FI95634C - Menetelmä kaapelin jatkamiseksi - Google Patents

Description

1 95634

Menetelmä kaapelin jatkamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä ristisilloitetulla polymeerillä, erityisesti polyeteenillä eristetyn suurjän-5 nitekaapelin jatkamiseksi, jossa menetelmässä ulkovaippa, puolijohtavat kerrokset ja eristekerros poistetaan johdin-ten päiden ympäriltä, johdinten päät liitetään toisiinsa, muodostetaan uusi sisempi puolijohtava kerros johdinten liitoskohdan ympärille, korvataan poistettu eristekerros 10 uudella eristemateriaalikerroksella, joka ristisilloite- taan ja jossa menetelmässä liitoskohdan ympärille muodostetaan lämmityselementeillä ja kaasun syöttö- ja mittalaitteilla varustettu suljettu tila, jonka avulla liitoksen kohdalle sovitettuja materiaalikerroksia lämmitetään 15 paineenalaisena ennaltamäärätyllä tavalla ristisilloittu- misen aikaansaamiseksi.

Alalla tunnetaan useita menetelmiä kaapeleiden jatkamiseksi. Jatkettava kaapelirakenne muodostuu yksi- tai monilankaisesta johtimesta, jonka ympärille on muodostettu 20 peräkkäin sisempi puolijohtava, eli johdinsuojakerros, ristisilloitettua polyeteeniä oleva eristekerros ja ulompi puolijohtava eli hohtosuojakerros. Näiden kerrosten päälle on tavallisesti sovitettu vaippoja ja lujitteita, jotka antavat mekaanisen suojan ja sähköisen suojauksen. Tarvit-25 taessa käytetään myös vesitiiviitä vaippoja.

Kun tämän tyyppisiä kaapeleita jatketaan, poistetaan ensin jatkettavan kaapelin päistä suojaavat vaippa-ja lujitekerrokset, jatkettavien johtimien päältä hohto-suoja-, eriste- ja johdinsuojakerrokset riittävän pitkältä 30 matkalta niin, että saadaan tila johdinlankojen päiden hitsaukselle tai juottamiselle. Tämän jälkeen muodostetaan uudestaan puolijohtava kerros yhteenliitetyille langoille ja sen päälle muodostetaan eristekerros, joka ristisilloi-tetaan homogeenisen eristysjatkoksen aikaansaamiseksi.

35 Alalla on hyvin tunnettua, että ristisilloituksen 2 95634 aikaansaaminen koko laitosalueelle täydellistä eristystä varten on verraten työlästä. Homogeenisessa eristekerrok-sessa ei saa olla aukkoja eikä kuplia, vaan jatkoksen eristysmateriaalin täytyy muodostaa yhtenäinen tasa-ainei-5 nen kerros jatkoksen päälle ja myös yhdistyä jatkettavan kaapelin eristeeseen. Homogeenisen eristejatkoksen aikaansaamiseksi jatkoksen ristisilloitusreaktio on suoritettava ennaltamäärätyssä lämpötilassa ja paineessa. Tällöin vältytään ristisilloitusreaktiossa hajoamistuotteina 10 syntyvien kaasujen aiheuttamista kuplista.

Alalla tunnetaan useita erilaisia menetelmiä kaapelin jatkamisessa tarvittavan paineenalaisen lämpökäsittelyn aikaansaamiseksi. Esimerkkinä tällaisista tunnetuista ratkaisuista voidaan mainita FI-patenttijulkaisuissa 60091 15 ja 69732, SE-kuulutusjulkaisussa 407496 ja US-patenttijulkaisussa 4 222 801 kuvatut ratkaisut.

Edellä esitettyjen tunnettujen ratkaisujen haittapuolena on niiden monimutkaisuus, jolloin niiden käyttö käytännön tilanteissa on osoittautunut työlääksi. Aiemmin 20 tunnettujen ratkaisujen epäkohtana on ollut edelleen se, että eri kokoisille kaapeleille on tarvittu omat laitever-sionsa, jolloin kustannukset muodostuvat korkeiksi.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä, jonka avulla aiemmin tunnetun tekniikan epäkohdat voidaan 25 eliminoida. Tähän on päästy keksinnön mukaisen menetelmän avulla, joka on tunnettu siitä, että suljettu tila muodostetaan seuraavalla tavalla: - sovitetaan liitoskohdan kohdalle sinänsä tunnetut tukipellit, 30 - muodostetaan tukipeltien päälle pumpulinauhasta kerros, - sovitetaan em. kerroksen päälle sinänsä tunnetut lämmitysvastuselementit, - sovitetaan em. kerrosten päiden viereen kaapelia 35 ympäröivät tukiholkit ja tiivistetään lämmitysvastusele- 3 95634 menttien ja tukiholkkien väliin jäävä rako pumpulinauhalla, - muodostetaan lämmitysvastusten päälle pumpulinau-hasta toinen kerros ja muodostetaan kumimateriaalista suljetun tilan sisäseinämän muodostava kerros pumpulinauha-kerroksen päälle niin, että em. kerrokset ulottuvat tukiholkkien päälle, - sovitetaan em. kerrosten päälle suljetun tilan ulkoseinämän muodostava kudosvahvisteinen kumiletku ja - kiristetään kudosvahvisteinen kumiletku kiristys-välineiden avulla päistään tukiholkkeja vasten.

Keksinnön mukaisen menetelmän etuna on ennen kaikkea sen yksinkertaisuus ja halpojen komponenttien käyttömahdollisuus, jolloin kustannukset muodostuvat alhaisiksi aiemmin tunnettuun tekniikkaan verrattuna. Etuna on lisäksi se, että menetelmää voidaan soveltaa samoilla komponenteilla eri kokoisille kaapeleille, jolloin eri kokoisia osia eri kaapelikokoluokille ei tarvita. Yksinkertaisuudesta johtuen keksinnön mukainen menetelmä on edullinen käytännön tilanteissa. Keksinnön mukaista menetelmää käyttäen asennusaika on nopeampi kuin aiemmin tunnetulla tekniikalla. Keksinnön mukaista menetelmää käytettäessä tarvitaan vähemmän tarvikkeita kuin aiemmin ja on huomattava, että esimerkiksi kalliit ja epäkäytännölliset kuminauhat jäävät pois. Etuna on edelleen se, että keksinnön mukaista menetelmää käytettäessä jatkos on lämmityksen eli risti-silloitusvaiheen jälkeen symmetrinen ja pyöreä.

Keksintöä ryhdytään selvittämään seuraavassa tarkemmin oheisessa piirustuksessa kuvatun erään edullisen sovellutusesimerkin avulla, jolloin piirustuksen kuvio esittää keksinnön mukaista menetelmää soveltavaa ratkaisua periaatteellisena sivukuvantona.

Kuviossa on esitetty periaatteellisesti keksinnön mukaisen menetelmän eräs käytännön sovellutus. Kuviossa on viitenumeroiden 1 ja 2 avulla merkitty kaapelit, jotka yh- 4 95634 distetään toisiinsa. Viitenumeron 3 avulla on merkitty kaapelin 1 johdin ja viitenumeron 4 avulla kaapelin 2 johdin. Viitenumeroiden 5 ja 6 avulla on vastaavasti merkitty kaapeleiden johdinten ympärille sovitetut puolijohtavat 5 kerrokset. Viitenumeroiden 7 ja 8 avulla on puolestaan merkitty kaapeleiden eristyskerrokset, jotka voivat olla mitä tahansa ristisilloitettua polymeeriä, esimerkiksi polyeteeniä. Viitenumeroiden 9 ja 10 avulla on merkitty yleisesti kaapeleiden pinnassa olevia kerroksia, joita 10 ovat esimerkiksi ulompi puolijohtava kerros, erilaiset vaipat ja vahvikkeet jne.

Kaapeleita jatkettaessa molempien kaapeleiden kaikki kerrokset poistetaan kuorimalla johdinten päät siten, että samalla muodostuu riittävä tila johdinten päiden yh-15 distämiselle. Johdinten päät yhdistetään millä tahansa sopivalla tavalla, esimerkiksi hitsaamalla tai juottamalla.

Edellä esitetyt seikat ovat alan ammattimiehelle täysin tavanomaista tekniikkaa, joten ko. seikkoja ei esi-20 tetä tässä yhteydessä tarkemmin.

Muodostettaessa kaapelin päitä yhdistävää liitosta on olennaista, että liitoskohdan sähköiset ominaisuudet saadaan vastaamaan kaapelin vastaavia ominaisuuksia. Näin ollen johdinten päiden liitosvaiheen jälkeen johdinten 25 päiden ympärille muodostetaan uusi puolijohtava kerros 11 esimerkiksi kiertämällä ko. kohtaan puolijohtavaa pex-nau-haa. Poistetun eristemateriaalin tilalle sovitetaan sen kanssa yhteensopivaa eristemateriaalia 26, esimerkiksi XLPE-nauhaa. Ristisilloittumisreaktion aikaansaamiseksi on 30 liitoskohdassa oleviin materiaalikerroksiin kohdistettava ennaltamäärätty paineenalainen lämpökäsittely. Em. pai-neenalaisen lämpökäsittelyn tarkoituksena on aikaansaada homogeeninen liitoskohta ja samalla yhdistää liitoskohtaan sovitetut uudet materiaalikerrokset kaapelin kerroksiin. Ristisilloitusreaktion aikaansaava paineenalainen lämpökä- 11 35 5 95634 sittely tehdään liitoskohdan ympärille muodostettavan, lämmityselementeillä ja kaasun syöttö- ja mittalaitteilla varustetun suljetun tilan avulla lämmittämällä liitoskohtaa lämmitysvastuselementtien avulla. Kaasun avulla lii-5 toskohtaan kohdistetaan ennaltamäärätty paine, jolla estetään kuplien muodostuminen materiaaliin.

Keksinnön mukaisen menetelmän avulla em. suljettu tila muodostetaan seuraavalla tavalla. Alkuvaiheessa sovitetaan liitoskohdan kohdalle sinänsä tunnetut tukipellit 10 12. Tukipeltien tarkoituksena on tukea liitoskohtaa lii toskohdan muodostuksen aikana ja myös mahdollistaa tasaisen lämpöjakautuman aikaansaamisen. Tukipeltien 12 alle voidaan sovittaa teflonkerros 13, joka varmistaa, että tukipellit eivät tartu eristemateriaaliin.

15 Tukipeltien päälle muodostetaan pumpulinauhasta kerros 14 ja em. kerroksen päälle sovitetaan sinänsä tunnetut lämmitysvastuselementit 15. Em. kerrosten 14,15 päiden viereen sovitetaan kaapelia ympäröivät tukiholkit 16 ja lämmitysvastuselementtien 15 ja tukiholkkien 16 väliin 20 jäävä rako tiivistetään pumpulinauhalla 17. Tukiholkit 16 voidaan valmistaa mistä tahansa sopivasta, riittävän tukevasta materiaalista, esimerkiksi metallista, joista esimerkkinä voidaan mainita kupari.

Lämmitysvastusten 15 päälle muodostetaan pumpu-25 linauhasta toinen kerros 18 ja muodostetaan kumimateriaa-lista suljetun tilan sisäseinämän muodostava kerros 19 pumpulinauhakerroksen 18 päälle niin, että em. kerrokset 18, 19 ulottuvat tukiholkkien 16 päälle. Kumimateriaalia oleva kerros voidaan muodostaa mistä tahansa sopivasta 30 materiaalista, esimerkiksi kiertämällä pumpulinauhasta muodostetun kerroksen 18 päälle EPR-kumista valmistettua nauhaa. Pumpulinauhakerrokset 17 estävät kumimateriaalin 19 pääsemisen tukiholkin 16 alle.

Em. kerrosten päälle sovitetaan suljetun tilan ul-35 koseinämän muodostava kudosvahvisteinen kumiletku 20. Ku- 6 95634 dosvahvisteinen kumiletku 20 kiristetään kiristysvälinei-den 21 avulla päistään tukiholkkeja 16 vasten, jolloin suljetun tilan päät saadaan tiivistettyä edullisella tavalla. Kudosvahvisteisen kumiletkun päiden painuessa ki-5 ristysvälineiden 21 vaikutuksesta tukiholkkeja kohti niin Selmalla kumimateriaalista muodostettu kerros 19 ja myös pumpulinauhasta muodostetut kerrokset 17,18 jäävät kudos-vahvistetun kumiputken ja tukiholkin väliin kummassakin päässä, jolloin saadaan aikaan suljetun tilan päiden edul-10 linen tiivistys. Kudosvahvisteinen kumiletku 20 voi olla mikä tahansa sopiva paineletku. Sopivia letkuja on kaupallisesti saatavilla usean eri valmistajan toimesta.

Tukiholkkien 16 alle voidaan sovittaa pumpulinauha-kerrokset 22. Lämmityselementin 15 syöttöjohtimet ja mit-15 ta-antureiden, esimerkiksi lämpötilaa mittaavien termoelementtien johtimet voidaan ohjata kulkemaan tukiholkin 16 ja kaapelin ulkopinnan välistä. Kuviossa on em. johtimia merkitty yleisesti viitenumerolla 23. Kudosvahvisteinen kumiletku varustetaan luonnollisesti sopivilla kaasunsyöt-20 tölaitteilla 24 ja paineenmittalaitteilla 25. Kaasunsyöt-tölaitteet ja paineenmittalaitteet on esitetty kuviossa täysin periaatteellisesti.

Ajatuksena on se, että ristisilloitusreaktion aikaansaamiseksi liitoskohtaa lämmitetään lämmitysvastusten 25 avulla. Liitoskohtaan kohdistetaan samanaikaisesti paine- vaikutus suljettuun tilaan syötetyn kaasun paineen avulla. Painevaikutuksen tarkoituksena on estää kuplien muodostuminen liitoskohdan eristemateriaaliin, kuten edellä jo on todettu. Esimerkkinä 110 kV kaapelin ollessa kyseessä pai-30 neena voidaan käyttää painetta 6-8 bar, lämpötilana 180 - 200 °C ja lämmitysaikana n. 8 h. Oheiset lukuarvot ovat ainoastaan esimerkkejä tyypillisistä arvoista. Ristisilloitusreaktion aikaansaaminen on alan ammattimiehelle täysin tavanomaista tekniikkaa, joten ko. seikkoja ei esitetä 35 tarkemmin tässä yhteydessä.

7 95634

Edellä esitetyn keksinnön avulla aikaansaadaan yksinkertainen , halvoista komponenteista koostuva ja helposti asennettavissa oleva ratkaisu, joka soveltuu erityisen hyvin kertakäyttöperiaatteella toimivaksi ratkaisuksi.

5 Keksinnössä on siis aiemmin käytetty kallis muotti korvattu halvalla kertakäyttöisellä paineletkulia. Keksinnön mukaisella menetelmällä aikaansaadussa ratkaisussa vastus-elementit ovat putkimaisen paineistetun tilan ulkopuolella, ts. painetilan tiivistys tapahtuu kerroksessa, joka on 10 säteittäissuunnassa sisäänpäin katsottuna ennen lämmitys-vastuksia. Esimerkiksi FI-julkaisun 60091 ratkaisussa läm-mitysvastukset ovat paineistetussa tilassa, ts. ko. ratkaisussa lämmitysvastukset on sijoitettu niin, että säteittäissuunnassa sisäänpäin katsottuna vastukset ovat 15 ennen tiivistävää sisäseinämää. Em. ero helpottaa keksinnössä esimerkiksi sähkön syöttöjohdon asennusta ja yksinkertaistaa suljetun tilan tiivistystä, sillä johtoja ei tarvitse viedä suljettuun tilaan.

Edellä esitettyä sovellutusesimerkkiä ei ole tar-20 koitettu mitenkään rajoittamaan keksintöä, vaan keksintöä voidaan muunnella patenttivaatimusten puitteissa täysin vapaasti. Näin ollen on selvää, että keksinnön mukaista menetelmää soveltavan ratkaisun yksityiskohtien ei välttämättä tarvitse olla juuri sellaisia kuin kuviossa on esi-25 tetty, vaan muunlaisetkin ratkaisut ovat mahdollisia.

Claims (5)

8 95634

1. Menetelmä ristisilloitetulla polymeerillä, erityisesti polyeteenillä eristetyn suurjännitekaapelin (1,2) 5 jatkamiseksi, jossa menetelmässä ulkovaippa (9,10), puoli-johtavat kerrokset (5,6) ja eristekerros (7,8) poistetaan johdinten (3,4) päiden ympäriltä, johdinten (3,4) päät liitetään toisiinsa, muodostetaan uusi sisempi puolijoh-tava kerros (11) johdinten (3,4) liitoskohdan ympärille, 10 korvataan poistettu eristekerros uudella eristemateriaali- kerroksella (26), joka ristisilloitetaan ja jossa menetelmässä liitoskohdan ympärille muodostetaan lämmityselemen-teillä ja kaasun syöttö- ja mittalaitteilla varustettu suljettu tila, jonka avulla liitoksen kohdalle sovitettuja 15 materiaalikerroksia lämmitetään paineenalaisena ennalta- määrätyllä tavalla ristisilloittumisen aikaansaamiseksi, tunnettu siitä, että suljettu tila muodostetaan seuraavalla tavalla: - sovitetaan liitoskohdan kohdalle sinänsä tunnetut 20 tukipellit (12), - muodostetaan tukipeltien (12) päälle pumpulinau-hasta kerros (14), - sovitetaan ero. kerroksen (14) päälle sinänsä tunnetut lämmitysvastuselementit (15), 25. sovitetaan em. kerrosten päiden viereen kaapelia ympäröivät tukiholkit (16) ja tiivistetään lämmitysvastus-elementtien (15) ja tukiholkkien (16) väliin jäävä rako pumpulinauhalla (17), - muodostetaan lämmitysvastusten (15) päälle pumpu- 30 linauhasta toinen kerros (18) ja muodostetaan kumimateri- aalista suljetun tilan sisäseinämän muodostava kerros (19) pumpulinauhakerroksen (18) päälle niin, että em. kerrokset ulottuvat tukiholkkien (16) päälle, - sovitetaan em. kerrosten päälle suljetun tilan 35 ulkoseinämän muodostava kudosvahvisteinen kumiletku (20) It 956 ja - kiristetään kudosvahvisteinen kumiletku (20) ki-ristysvälineiden (21) avulla päistään tukiholkkeja (16) vasten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tukiholkkien (16) alle muodostetaan pumpulinauhakerrokset (22).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tukipeltien (12) alle muodostetaan ennen niiden asentamista teflonkerros (13).

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kumimateriaali (19) on EPR-kumia.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmityselementin syöttöjohtimet (23) ja mitta-antureiden johtimet (23) ohjataan kulkemaan tukiholkin (16) ja kaapelin ulkopinnan välistä. 10 95634