PL176352B1 - Kabel elektroenergetyczny - Google Patents

Abstract

1. Kabel elektroenergetyczny, zawierajacy co najmniej jeden przewód elektryczny otoczony meta- lowym ekranem i metalowa warstwe zaporowa uszczel- niajaca przed promieniowa penetracja wody oraz war- stwe uszczelniajaca z materialu higroskopijnego, za- bezpieczajaca przed rozchodzeniem sie wody w kie- runku wzdluznym kabla elektroenergetycznego, przy czym warstwa uszczelniajaca jest w postaci spiralnie nawinietej tasmy umieszczonej pomiedzy metalowym ekranem i warstwa zaporowa, znamienny tym, ze w polaczeniu z nawinieta spiralnie tasma warstwy usz- czelniajacej (7) polaczony jest, rozciagajacy sie we wzdluznym kierunku kabla elektroenergetycznego, me- talowy czlon przewodzacy (10, 11), który jest na dlu- gosci kabla elektroenergetycznego ulozony przemie- nnie na i pod spiralnie nawinieta tasma warstwy usz- czelniajacej (7) tworzac elektryczne polaczenie po- miedzy metalowym ekranem (6) i warstwa zaporowa (8). ( 5 4 ) Kabel elektroenergetyczny FIG. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest kabel elektroenergetyczny, zwłaszcza stosowany do średnich napięć i do dolnych zakresów wysokich napięć.

Kable elektroenergetyczne tego typu są wyposażone w co najmniej jeden umieszczony centralnie przewód, który jest pokryty różnymi postaciami materiału izolacyjnego. Na zewnątrz materiału izolacyjnego jest umieszczony ekran z przewodzącego metalu, korzystnie metalu, który zapewnia potencjał zerowy na ekranie materiału izolacyjnego kabla. Na zewnątrz przewodzącego ekranu jest umieszczona izolacyjna osłona z tworzywa sztucznego. Higroskopijny materiał, w postaci pęczniejącego proszku lub pęczniejącej taśmy, jest umieszczony pomiędzy zewnętrzną osłoną i przewodzącym ekranem. Ten materiał zapobiega rozchodzeniu się wody w kierunku wzdłużnym kabla, ponieważ materiał, przy kontakcie z wodą, pęcznieje i blokuje dalsze rozchodzenie się wody. Tak więc woda wchodząca do kabla na jego końcach nie może rozchodzić się w kablu, lub tylko z ograniczoną, bardzo niską prędkością tak, że tylko odcinki kabla usytuowane w bezpośrednim sąsiedztwie punktu końcowego są zniszczone przez penetrację wody.

176 352

Niestety obecnie niejest możliwe wytworzenie zewnętrznych osłon z tworzyw sztucznych, które są całkowicie szczelne dla promieniowej penetracji wody i dlatego odpowiednio stosuje się aluminiowy arkusz wewnątrz zewnętrznej osłony z tworzywa sztucznego. Ten aluminiowy arkusz tworzy zamkniętą tubę na całej długości kabla, która musi być zwarta z ekranem przewodzącym kabla w stosunkowo krótkich odstępach w kierunku wzdłużnym kabla, ponieważ w przeciwnym razie wytwarza się potencjał na aluminiowej tubie, indukowany przez prąd płynący w kablu, powodujący ryzyko przebicia. Napięcie indukowane na aluminiowej tubie może mieć wartość kilku setek wolt, nawet jeżeli kabel elektroenergetyczny jest stosowany dla średniego zakresu napięcia, to jest 1-36 kV. Problem jest szczególnie ważny w przypadku stałych zakłóceń uziomów, ponieważ kabel może być spalony w kilku punktach w związku z olbrzymimi różnicami napięcia.

Próbowano zastosować pewne krótkie obwody pomiędzy metalową warstwą zaporową dla wody i metalowym ekranem kabla. Na przykład znane są kable elektroenergetyczne zawierające drut przewodzący wpleciony w stosowaną pęczniejącą taśmę. Te wplecione druty lub włókna zapewniają pewien styk pomiędzy warstwa zaporową i ekranem przewodzącym kabla, jednak pożądane jest stworzenie styku na dłuższych odcinkach, który jest bardziej bezpieczny, a czego to rozwiązanie nie zapewnia.

Kabel elektroenergetyczny, według wynalazku, zawierający co najmniej jeden przewód elektryczny otoczony metalowym ekranem i metalową warstwą zaporową uszczelniającą przed promieniową penetracją wody oraz warstwę uszczelniającą z materiału higroskopijnego, zabezpieczającą przed rozchodzeniem się wody w kierunku wzdłużnym kabla elektroenergetycznego, przy czym warstwa uszczelniająca jest w postaci spiralnie nawiniętej taśmy umieszczonej pomiędzy metalowym ekranem i warstwą zaporową, charakteryzuje się tym, że w połączeniu z nawiniętą spiralnie taśmą warstwy uszczelniającej połączony jest, rozciągający się we wzdłużnym kierunku kabla elektroenergetycznego, metalowy człon przewodzący, który jest ułożony na długości kabla elektroenergetycznego przemiennie na i pod spiralnie nawiniętą taśmą warstwy uszczelniającej tworząc elektryczne połączenie pomiędzy metalowym ekranem i warstwą zaporową.

Dwa sąsiednie zwoje higroskopowej taśmy warstwy uszczelniającej dokładnie zachodzą na siebie. Szczególnie korzystnie warstwa uszczelniająca zawiera dwie przesunięte względem siebie, spiralnie nawinięte taśmy, przy czym zwoje drugiej taśmy dokładnie wypełniają szczeliny pomiędzy zwojami pierwszej taśmy.

W obszarach, w których sąsiadujące zwoje higroskopijnej taśmy warstwy uszczelniającej zachodzą na siebie jest umieszczony metalowy człon przewodzący mający postać -metalowej taśmy nawiniętej spiralnie wokół kabla elektroenergetycznego, przy czym część metalowego członu przewodzącego jest umieszczona na zewnątrz na higroskopijnej taśmie warstwy uszczelniającej a część pod nią.

Na zewnątrz higroskopijnej taśmy warstwy uszczelniającej jest umieszczony metalowy człon przewodzący mający postać drutu rozciągającego się w wzdłużnym kierunku kabla elektroenergetycznego.

Drut stanowiący metalowy człon przewodzący jest rozciągliwy, a korzystnie jest pofałdowany lub ukształtowany faliście.

Metalowy ekran korzystnie zawiera miedziane druty, które są nawinięte spiralnie wokół kabla elektroenergetycznego, przy czym miedziane druty są połączone elektrycznie ze sobą za pomocą miedzianej taśmy, .która jest nawinięta z mniejszym skokiem niż miedziane druty.

Kabel elektroenergetyczny według wynalazku zapewnia dobry i ciągły styk pomiędzy metalowym ekranem i warstwą zaporową zabezpieczające przed promieniową penetracją wody. Zastosowane metalowe człony przewodzące zapewniają ciągły styk i elektryczne połączenie drutów metalowego ekranu z aluminiowym arkuszem warstwy zaporowej nawet przy termicznych zmianach objętości.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje pierwszy przykład wykonania kabla elektroenergetycznego według wynalazku, i fig. 2 - alternatywny drugi przykład wykonania kabla elektroenergetycznego według wynalazku.

176 352

Pierwszy przykład wykonania kabla elektroenergetycznego według wynalazku, przedstawionego na fig. 1, zawiera środkowy przewód 1, korzystnie wykonany ze skręconych drutów miedzianych lub aluminiowych, co nadaje mu wymaganą giętkość. W korzystnym przykładzie wykonania, kabel elektroenergetyczny jest stosowany w średnim zakresie napięcia, to znaczy do 36 kV i w dolnych zakresach wysokich napięć, to znaczy do 72 kV. Na zewnątrz przewodu 1 jest umieszczony pierwszy ekran półprzewodzący 2 w postaci półprzewodzącej warstwy wykonanej z usieciowanego polietylenu. Na zewnątrz pierwszego ekranu półprzewodzącego 2 jest umieszczona warstwa izolacyjna 3 wykonana z izolującego usieciowanego polietylenu. Drugi ekran półprzewodzący 4, który stanowi półprzewodzący, usieciowany polietylen jest umieszczony na zewnątrz warstwy izolacyjnej 3. Korzystnie, warstwy polietylenowe są wytworzone w jednym i tym samym procesie wytłaczania, korzystnie poprzez potrójne wytłaczanie. Pierwszy ekran półprzewodzący 2, umieszczony na przykładzie 1, zapewnia gładką i doskonale przewodzącą powierzchnię dla przewodu 1, co tworzy jednorodne pole w izolacji. Promieniujące pole elektromagnetyczne z przewodu 1 i pierwszego ekranu półprzewodzącego 2 kabla tworzą prąd ładunków w drugim ekranie półprzewodzącym 4 otaczającym warstwę izolacyjną 3.

Na zewnątrz drugiego ekranu 4 jest umieszczona warstwa barierowa 5 w postaci półprzewodzącej pęczniejącej taśmy, zapewniająca promieniowe uszczelnienie dla wody. Warstwę barierową 5 stanowi spiralnie nawinięta półprzewodząca pęczniejąca taśma. Warstwa barierowa 5 jest otoczona metalowym ekranem 6, który korzystnie zawiera druty miedziane. Odstęp pomiędzy tymi drutami miedzianymi na obwodzie jest dobrany tak, że metalowy ekran 6 jest ciągły pod względem elektrycznym. Metalowy ekran 6 z miedzi utrzymuje potencjał zerowy na drugim ekranie półprzewodzącym 4 i może przenosić zakłócenia lub prądy zwarcia. Tak więc metalowy ekran 6 służy jako robocza ochrona podczas operacji zakopywania. W celu zapewnienia lepszego elektrycznego styku pomiędzy drugim ekranem półprzewodzącym 4 otaczającym warstwę izolacyjną 3 i umieszczonym nad nim metalowym ekranem 6, warstwa barierowa 5 ze spiralnie nawiniętej pęczniejącej taśmy, na przykład nietkanej, jest nawinięta razem z odpowiadającą, nawiniętą spiralnie taśmą węglową jak będzie to opisane w związku z warstwą uszczelniającą 7 dla wody.

Na metalowym ekranie 6 jest umieszczona warstwa uszczelniająca 7, która zapobiega osiowemu rozchodzeniu się wody wzdłuż kabla. Ta warstwa uszczelniająca 7 zawiera pęczniejącą taśmę nawiniętą spiralnie. W przykładzie wykonania z fig. 1 są zastosowane dwie pęczniejące taśmy, przesunięte względem siebie i nawinięte z takim skokiem, że pokrywają całą powierzchnię obwodową kabla i zachodzą na siebie w obszarach granicznych. W tych obszarach zachodzenia na siebie w przykładzie wykonania pokazanym na fig. 1 jest umieszczony metalowy przewodzący człon 10 w postaci metalowej taśmy, na przykład z miedzi. Na zewnątrz warstwy uszczelniającej 7 jest umieszczona warstwa zaporowa 8, korzystnie w postaci zagiętego aluminiowego arkusza, przed promieniową penetracją wody, ponieważ umieszczona na zewnątrz osłona zewnętrzna 9 kabla elektroenergetycznego, wykonana z polietylenu, nie zapewnia całkowitej zapory dla wody. Ta warstwa zaporowa 8, zapewniona przez aluminiową osłonę 8, jest pokryta klejem polietylenowym na zewnętrznej powierzchni w celu zapewnienia pewnego przylegania do osłony zewnętrznej 9. Metalowy człon przewodzący 10 zapewnia dobry elektryczny styk pomiędzy metalowym ekranem 6 kabla i warstwę zaporową 8. Ten dobry elektryczny styk jest zapewniony bez pogarszania właściwości blokowania wody w kierunku osiowym przez drugą warstwę usczelniającą 7.

Jeżeli metalowy ekran 6 i warstwa zaporowa 8 są odizolowane od siebie, na aluminiowej warstwie zaporowej 8 jest wytwarzany potencjał wskutek prądu płynącego w metalowym ekranie 6 i w przewodzie 1. To powoduje ryzyko przebicia do uziemienia. Potencjał na warstwie zaporowej 8 może mieć wartość kilku setek wolt, a ryzyko przebicia jest szczególnie ważne w przypadku stałych zakłóceń uziomów ze względu na duże prądy w kablu i kabel może być palony w kilku miejscach. Metalowy człon przewodzący 10, który, jak wspomniano, może na przykład stanowić miedziana taśma, zawiera metalowy ekran 6 i warstwę zaporową 8 i w rzeczywistości tworzy on elektrycznie część metalowego ekranu 6 i może być zawarty w przekroju poprzecznym tego ekranu.

17*6352

W kierunku wzdłużnym kabla jest umieszczona wzdłużna pęczniejąca struna 13, zapobiegająca rozchodzeniu się wody pomiędzy aluminiowym arkuszem warstwy zaporowej 8 i metalowym członem przewodzącym 10.

Figura 2 ukazuje alternatywny przykład wykonania kabla elektroenergetycznego względem pokazanego na fig. 1, chociaż kabel jest w większości zbudowany jak wyjaśniono powyżej. Jedyną różnicąjest to, że metalowy człon przewodzący 11 w tym przypadku ma postać wzdłużnie usytuowanego drutu. Drut metalowego członu przewodzącego 11 może, na przykład być z miedzi i jest umieszczony pomiędzy warstwę uszczelniającą 7 w taki sposób, że jest on przemiennie ułożony na niej i pod nią. W przeciwieństwie do przykładu pokazanego na fig. 1, w którym dwie pęczniejące taśmy warstwy uszczelniającej 7 są układane jednocześnie, konstrukcjapokazananafig. 2 wymaga, aby druga taśma 7b była układana po nałożeniu pierwszej taśmy 7a, przy czym druga taśma 7b stanowi taśmę górną we wszystkich obszarach zachodzenia na siebie. Wskutek tego jest konieczne, aby pierwsza taśma 7b wyprzedzała o co najmniej jedno nawinięcie drugą taśmę 7b przy operacji nawijania. Na zewnątrz pierwszej taśmy 7a jest układany drut miedziany metalowego członu przewodzącego 11, a następnie jest on pokrywany taśmą 7b. Metalowy człon przewodzący 11 jest zatem w styku z obszarami metalowego ekranu 6 usytuowanymi pod drugą taśmą 7b i z obszarami aluminiowego arkuszu warstwy zaporowej 8 usytuowanymi nad pierwszą taśmą 7a. Metalowy ekran 6 jest także wyposażony w miedzianą taśmę 12, która jest nawinięta z innym (mniejszym) skokiem niż miedziane druty metalowego ekranu 6. Tak więc miedziana taśma 12 zawiera druty metalowego ekranu 6 w kierunku pierścieniowym, co w przykładzie wykonania na fig. 1 jest realizowane poprzez metalowy człon przewodzący 10.

Jak widać z fig. 2, miedziany drut metalowego członu przewodzącego 11 jest ukształtowany faliście lub jest pofałdowany, co zapewnia, że nie pęka, kiedy kabel jest zginany.

Kabel elektroenergetyczny według wynalazku korzystnie jest stosowany do średnich napięć i do dolnych zakresów wysokich napięć, ajego zastosowanie poniżej 3 kV jest szczególnie korzystne, ponieważ niskie napięcia nie wymagają ekranowania.

Możliwe są inne przykłady wykonania zapewniające elektryczne połączenie pomiędzy metalowym ekranem 6 i arkuszem aluminiowym warstwy zaporowej 8, na przykład w którym na zewnątrz pierwszej taśmy 7a, jak na fig. 2, jest nałożona siatka, a na nią jest nałożona druga taśma 7b stanowiąca ciągły materiał higroskopijny. Korzystnie, higroskopijny materiał ma postać spiralnie nawiniętej taśmy, a przewodzący człon jest połączony z higroskopijną taśmą w celu zapewnienia dobrego elektrycznego połączenia pomiędzy metalowym ekranem 6 i warstwą zaporową 8. To połączenie jest zapewnione dzięki temu, że metalowy człon przewodzący rozciąga się przez obszary zachodzenia na siebie pęczniejących taśm.

176 352

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kabel elektroenergetyczny, zawierający co najmniej jeden przewód elektryczny otoczony metalowym ekranem i metalową warstwę zaporową uszczelniającą przed promieniową penetracją wody oraz warstwę uszczelniającą z materiału higroskopijnego, zabezpieczającą przed rozchodzeniem się wody w kierunku wzdłużnym kabla elektroenergetycznego, przy czym warstwa uszczelniająca jest w postaci spiralnie nawiniętej taśmy umieszczonej pomiędzy metalowym ekranem i warstwą zaporową, znamienny tym, że w połączeniu z nawiniętą spiralnie taśmą warstwy uszczelniającej (7) połączony jest, rozciągający się we wzdłużnym kierunku kabla elektroenergetycznego, metalowy człon przewodzący (10,11), który jest na długości kabla elektroenergetycznego ułożony przemiennie na i pod spiralnie nawiniętą taśmą warstwy uszczelniającej (7) tworząc elektryczne połączenie pomiędzy metalowym ekranem (6) i warstwą zaporową (8).
2. 2. Kabel według zastrz. 1, znamienny tym, że dwa sąsiednie zwoje higroskopowej taśmy warstwy uszczelniającej (7) dokładnie zachodzą na siebie.
3. 3. Kabel według zastrz. 2, znamienny tym, że warstwa uszczelniająca (7) zawiera dwie przesunięte względem siebie, spiralnie nawinięte taśmy (7a, 7b), przy czym zwoje drugiej taśmy (7b) dokładnie wypełniają szczeliny pomiędzy zwojami pierwszej taśmy (7a).
4. 4. Kabel według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że w obszarach, w których sąsiadujące zwoje higroskopijnej taśmy warstwy uszczelniającej (7) zachodzą na siebie jest umieszczony metalowy człon przewodzący (10) mający postać metalowej taśmy nawiniętej spiralnie wokół kabla elektroenergetycznego, przy czym część metalowego członu przewodzącego (10) jest umieszczona na zewnątrz na higroskopijnej taśmie warstwy uszczelniającej (7) a część pod nią.
5. 5. Kabel według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że na zewnątrz higroskopijnej taśmy warstwy uszczelniającej (7) jest umieszczony metalowy człon przewodzący (11) mający postać drutu rozciągającego się we wzdłużnym kierunku kabla elektroenergetycznego.
6. 6. Kabel według zastrz. 5, znamienny tym, że drut stanowiący metalowy człon przewodzący (11) jest rozciągliwy, a korzystnie jest pofałdowany lub ukształtowany faliście.
7. 7. Kabel według zastrz. 1, znamienny tym, że metalowy ekran (6) zawiera miedziane druty, które są nawinięte spiralnie wokół kabla elektroenergetycznego, przy czym miedziane druty są połączone elektrycznie ze sobą za pomocą miedzianej taśmy (12), która jest nawinięta z mniejszym skokiem niż miedziane druty.