettu siitä, että vaippa on muovivaippa (4), joka on suulakepuristettu erotin/johdinyhdistelmän (2,3) ympärille, ja että kunkin säteittäisen ulokkeen ulompi pää on tartunnassa muovivaipan 2C paikallisen, komplementtimuotoisen syvennyksen (5) kanssa, mikä saa aikaan sähköisten jännitysten pienenemisen erottimien päissä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaapeli, jossa puristettu muovivaippa on kehältään korrugoitu, tunnet- 25. u siitä, että vaipan komplementaarimuotoisia syvennyksiä, joiden kanssa säteittäisten ulokkeiden ulommat päät ovat tartunnassa, rajoittavat korrugoidun vaipan muodonmuutokset ulokkeiden päiden ympärillä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kaapeli, 30 tunnettu siitä, että puristetussa muovivaipassa on eristävä kerros ja puolijohtava kerros.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kaapeli, tunnettu siitä, että siinä on rakenteeseen kiinteästi liittyvä ulkoinen metallivaippa. tl 9 72402

5. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen kaapelin valmistamiseksi, jossa menetelmässä sisäjohtimia (2) siirretään jatkuvasti eteenpäin niiden lähteeltä (10) käsittely-asemalle (3), jossa johtimet kierretään toistensa ympärille, 5 ja erottimet (3) säteittäisine ulokkeineen asetetaan tasaisin välein pitkin kierrettyjen johtimien pituutta, tunnettu siitä, että kierretyt johtimet (2) ja erottimet (3) syötetään jatkuvasti suulakepäähän (15) muovivaipan (4) puristamista varten, että muovivaippa puristetaan jaktuvasti 10 yhteenkierrettyjen johtimien (2) ja erottimien (3) ympärille siten, että muodostuu oleellisesti sylinterimäinen vaippa, jonka sisähalkaisija on sellainen, että erottimien kunkin ulokkeen ulompi pää aikaansaa puristettuun vaippaan paikallisen, ulospäin suuntautuvan muodonmuutoksen (5), jotka muo-15 donmuutokset muodostavat vaippaan syvennykset, jotka ovat komplementtimuotoiset ulokkeiden päihin nähden.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristettua muovivaippaa venytetään tai vedetään tietyssä määrin siten, että varmistetaan erot- 20 timien ulokkeiden päiden ja puristetun vaipan muodonmuutoksen vastaavuus.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristettu vaippa korrugoidaan tyhjömuovauksen avulla.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että vaipan korrugointi on tahdistettu erottimien asettamiseen yhteenkierrettyihin johtimiin.

8 72402

9. Jonkin patenttivaatimuksen 5-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristetussa vaipassa on usei- 30 ta samanaikaisesti puristettuja kerroksia.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 5-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristetun muovivaipan ympärille puristetaan metallivaippa.

11. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen sähkökaape-35 Iin valmistamiseksi patenttivaatimuksen 5 mukaisella menetelmällä, tunnettu siitä, että laitteessa on työ- 10 72402 asema, jossa erottimet (3) asennetaan yhteenkierrettyihin johtimiin (2), suulakepää (15), joka on sovitettu puristamaan muovivaipan (4) yhteenkierrettyjen johtimien ja niihin liittyvien erottimien ympärille, jossa suulakepäässä on läpi-5 menevä reikä, johon yhteenkierretyt johtimet ja niihin liittyvät erottimet viedään, sekä ympyränmuotoinen puristusauk-ko, joka ympäröi läpimenevää reikää, pyörivä tukielin (20), joka on asennettu suulakepuristimen läpimenevään reikään siten, että se asemoi ja ohjaa erottimia niiden kulkiessa suu-10 lakepään läpi, ja joka tukielin ulottuu myötävirtaan suula-kepään läpi ympyränmuotoisen puristusaukon ohitse muodostaen vetotukielimen puristusaukosta tulevalle puristetulle materiaalille, sekä korrugointilaitteisto (24), joka sijaitsee suulakepuristimen ulostulon kohdalla ja on tahdistettu yh-15 teenkierrettyjen johtimien erottimien asennuksen kanssa.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että suulakepää on sovitettu samanaikaisesti puristamaan useampi kuin yksi muovivaippa, jolloin johtimeen muodostuu monikerroksinen vaippa.

13. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että korrugointilaitteistossa on liikkuvia muottiyhteitä (25) , jotka yhtyvät määrittääkseen liikkuvan muottiputken, jonka avulla puristettu vaippa tyh-jömuovataan toivottuun korrugoituun muotoon. il 72402