WO2002025342A1 - Cable assembly comprising an optical cable and an anchoring element, and a device and method for producing a cable assembly - Google Patents

Cable assembly comprising an optical cable and an anchoring element, and a device and method for producing a cable assembly Download PDF

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WO2002025342A1
WO2002025342A1 PCT/DE2001/003636 DE0103636W WO0225342A1 WO 2002025342 A1 WO2002025342 A1 WO 2002025342A1 DE 0103636 W DE0103636 W DE 0103636W WO 0225342 A1 WO0225342 A1 WO 0225342A1
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optical
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Ulrich Greiner
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    • G02B6/48—Overhead installation
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Definitions

  • Cable arrangement with an optical cable and a guy element as well as device and method for producing a cable arrangement
  • the present invention relates to a cable arrangement with an optical cable and an anchoring element for anchoring the optical cable in an electrical field region, which is applied along a partial length of the cable to its outer circumference, and to an apparatus and a method for producing a cable arrangement which has an optical Cable and a guy element for bracing the optical cable.
  • High-voltage overhead lines are usually used to transmit electrical energy over long distances and in large quantities. For example, in Germany voltage levels in the maximum voltage level of 220 kV or 400 kV effective voltage are known. In industrialized countries, there is good infrastructure for such overhead line networks. It is therefore often used to integrate fiber optic cables for data transmission in the existing overhead lines.
  • optical cables In general, only minor structural measures are required to install the optical cables, while at the same time large distances can be bridged.
  • self-supporting optical cables which are suitable for hanging on masts in existing overhead line routes for high-voltage overhead lines, can be suspended in the field area between the phase cables for the transmission of electrical energy and the ground.
  • Such cables are known in particular as fully dielectric self-supporting optical air cables and are also known as ADSS (All Dielectric Seif-Supporting) -
  • ADSS cables are particularly well suited for integration in high-voltage lines because of their wrestle weight the high voltage pylons only slightly.
  • the high potential that exists in normal operation of the line leads to a strong electrical field between phase cables and earth and between phase cables and mast.
  • optical cables which are usually metal-free and essentially non-conductive, are introduced into the existing electrical field, the stray capacitances between phase cables, cables, earth and grounded mast lead to the optical cables being charged to an electrical potential.
  • it is generally not desirable to disconnect and ground the relevant overhead line for the installation of optical cables in high-voltage lines it is necessary to earth the optical cables on the mast to avoid endangering installation personnel.
  • the field area of, for example, a high-voltage overhead line is generally a tensioning element, for example in the form of a tensioning spiral, applied to the outer circumference along a partial length of the cable.
  • a tensioning element for example in the form of a tensioning spiral
  • Particularly high voltage drops occur at the transition of the guy element in the longitudinal direction of the cable to the outer circumference of the cable at the end of the guy element.
  • the formation of partial discharges due to a discontinuous field distribution is favored at the transition of the guy element to the outer circumference of the cable. These partial discharges can destroy the cable sheath in particular and contribute to aging.
  • Such a cable arrangement for high-voltage overhead lines with a metal-free, self-supporting optical cable with a cable core and a cable sheath surrounding the cable core is known from EP 0 214 480 B1, the cable core being weakly electrically conductive.
  • the capacitive coupling between the semiconducting cable core and the tensioning spirals provided as a fastening and earthing device on the mast can lead to internal partial discharges occurring in the cable sheath in the area with the highest field strength, which can lead to breakdowns.
  • the object of the present invention is to provide a cable arrangement with an optical cable and an anchoring element of the type mentioned at the outset, with which a long service life of the cable can be achieved in particular when the cable is installed in electrical field areas with comparatively high field strengths.
  • the field control element is designed as an electrically conductive layer which is positively applied to the outer circumference of the cable and the guy element. This creates a seamless bond between the outer circumference of the cable, the guy element and the field control element, in particular at the transition point at the end of the guy element to the outer circumference of the cable.
  • the electrically conductive layer is formed by an easy-to-assemble 2-component material that is applied in the liquid state to the outer circumference of the cable and the guy element.
  • the 2-component material has, for example, self-curing properties, or it can be cured by heat, moisture or UV radiation.
  • Such a base material is admixed with, for example, silicon carbide, metal oxide, intrinsically conductive polymers, organic antistatic agents and / or carbon black to achieve the required specific conductivity and material properties.
  • silicon carbide silicon carbide
  • metal oxide metal oxide
  • intrinsically conductive polymers organic antistatic agents and / or carbon black
  • one or more of the materials mentioned is mixed, for example, into a component of the base material, so that the required material property is given in the cured state.
  • the field control element advantageously has a specific conductivity between 10 2 and 10 10 ⁇ cm.
  • the guy element is designed, for example, as a guy spiral, which surrounds the cable in a helical manner in the longitudinal direction of the cable.
  • the optical cable is preferably designed as a fully dielectric, self-supporting aerial cable.
  • the cable has a cable sheath and a cable core, the cable core being weakly electrically conductive.
  • This additionally counteracts in particular a further known aging mechanism of optical cables which are installed in electrical field areas, which is caused by dirt and moisture on the surface of the jacket. Due to the different surface conductivities of dry and moist zones of the cable sheath, surface discharges with damage to the sheath surface can occur, especially if the electric field strength in the dry zones exceeds the breakdown field strength.
  • the aging mechanism known as so-called dry-band areing is counteracted beyond the transition area of the bracing element to the outer circumference of the cable.
  • the object relating to the device is achieved by a device for producing a cable arrangement according to patent claim 10, the cable arrangement having an optical cable and a bracing element for bracing the optical cable, which is applied along a partial length of the cable to its outer circumference, with a filler which encloses the guy element and the outer circumference of the cable and into which a material can be filled in a liquid state.
  • the object relating to the method is achieved by a method for producing a cable arrangement according to claim 14.
  • an electrically conductive layer can be produced, which is applied in a form-fitting manner to the outer circumference of the cable and the guy element.
  • the filler body is poured out with a material in the liquid state and, after the material has hardened, removed again. This creates a completely poured out
  • the packing is advantageously designed such that the material can be cured by heat, moisture or UV radiation.
  • the filling body it is designed as a filling cylinder.
  • To attach the filling body or filling cylinder it is advantageous that it is designed to be foldable.
  • the folding mechanism also enables easy removal of the packing after pouring or curing.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal illustration of a cable arrangement according to the invention
  • FIG. 2 shows an optical cable installed along a high-voltage overhead line
  • FIG. 3 shows a schematic illustration with regard to the production of a cable arrangement according to the invention
  • Figure 4 shows a cross section through a device for producing a cable assembly according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a cable arrangement according to the invention, which has an optical cable OC and an anchoring element AS for anchoring the optical cable OC.
  • the guy element AS is applied along a partial length of the cable OC to its outer circumference.
  • a transition UE of the guy element AS to the outer circumference of the cable OC occurs at a boundary of the guy element AS.
  • a field control element FS is applied to the guy element AS and the outer periphery of the cable OC, which encloses the transition UE of the guy element to the outer periphery of the cable.
  • the field control element FS is designed as an electrically conductive layer which is positively applied to the outer circumference of the cable OC and the guy element AS. This creates a closed system in which discontinuities, which particularly favor partial discharges, are avoided at the UE transition.
  • the field control element FS has a specific conductivity in the range from 10 2 to 10 10 ⁇ cm.
  • FIG. 2 shows an illustration of an optical cable installed along a high-voltage overhead line.
  • cable OC is designed as a fully dielectric, self-supporting aerial cable (ADSS cable).
  • the guy element AS is designed in the form of a guy spiral, which surrounds the cable OC in a helical manner in the longitudinal direction of the cable.
  • the cable arrangement with the optical cable OC and the guy spiral AS is arranged in the field area FB of a high-voltage overhead line.
  • the power transmission line points a plurality of phase ropes, of which only one phase rope PS is shown as an example in FIG.
  • the cable arrangement is fastened via the guy spiral AS to the high-voltage pylon HM, which is grounded and is therefore connected to ground potential M.
  • the tensioning spiral AS is also earthed.
  • the field control element FS is produced with the aid of a filling body FK, which encloses the arrangement of optical cable OC and guy spiral AS in such a way that the transition UE is enclosed by the filling body FK.
  • a material in the liquid state can be filled into the filling body FK via the opening OE.
  • a material MA is filled into the packing FK in the form of a 2-component material. Silicon carbide, metal oxide, intrinsically conductive polymers, organic antistatic agents and / or carbon black are added to one of the components of the material MA. After the filling body FK has been poured out with the material MA, it is cured with heat, moisture or UV radiation. For this purpose, the filling body FK is designed in a suitable manner. Finally, after the material MA has fully hardened, the packing FK is removed.
  • FIG. 4 shows a schematic cross section through the arrangement comprising the packing FK and the cable OC.
  • the filling body FK in the form of a filling cylinder is designed to be foldable on the hinge S.
  • the filling cylinder FK can be folded apart in both circumferential directions UI and U2.
  • the sealing lips DL are used to seal the filling cylinder.
  • the cable OC has a cable sheath KM and a cable core KS, the cable core KS being filled with a weakly electrically conductive material.
  • the cable core KS preferably has a specific guide between 10 5 and 10 10 ⁇ cm.
  • the optical fibers LW of the optical cable OC are arranged inside the cable core KS.
  • a completely cast field control element FS according to FIG. 1 can be produced, which in the form of an electrically conductive layer surrounds the outer circumference of the cable OC and the guy spiral AS in a form-fitting manner.
  • partial discharges due to high potential differences and discontinuous field profiles at the transition UE of the cable arrangement are effectively inhibited.
  • the service life of the OC cable is effectively extended.

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Abstract

The invention relates to a cable assembly comprising an optical cable (OC) and an anchoring element (AS), which is provided for anchoring the optical cable (OC) in an electric field area (FB), and which, along a partial length of the cable (OC), is placed on the outer periphery thereof. A laminar field control element (FS) made of a two-component material, which is placed on the anchoring element (AS) and on the outer periphery of the cable (OC), surrounds the transition (UE), which is located in the longitudinal direction of the cable, of the anchoring element to the outer periphery of the cable at the edge of the anchoring element (AS). This results in reducing electrical partial discharges, in particular, at the transition (UE) whereby prolonging the serviceable life of the cable (OC).

Description

Beschreibungdescription
Kabelanordnung mit einem optischen Kabel und einem Abspannelement sowie Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer KabelanordnungCable arrangement with an optical cable and a guy element as well as device and method for producing a cable arrangement
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kabelanordnung mit einem optischen Kabel und einem Abspannelement zur Abspannung des optischen Kabels in einem elektrischen Feldbereich, das entlang einer Teillänge des Kabels auf dessen äußeren Umfang aufgebracht ist, sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Kabelanordnung, die ein optisches Kabel und ein Abspannelement zur Abspannung des optisches Kabels aufweist .The present invention relates to a cable arrangement with an optical cable and an anchoring element for anchoring the optical cable in an electrical field region, which is applied along a partial length of the cable to its outer circumference, and to an apparatus and a method for producing a cable arrangement which has an optical Cable and a guy element for bracing the optical cable.
Zur Übertragung elektrischer Energie über weite Strecken und in großen Mengen werden üblicherweise Hochspannungsfreileitungen eingesetzt. Beispielsweise in Deutschland sind Spannungsebenen in der Höchstspannungsebene von 220 kV oder 400 kV Effektivspannung bekannt. In Industrieländern besteht bezüglich derartiger Freileitungsnetze eine gute Infrastruktur. Es findet daher oftmals Anwendung, Lichtwellenleiter-Kabel zur Datenübertragung in die bestehenden Freileitungstrassen zu integrieren.High-voltage overhead lines are usually used to transmit electrical energy over long distances and in large quantities. For example, in Germany voltage levels in the maximum voltage level of 220 kV or 400 kV effective voltage are known. In industrialized countries, there is good infrastructure for such overhead line networks. It is therefore often used to integrate fiber optic cables for data transmission in the existing overhead lines.
Zur Installation der optischen Kabel sind im allgemeinen nur geringe bauliche Maßnahmen erforderlich, während zugleich große Entfernungen überbrückbar sind. Beispielsweise können selbsttragende optische Kabel, welche zum Aufhängen an Masten in bestehenden Freileitungstrassen für Hochspannungsfreileitungen geeignet sind, im Feldbereich zwischen den Phasenseilen zur Übertragung elektrischer Energie und dem Erdboden aufgehängt werden. Derartige Kabel sind insbesondere als volldielektrische selbsttragende optische Luftkabel bekannt und werden auch als ADSS (All Dielectric Seif-Supporting) -In general, only minor structural measures are required to install the optical cables, while at the same time large distances can be bridged. For example, self-supporting optical cables, which are suitable for hanging on masts in existing overhead line routes for high-voltage overhead lines, can be suspended in the field area between the phase cables for the transmission of electrical energy and the ground. Such cables are known in particular as fully dielectric self-supporting optical air cables and are also known as ADSS (All Dielectric Seif-Supporting) -
Kabel bezeichnet. ADSS-Kabel sind besonders gut zur Integration in Hochspannungstrassen geeignet, da sie wegen ihres ge- ringen Gewichts die Hochspannungsmasten nur geringfügig belasten.Designated cable. ADSS cables are particularly well suited for integration in high-voltage lines because of their wrestle weight the high voltage pylons only slightly.
Besonders in Höchstspannungsnetzen führt das im normalen Be- trieb der Leitung bestehende, hohe Potential zu einem starken elektrischen Feld zwischen Phasenseilen und Erde sowie zwischen Phasenseilen und Mast. Werden optische Kabel, welche üblicherweise metallfrei und im wesentlichen nicht leitend sind, in das bestehende, elektrische Feld eingebracht, so führen die Streukapazitäten zwischen Phasenseilen, Kabel, Erde und geerdetem Mast dazu, daß die optischen Kabel auf ein elektrisches Potential aufgeladen werden. Da es im allgemeinen nicht wünschenswert ist, zur Montage optischer Kabel in Hochspannungstrassen die betreffende Freileitung freizuschal- ten und zu erden, ist es zur Vermeidung einer Gefährdung von Montagepersonal erforderlich, die optischen Kabel am Mast zu erden. Dies führt jedoch dazu, daß sich entlang der Kabeloberfläche eine Spannungsverteilung einstellt, welche in der Mitte zwischen zwei Masten ihr Maximum hat und an den Er- dungssteilen am Mast ein Minimum. Hierdurch kommt es zu Oberflächenentladungen in Längsrichtung des Kabelmantels sowie zu Kriechströmen entlang des Kabelmantels, welche zu einer schnelleren Alterung des Kabelmantel-Materials beitragen.Especially in extra-high voltage networks, the high potential that exists in normal operation of the line leads to a strong electrical field between phase cables and earth and between phase cables and mast. If optical cables, which are usually metal-free and essentially non-conductive, are introduced into the existing electrical field, the stray capacitances between phase cables, cables, earth and grounded mast lead to the optical cables being charged to an electrical potential. Since it is generally not desirable to disconnect and ground the relevant overhead line for the installation of optical cables in high-voltage lines, it is necessary to earth the optical cables on the mast to avoid endangering installation personnel. However, this leads to a tension distribution occurring along the cable surface, which has its maximum in the middle between two masts and a minimum at the earthing parts on the mast. This leads to surface discharges in the longitudinal direction of the cable sheath and to leakage currents along the cable sheath, which contribute to a faster aging of the cable sheath material.
Zur Abspannung eines optischen Kabels in einem elektrischenFor bracing an optical cable in an electrical one
Feldbereich beispielsweise einer Hochspannungsfreileitung ist im allgemeinen entlang einer Teillänge des Kabels auf dessen äußeren Umfang ein Abspannelement beispielsweise in Form einer Abspannspirale aufgebracht. Besonders hohe Spannungsab- fälle treten dabei an dem in Längsrichtung des Kabels entstehenden Übergang des Abspannelements zum äußeren Umfang des Kabels am Ende des Abspannelements auf. Zudem ist am Übergang des Abspannelements zum äußeren Umfang des Kabels die Bildung von Teilentladungen durch eine unstetige Feldverteilung be- günstigt. Diese Teilentladungen können insbesondere den Kabelmantel zerstören und zur Alterung beitragen. Aus EP 0 214 480 Bl ist eine derartige Kabelanordnung für Hochspannungsfreileitungen mit einem metallfreien selbsttragenden optischen Kabel mit einer Kabelseele und einem die Kabelseele umgebenden Kabelmantel bekannt, wobei die Kabelseele schwach elektrisch leitend ausgebildet ist. Dadurch wird eine interne Kabelfeldsteuerung erreicht, die insbesondere für Raumpotentiale bis 20 kV (entspricht im allgemeinen dem Feldbereich von Freileitungen bis 220 kV Phasenspannung) ausreichend ist. Bei einer Installation in höheren Spannungsebenen reicht diese interne Kabelfeldsteuerung meist nicht mehr aus. Die kapazitive Kopplung zwischen der halbleitenden Kabelseele und den als Befestigungs- und ErdungsVorrichtung am Mast vorgesehenen Abspannspiralen kann dazu führen, daß im dortigen Bereich höchster Feldstärke zudem innere Teilentladungen im Kabelmantel entstehen, welche zu Durchschlägen führen können.The field area of, for example, a high-voltage overhead line is generally a tensioning element, for example in the form of a tensioning spiral, applied to the outer circumference along a partial length of the cable. Particularly high voltage drops occur at the transition of the guy element in the longitudinal direction of the cable to the outer circumference of the cable at the end of the guy element. In addition, the formation of partial discharges due to a discontinuous field distribution is favored at the transition of the guy element to the outer circumference of the cable. These partial discharges can destroy the cable sheath in particular and contribute to aging. Such a cable arrangement for high-voltage overhead lines with a metal-free, self-supporting optical cable with a cable core and a cable sheath surrounding the cable core is known from EP 0 214 480 B1, the cable core being weakly electrically conductive. This achieves an internal cable field control, which is sufficient in particular for room potentials up to 20 kV (generally corresponds to the field area of overhead lines up to a phase voltage of 220 kV). When installing in higher voltage levels, this internal cable panel control is usually no longer sufficient. The capacitive coupling between the semiconducting cable core and the tensioning spirals provided as a fastening and earthing device on the mast can lead to internal partial discharges occurring in the cable sheath in the area with the highest field strength, which can lead to breakdowns.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kabel - anordnung mit einem optischen Kabel und einem Abspannelement der eingangs genannten Art anzugeben, mit der insbesondere bei einer Installation des Kabels in elektrischen Feldbereichen mit vergleichsweise hohen Feldstärken eine hohe Lebensdauer des Kabels erzielbar ist.The object of the present invention is to provide a cable arrangement with an optical cable and an anchoring element of the type mentioned at the outset, with which a long service life of the cable can be achieved in particular when the cable is installed in electrical field areas with comparatively high field strengths.
Außerdem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vor- richtung und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigenIt is also an object of the present invention, an apparatus and a method for producing such
Kabelanordnung anzugeben.Specify cable arrangement.
Die Aufgabe betreffend die Kabelanordnung wird gelöst durch eine Kabelanordnung gemäß Patentanspruch 1.The object relating to the cable arrangement is achieved by a cable arrangement according to patent claim 1.
Durch das Vorsehen eines erfindungsgemäßen Feldsteuerelements, das auf das Abspannelement und den äußeren Umfang des Kabels aufgebracht ist und den Übergang des Abspannelements zum äußeren Umfang des Kabels umschließt, wird am Übergang des Abspannelements zum äußeren Umfang des Kabels die Bildung von Teilentladungen durch Feldsteuerung beziehungsweise Feld- abschwächung an der Übergangsstelle gehemmt. Dadurch wird die Lebensdauer des Kabels, insbesondere die Beständigkeit des Kabelmantels wirksam verlängert.By providing a field control element according to the invention, which is applied to the guy element and the outer circumference of the cable and surrounds the transition of the guy element to the outer circumference of the cable, the formation of partial discharges by field control or field is at the transition of the guy element to the outer circumference of the cable. weakening at the transition point inhibited. This will make the The service life of the cable, in particular the durability of the cable jacket, is effectively extended.
Das Feldsteuerelement ist als elektrisch leitfähige Schicht ausgebildet, die auf den äußeren Umfang des Kabels und das Abspannelement formschlüssig aufgebracht ist. Dadurch entsteht ein lückenloser Verband zwischen dem äußeren Umfang des Kabels, dem Abspannelement und dem Feldsteuerelement, insbesondere an der Übergangsstelle am Ende des Abspannelements zum äußeren Umfang des Kabels.The field control element is designed as an electrically conductive layer which is positively applied to the outer circumference of the cable and the guy element. This creates a seamless bond between the outer circumference of the cable, the guy element and the field control element, in particular at the transition point at the end of the guy element to the outer circumference of the cable.
Die elektrisch leitfähige Schicht wird durch ein montagefreundliches 2 -Komponenten-Material gebildet, das im flüssigen Zustand auf den äußeren Umfang des Kabels und das Abspan- nelement aufgebracht wird. Das 2-Komponenten-Material hat dabei beispielsweise selbstaushärtende Eigenschaft, oder es ist durch Wärme, Feuchte oder UV-Strahlung aushärtbar.The electrically conductive layer is formed by an easy-to-assemble 2-component material that is applied in the liquid state to the outer circumference of the cable and the guy element. The 2-component material has, for example, self-curing properties, or it can be cured by heat, moisture or UV radiation.
Einem solchen Basismaterial werden zur Erzielung der gefor- derten spezifischen Leitfähigkeit und Materialeigenschaften beispielsweise Siliziumkarbid, Metalloxid, intrinsisch leitfähige Polymere, organische Antistatika und/oder Ruß beigemischt. Bei Verwendung eines 2-Komponenten-Materials wird eines oder mehrere der genannten Materialien beispielsweise in eine Komponente des Basismaterials eingemischt, so daß im ausgehärteten Zustand die geforderte Materialeigenschaft gegeben ist .Such a base material is admixed with, for example, silicon carbide, metal oxide, intrinsically conductive polymers, organic antistatic agents and / or carbon black to achieve the required specific conductivity and material properties. When using a two-component material, one or more of the materials mentioned is mixed, for example, into a component of the base material, so that the required material property is given in the cured state.
Die erfindungsgemäße Kabelanordnung ist insbesondere vorteil- haft einsetzbar, wenn das optische Kabel im elektrischenThe cable arrangement according to the invention can be used particularly advantageously if the optical cable is in the electrical
Feldbereich von Phasenseilen einer Hochspannungsfreileitung zu installieren ist. Hier treten vergleichsweise hohe Feldstärken auf, wodurch die Bildung von Teilentladungen am Kabelmantel insbesondere an unstetigen Stellen der Kabelanord- nung begünstigt ist. Besonders hohe Spannungsabfälle undField area of phase cables of a high-voltage overhead line is to be installed. Comparatively high field strengths occur here, which favors the formation of partial discharges on the cable sheath, in particular at discontinuous points in the cable arrangement. Particularly high voltage drops and
Feldstärken treten auf, wenn das Abspannelement geerdet ist. Das Feldsteuerelement weist vorteilhaft eine spezifische Leitfähigkeit zwischen 102 und 1010 Ωcm auf.Field strengths occur when the guy element is grounded. The field control element advantageously has a specific conductivity between 10 2 and 10 10 Ωcm.
Das Abspannelement ist beispielsweise als Abspannspirale ausgebildet, die das Kabel in Längsrichtung des Kabels schraubenförmig umgibt. Insbesondere zum Zwecke der Integration des optischen Kabels in eine bestehende Freileitungstrasse ist das optische Kabel vorzugsweise als voll dielektrisches selbst tragendes Luftkabel ausgebildet.The guy element is designed, for example, as a guy spiral, which surrounds the cable in a helical manner in the longitudinal direction of the cable. In particular for the purpose of integrating the optical cable into an existing overhead line route, the optical cable is preferably designed as a fully dielectric, self-supporting aerial cable.
In einer weiteren Ausführungsform des Kabels weist dieses einen Kabelmantel und eine Kabelseele auf, wobei die Kabelseele schwach elektrisch leitend ausgebildet ist. Damit wird insbesondere zusätzlich einem weiteren bekannten Alterungsmecha- nismus von optischen Kabeln, die in elektrischen Feldbereichen installiert sind, entgegengewirkt, der durch Verschmutzungen und Feuchtigkeit auf der Manteloberfläche bedingt ist. Dabei kann es aufgrund von verschiedenen Oberflächenleitfähigkeiten von trockenen und feuchten Zonen des Kabelmantels zu Oberflächenentladungen mit Beschädigungen der Manteloberfläche kommen, insbesondere wenn die elektrische Feldstärke in den trockenen Zonen die Durchschlagfeldstärke übersteigt. Mittels der kabelinternen Feldsteuerung wird über den Übergangsbereich des Abspannelements zum äußeren Umfang des Ka- bels hinaus dem als sogenanntes Dry-Band-Areing bekannten Alterungsmechanismus entgegengewirkt .In a further embodiment of the cable, it has a cable sheath and a cable core, the cable core being weakly electrically conductive. This additionally counteracts in particular a further known aging mechanism of optical cables which are installed in electrical field areas, which is caused by dirt and moisture on the surface of the jacket. Due to the different surface conductivities of dry and moist zones of the cable sheath, surface discharges with damage to the sheath surface can occur, especially if the electric field strength in the dry zones exceeds the breakdown field strength. By means of the cable-internal field control, the aging mechanism known as so-called dry-band areing is counteracted beyond the transition area of the bracing element to the outer circumference of the cable.
Die Aufgabe bezüglich der Vorrichtung wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Kabelanordnung gemäß Pa- tentanspruch 10, wobei die Kabelanordnung ein optisches Kabel und ein Abspannelement zur Abspannung des optischen Kabels, das entlang einer Teillänge des Kabels auf dessen äußeren Umfang aufgebracht ist, aufweist, mit einem Füllkörper, der das Abspannelement und den äußeren Umfang des Kabels umschließt und in den ein Material in flüssigem Zustand einfüllbar ist. Die Aufgabe betreffend das Verfahren wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Kabelanordnung gemäß Patentanspruch 14.The object relating to the device is achieved by a device for producing a cable arrangement according to patent claim 10, the cable arrangement having an optical cable and a bracing element for bracing the optical cable, which is applied along a partial length of the cable to its outer circumference, with a filler which encloses the guy element and the outer circumference of the cable and into which a material can be filled in a liquid state. The object relating to the method is achieved by a method for producing a cable arrangement according to claim 14.
Mit Hilfe des Füllkörpers ist eine elektrisch leitfähige Schicht herstellbar, die auf den äußeren Umfang des Kabels und das Abspannelement formschlüssig aufgebracht wird. Der Füllkörper wird dazu mit einem Material im flüssigen Zustand ausgegossen und, nachdem das Material ausgehärtet ist, wieder entfernt. Dadurch entsteht ein vollständig ausgegossenesWith the aid of the filler, an electrically conductive layer can be produced, which is applied in a form-fitting manner to the outer circumference of the cable and the guy element. For this purpose, the filler body is poured out with a material in the liquid state and, after the material has hardened, removed again. This creates a completely poured out
Feldsteuerelement. Zur Aushärtung des Materials ist der Füllkörper vorteilhaft derart ausgebildet, daß das Material durch Wärme, Feuchte oder UV-Strahlung ausgehärtet werden kann.Box control. To harden the material, the packing is advantageously designed such that the material can be cured by heat, moisture or UV radiation.
In einer vorteilhaften Ausfuhrungsform des Füllkörpers ist dieser als Füllzylinder ausgebildet. Zur Anbringung des Füllkörpers beziehungsweise Füllzylinders ist es vorteilhaft, daß dieser klappbar gestaltet ist. Durch den Klappmechanismus ist zudem eine leichte Entfernung des Füllkörpers nach dem Aus- gießen beziehungsweise Aushärten ermöglicht.In an advantageous embodiment of the filling body, it is designed as a filling cylinder. To attach the filling body or filling cylinder, it is advantageous that it is designed to be foldable. The folding mechanism also enables easy removal of the packing after pouring or curing.
Weitere vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet .Further advantageous developments and developments of the invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren, die Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained below with reference to the figures shown in the drawing, which illustrate exemplary embodiments. Show it:
Figur 1 eine schematische Längsdarstellung einer erfin- dungsgemäßen Kabelanordnung,FIG. 1 shows a schematic longitudinal illustration of a cable arrangement according to the invention,
Figur 2 eine Darstellung eines entlang einer Hochspannungsfreileitung installierten optischen Kabels,FIG. 2 shows an optical cable installed along a high-voltage overhead line,
Figur 3 eine schematische Darstellung bezüglich der Herstellung einer erfindungsgemäßen Kabelanordnung, Figur 4 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kabelanordnung.FIG. 3 shows a schematic illustration with regard to the production of a cable arrangement according to the invention, Figure 4 shows a cross section through a device for producing a cable assembly according to the invention.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausfüh- rungsform einer erfindungsgemäßen Kabelanordnung, die ein optisches Kabel OC und ein Abspannelement AS zur Abspannung des optischen Kabels OC aufweist. Das Abspannelement AS ist entlang einer Teillänge des Kabels OC auf dessen äußeren Umfang aufgebracht. Dabei entsteht in Längsrichtung des Kabels OC entlang der Längsachse LA ein Übergang UE des Abspannelements AS zum äußeren Umfang des Kabels OC an einer Begrenzung des Abspannelements AS. Auf das Abspannelement AS und den äußeren Umfang des Kabels OC ist ein Feldsteuerelement FS aufgebracht, das den Übergang UE des Abspannelements zum äußeren Umfang des Kabels umschließt. Das Feldsteuerelement FS ist dabei als elektrisch leitfähige Schicht ausgebildet, die auf den äußeren Umfang des Kabels OC und das Abspannelement AS formschlüssig aufgebracht ist. Dadurch entsteht ein geschlossenes System, bei dem Unstetigkeiten, die insbesondere Tei- lentladungen begünstigen, am Übergang UE vermieden werden.FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a cable arrangement according to the invention, which has an optical cable OC and an anchoring element AS for anchoring the optical cable OC. The guy element AS is applied along a partial length of the cable OC to its outer circumference. In this case, in the longitudinal direction of the cable OC along the longitudinal axis LA, a transition UE of the guy element AS to the outer circumference of the cable OC occurs at a boundary of the guy element AS. A field control element FS is applied to the guy element AS and the outer periphery of the cable OC, which encloses the transition UE of the guy element to the outer periphery of the cable. The field control element FS is designed as an electrically conductive layer which is positively applied to the outer circumference of the cable OC and the guy element AS. This creates a closed system in which discontinuities, which particularly favor partial discharges, are avoided at the UE transition.
Dadurch kommt es bei Abspannung des Kabels OC in einem elektrischen Feldbereich zu einer geringeren elektrischen Belastung des Kabelmantels, wodurch die Lebensdauer des Kabelmantels und damit des Kabels insgesamt verlängert wird. Zum Zwecke einer geeigneten Feldsteuerung weist das Feldsteuerelement FS eine spezifische Leitfähigkeit in dem Bereich von 102 bis 1010 Ωcm auf.As a result, when the cable OC is braced in an electrical field area, there is less electrical stress on the cable sheath, which extends the life of the cable sheath and thus of the cable as a whole. For the purpose of a suitable field control, the field control element FS has a specific conductivity in the range from 10 2 to 10 10 Ωcm.
In Figur 2 ist eine Darstellung eines entlang einer Hochspan- nungsfreileitung installierten optischen Kabels gezeigt. DasFIG. 2 shows an illustration of an optical cable installed along a high-voltage overhead line. The
Kabel OC ist in dieser Ausführungsform als volldielektrisches selbsttragendes Luftkabel (ADSS-Kabel) ausgebildet. Das Abspannelement AS ist in Form einer Abspannspirale ausgebildet, die das Kabel OC in Längsrichtung des Kabels schraubenförmig umgibt. Die Kabelanordnung mit dem optischen Kabel OC und der Abspannspirale AS ist im Feldbereich FB einer Hochspannungsfreileitung angeordnet. Die Hochspannungsfreileitung weist mehrere Phasenseile auf, von denen in Figur 2 nur ein Phasenseil PS beispielhaft dargestellt ist. Die Kabelanordnung ist über die Abspannspirale AS an dem Hochspannungsmast HM befestigt, der geerdet ist und damit an Massepotential M anliegt. Damit ist auch die Abspannspirale AS geerdet.In this embodiment, cable OC is designed as a fully dielectric, self-supporting aerial cable (ADSS cable). The guy element AS is designed in the form of a guy spiral, which surrounds the cable OC in a helical manner in the longitudinal direction of the cable. The cable arrangement with the optical cable OC and the guy spiral AS is arranged in the field area FB of a high-voltage overhead line. The power transmission line points a plurality of phase ropes, of which only one phase rope PS is shown as an example in FIG. The cable arrangement is fastened via the guy spiral AS to the high-voltage pylon HM, which is grounded and is therefore connected to ground potential M. The tensioning spiral AS is also earthed.
Anhand Figur 3 wird die Herstellung einer erfindungsgemäßen Kabelanordnung mit dem Feldsteuerelement FS näher erläutert .The manufacture of a cable arrangement according to the invention with the field control element FS is explained in more detail with reference to FIG.
Das Feldsteuerelement FS wird mit Hilfe eines Füllkδrpers FK hergestellt, der die Anordnung aus optischem Kabel OC und Abspannspirale AS derart umschließt, daß der Übergang UE vom Füllkörper FK eingeschlossen wird. Über die Öffnung OE ist ein Material in flüssigem Zustand in den Füllkörper FK ein- füllbar.The field control element FS is produced with the aid of a filling body FK, which encloses the arrangement of optical cable OC and guy spiral AS in such a way that the transition UE is enclosed by the filling body FK. A material in the liquid state can be filled into the filling body FK via the opening OE.
Im nächsten Schritt wird ein Material MA in Form eines 2- Komponenten-Materials in den Füllkörper FK eingefüllt. Einer der Komponenten des Materials MA sind dabei Siliziumkarbid, Metalloxid, intrinsisch leitfähige Polymere, organische Anti- statika und/oder Ruß beigemischt. Nachdem der Füllkδrper FK mit dem Material MA ausgegossen ist, wird dieses mit Wärme, Feuchte oder UV-Strahlung ausgehärtet. Dazu ist der Füllkörper FK in geeigneter Weise ausgebildet. Schließlich wird nach vollständiger Aushärtung des Materials MA der Füllkörper FK entfernt .In the next step, a material MA is filled into the packing FK in the form of a 2-component material. Silicon carbide, metal oxide, intrinsically conductive polymers, organic antistatic agents and / or carbon black are added to one of the components of the material MA. After the filling body FK has been poured out with the material MA, it is cured with heat, moisture or UV radiation. For this purpose, the filling body FK is designed in a suitable manner. Finally, after the material MA has fully hardened, the packing FK is removed.
Figur 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Anordnung umfassend den Füllkörper FK und das Kabel OC. Der Füllkörper FK in Form eines Füllzylinders ist an dem Scharnier S klappbar ausgeführt. Der Füllzylinder FK kann in beide Umfangsrichtungen UI und U2 auseinander geklappt werden. Die Dichtungslippen DL dienen zur Abdichtung des Füllzylinders. Das Kabel OC weist in dieser Ausfuhrungsform einen Kabelman- tel KM und eine Kabelseele KS auf, wobei die Kabelseele KS mit einem schwach elektrisch leitenden Material gefüllt ist. Die Kabelseele KS weist vorzugsweise eine spezifische Leitfä- higkeit zwischen 105 und 1010 Ωcm auf. Im Inneren der Kabelseele KS sind die Lichtwellenleiter LW des optischen Kabels OC angeordnet .FIG. 4 shows a schematic cross section through the arrangement comprising the packing FK and the cable OC. The filling body FK in the form of a filling cylinder is designed to be foldable on the hinge S. The filling cylinder FK can be folded apart in both circumferential directions UI and U2. The sealing lips DL are used to seal the filling cylinder. In this embodiment, the cable OC has a cable sheath KM and a cable core KS, the cable core KS being filled with a weakly electrically conductive material. The cable core KS preferably has a specific guide between 10 5 and 10 10 Ωcm. The optical fibers LW of the optical cable OC are arranged inside the cable core KS.
Mit Hilfe des Füllzylinders FK kann also ein vollständig ausgegossenes Feldsteuerelement FS gemäß Figur 1 hergestellt werden, das in Form einer elektrisch leitfähigen Schicht den äußeren Umfang des Kabels OC und die Abspannspirale AS formschlüssig umgibt. Dadurch werden Teilentladungen infolge ho- her Potentialdifferenzen und unstetiger Feldverläufe am Übergang UE der Kabelanordnung wirksam gehemmt . Durch eine geringere Beanspruchung des Kabelmantels wird die Lebensdauer des Kabels OC wirksam verlängert. With the aid of the filling cylinder FK, a completely cast field control element FS according to FIG. 1 can be produced, which in the form of an electrically conductive layer surrounds the outer circumference of the cable OC and the guy spiral AS in a form-fitting manner. As a result, partial discharges due to high potential differences and discontinuous field profiles at the transition UE of the cable arrangement are effectively inhibited. By reducing the strain on the cable sheath, the service life of the OC cable is effectively extended.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kabelanordnung mit einem optischen Kabel (OC) , mit einem Abspannelement (AS) zur Abspannung des optischen Kabels (OC) in einem elektrischen Feldbereich (FB) , das entlang einer Teillänge des Kabels (OC) auf dessen äußeren Umfang aufgebracht ist, bei der in Längsrichtung des Kabels ein Übergang (UE) des Abspannelements zum äußeren Umfang des Kabels an einer Begrenzung des Abspannelements (AS) gegeben ist, mit ei- nem Feldsteuerelement (FS) , das auf das Abspannelement (AS) und den äußeren Umfang des Kabels (OC) aufgebracht ist und den Übergang (UE) des Abspannelements zum äußeren Umfang des Kabels umschließt, bei der das Feldsteuerelement (FS) als elektrisch leitfähige Schicht ausgebildet ist, die auf den äußeren Umfang des Kabels (OC) und das Abspannelement (AS) formschlüssig aufgebracht ist und durch ein 2-Komponenten- Material (MA) gebildet ist.1. Cable arrangement with an optical cable (OC), with a bracing element (AS) for bracing the optical cable (OC) in an electrical field area (FB), which is applied along a partial length of the cable (OC) on its outer circumference in the longitudinal direction of the cable there is a transition (UE) of the guy element to the outer periphery of the cable at a boundary of the guy element (AS), with a field control element (FS), which is on the guy element (AS) and the outer periphery of the cable (OC) is applied and encloses the transition (UE) of the guy element to the outer circumference of the cable, in which the field control element (FS) is designed as an electrically conductive layer which is on the outer circumference of the cable (OC) and the guy element (AS) is applied positively and is formed by a 2-component material (MA).
2. Kabelanordnung nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Feldsteuerelement (FS) eine spezifische Leitfähigkeit zwischen 102 und 1010 Ωcm aufweist.2. Cable arrangement according to claim 1, characterized in that the field control element (FS) has a specific conductivity between 10 2 and 10 10 Ωcm.
3. Kabelanordnung nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schicht (FS) Siliziumcarbit , Metalloxid, intrinsisch leitfähige Polymere, organische Antistatika und/oder Ruß enthält.3. Cable arrangement according to claim 1 or 2, so that the layer (FS) contains silicon carbide, metal oxide, intrinsically conductive polymers, organic antistatic agents and / or soot.
4. Kabelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das 2 -Komponenten-Material (MA) durch Wärme, Feuchte oder UV- Strahlung aushärtbar ist.4. Cable arrangement according to one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the 2-component material (MA) is curable by heat, moisture or UV radiation.
5. Kabel anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kabel (OC) als volldieelektriscb.es, selbsttragendes Luftkabel ausgebildet ist.5. Cable arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cable (OC) is designed as a fully electric, self-supporting aerial cable.
6. Kabelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Abspannelement (AS) als Abspannspirale ausgebildet ist, die das Kabel (OC) in Längsrichtung des Kabels schraubenförmig umgibt .6. Cable arrangement according to one of claims 1 to 5, that the tensioning element (AS) is designed as a tensioning spiral which surrounds the cable (OC) in the longitudinal direction of the cable in a helical manner.
7. Kabelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kabel (OC) einen Kabelmantel (KM) und eine Kabelseele (KS) aufweist, wobei die Kabelseele (KS) schwach elektrisch leitend ausgebildet ist.7. Cable arrangement according to one of claims 1 to 6, that the cable (OC) has a cable sheath (KM) and a cable core (KS), the cable core (KS) being weakly electrically conductive.
8. Kabelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kabel (OC) im Feldbereich (FB) von Phasenseilen (PS) einer Hochspannungsfreileitung angeordnet ist.8. Cable arrangement according to one of claims 1 to 7, that the cable (OC) in the field area (FB) of phase cables (PS) of a high-voltage overhead line is arranged.
9. Kabelanordnung nach Anspruch 8 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Abspannelement (AS) geerdet ist.9. Cable arrangement according to claim 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the guy element (AS) is grounded.
10. Vorrichtung zur Herstellung einer Kabelanordnung, die ein optisches Kabel (OC) und ein Abspannelement (AS) zur Abspannung des optischen Kabels (OC) , das entlang einer Teillänge des Kabels (OC) auf dessen äußeren Umfang aufgebracht ist, aufweist, mit einem Füllkörper (FK) , der das Abspannelement (AS) und den äußeren Umfang des Kabels (OC) umschließt und in den ein Material (MA) in flüssigem Zustand einfüllbar ist.10. A device for producing a cable arrangement, which has an optical cable (OC) and a guy element (AS) for bracing the optical cable (OC), which is applied along a partial length of the cable (OC) on its outer circumference, with one Filler (FK), which encloses the guy element (AS) and the outer circumference of the cable (OC) and into which a material (MA) can be filled in the liquid state.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Füllkörper (FK) derart ausgebildet ist, daß das Material11. The device according to claim 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the filler (FK) is designed such that the material
(MA) durch Wärme, Feuchte oder UV-Strahlung aushärtbar ist. (MA) is curable by heat, moisture or UV radiation.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Füllkδrper (FK) als Füllzylinder ausgebildet ist.12. The apparatus of claim 10 or 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the Füllkδrper (FK) is designed as a filling cylinder.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Füllkörper (FK) klappbar ausgebildet ist.13. Device according to one of claims 10 to 12, that the filling body (FK) is designed to be foldable.
14. Verfahren zur Herstellung einer Kabelanordnung, die ein optisches Kabel (OC) und ein Abspannelement (AS) zur Abspannung des optischen Kabels (OC) , das entlang einer Teillänge des Kabels (OC) auf dessen äußeren Umfang aufgebracht ist, aufweist, bei dem ein Füllkörper (FK) , der das Abspannelement14. A method for producing a cable arrangement, which has an optical cable (OC) and a guy element (AS) for bracing the optical cable (OC), which is applied along a partial length of the cable (OC) on its outer circumference, in which a packing (FK), which the tensioning element
(AS) und den äußeren Umfang des Kabels (OC) umschließt, mit einem Material in flüssigem Zustand ausgegossen und nach Aushärtung des Materials entfernt wird.(AS) and the outer circumference of the cable (OC), poured with a material in a liquid state and removed after curing of the material.
15. Verfahren nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Siliziumcarbit, Metalloxid, intrinsisch leitfähige Polymere, organische Antistatika und/oder Ruß in eine Komponente des Materials eingemischt wird. 15. The method according to claim 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that silicon carbide, metal oxide, intrinsically conductive polymers, organic antistatic agents and / or carbon black is mixed into a component of the material.
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