Hochspannungskabel und Verfahren zu seiner Herstellung. Die Betriebssicherheit eines elektrischen Kabels hinsichtlich der Spannungsbeanspru chung wird erhöht, wenn man sein Isolations znaterial unter Druck setzt. Dies wird da durch erreicht, dass man in dem Kabel, ge trennt von seiner elektrischen Isolations schicht, Röhren mit durchlässigen Wandun gen zur Aufnahme und Fortleitung eines flüssigen oder gasförmigen Druckmittels an ordnet, in denen das Druckmittel an geeigne ten Stellen durch äussere mechanische Mittel unter Druck gesetzt wird.
Die durchlässigen Wandungen gestatten eine freie und unmittelbare Entwicklung des hydrostatischen Druckes der Druckflüssigkeit auf alle Punkte der innern oder äussern Ober fläche der Aderisolation und auch die Trän kung des schon mit dem äussern Schutzmantel versehenen Kabels von diesen Röhren aus. Dadurch, dass Druck- und Isoliermaterial bleibend miteinander verbunden sind, wie es bei der Anordnung mit durchlässigen Wan dungen der Fall ist, ergeben sich gewisse Schwierigkeiten. Das isolierende Tränkmaterial muss, wie das Druckmittel, bei den niedrigsten Betriebs temperaturen noch flüssig sein.
Dies ist aus elektrischen Gründen vielfach unerwünscht. Die Druckrohre müssen ferner im allgemeinen vor dem Versand der Kabel in der Fabrik entleert werden. Hierdurch verliert auch die Aderisolation ganz oder teilweise ihr Im prägniermittel. Es ist daher eine zweite Im prägnierung nach Verlegung des Kabels er forderlich, die zeitraubend und weniger zu verlässig ist. Die Imprägnierung vor Aufbrin gen des Bleimantels nach dem allgemein üblichen Verfahren und unter Benutzung der überall vorhandenen Betriebseinrichtungeu ist mit dem flüssigen Druckmittel kaum durchführbar.
Die Verwendung eines vom Druckmittel verschiedenen, zum Beispiel dick flüssigen Imprägniermittels ist sehr schwie rig, weil die beiden Mittel später, insbeson dere bei höheren Betriebstemperaturen, sich in unkontrollierbarer Weise vermischen. Au sserdem bietet die Imprägnierung von mehr adrigen Kabeln nach der Verseilung der Adern grosse Schwierigkeiten: die Adern müssten einzeln vor dem Vorseilen impräg niert werden.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ge lingt es, diese Schwierigkeiten zu beseitigen. Die Erfindung bietet daher grosse Vorteile bei der Anwendung von künstlichem Druck in Kabeln, insbesondere für Kabel üblicher Herstellungsart mit gewöhnlicher, vom Druclz- inittel verschiedener Imprägniermasse.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis. dass es nicht erforderlich ist, die Druckflüs- sigkeit in körperlicher Berührung mit dem Imprägniermittel der Isolationsschicht zu halten, sondern, dass die günstige Wirkung des Druckes auf die Erhöhung der Betriebs sicherheit des Kabels auch dann eintritt, wenn zwischen Druckmittel und Isolation eine Membran geschaltet wird.
Diese muss je doch genügend undurchlässig sein, um eine dauernde Trennung zwischen dem Impräg niermittel und denn. Druckmittel aufrecht zu erhalten, und sie muss genügend geschmeidig sein, "um die Übertragung des Druckes voni Druckmittel auf die Isolation möglichst an allen Punkten, und zwar gleichmässig, zu ge statten.
Gemäss der Erfindung ist zwischen dein zur Aufnahme und Fortleitung des Druck mittels dienenden Kanal und dein aktiven Isoliermaterial eine Schicht von solcher Un durchlässigkeit und Geschmeidigkeit ange ordnet, da,ss einerseits die Trennung des Druckmittels von dem Imprägniermittel und anderseits die Übertragung des Druckes vom Druckmittel auf die Isolation gewährleistet <B>ist.</B>
Auf der Zeichnung sind beispielsweise mehrere Ausführungsformen des Gegenstan des der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeit im, Querschnitt ein Einlei- terkabel mit .einer undurchlässigen Schicht am hohlen Kupferleiter; Fig. 2 zeigt im Querschnitt ein verseiltes Dreileiterkabel mit metallisierten Adern, wo bei eine undurchlässige Schicht (Membran) bei dem hohlen Kupferleiter jeder Ader ange ordnet ist; Fig. 3 ist ein Quei-achnitt durch ein Ka bel, mit vollen Kupferleitern, bei dem die Druckkanäle in den Beilaufzwickeln ange ordnet sind.
Die undurchlässige Schicht be findet sich an der Oberfläche der Isolation der Adern; Fig. .I veranschaulicht einen Querschnitt durch ein verseiltes Dreileiterkabel mit Gür telisolation und Druckkanälen besonderer Form an Stelle des Beilaufmaterials;
Fig. 5 zeigt den Querschnitt eines F.in- leiterkabels mit der 3,1embarn an der Isola tionsoberfläche und dem Druckkanal zwi schen dieser Oberfläche und dem äussern Schutzmantel; Fig. G zeigt einen Längsschnitt hierzu; Fig. 7 ist ein Querschnitt eines armierten Einleiterkabels mit metallisierter Isolation.
Membran und einem gemäss Fig. 5 beschaffe nen Druckkanal ; Fig. 8 zeigt ein verseiltes Dreileilerkabel mit metallisierten Adern. Membran an der Oberfläche des Ka.belctuersclinittes und Druckkanal zwischen dieser Oberfläche und dem äussern Schutzmantel;
Fig. 9 zeigt ein verseiltes Dreileiterkabel mit metallisierten Adern ähnlich wie Fig. 2 mit hohlen Leitern, wobei jedoch die Druck kanäle nicht im Innern der Leiter liegen, son dern den Raum der Beilaufzwickel einneh men. Die Membran liegt ein den Aderoberflä chen.
Das Einleiterkabel gemäss F ig. 1 besteht aus dem Metalleiter a. der Isolation<I>b</I> und dem Bleimantel e. Der Leiter a isi hohl, der Innenraum d dient als Druckkanal. Die ak tive Isolation b ist gegen den Metalleiter hin durch eine Membran x abgeschlossen.
Die Herstellung dieses Kabels und seine Verlegung kann in der allgemein üblichen Weise erfolgen, das heisst es wird auf den I%upferleiter a eine Membran<I>.x,</I> aufgebracht, und das Isolationsmaterial b aufgesponnen, worauf das Kabel in beliebiger Imprägnier masse getränkt werden kann. Hierauf wird der Bleimantel e angebracht.
Die Membran x kann in verschiedener Weise aus einer oder mehreren Schichten aus- geführt werden, wenn sie nur einerseits eine Mischung des Tränkmaterials in der Isola tion<I>b</I> und des Druckmittels in dem Kanal<I>d</I> verhindert und anderseits die Übertragung des Druckes vom Druckmittel auf die Isola tion gewährleistet ist. Diese Membran x kann also aus leitendem oder nicht leitendem Mate rial bestehen; sie kann die Form eines dün nen Zylinders mit oder ohne Naht, oder die Form eines aufgewickelten Bandes haben. Im letzteren Fall wählt man vorteilhaft ein Band aus Papier oder Gewebe, das mit syntheti schem Harz oder einem ähnlichen Körper ge tränkt ist.
Hierdurch nämlich wird das Band und die von ihm gebildete Membran undurch lässig, auch an den überlappten Rändern des Bandes, weil dieselben bei der Anwendung von Hitze während des Trocknens der Iso lierschicht b vor deren Tränkung zusammen kleben. Man erhält so eine undurchlässige Schicht, die sich vollkommen geschmeidig als undurchlässige Membran an die Innen fläche der Aderisolation b anlegt.
Nachdem dieses Kabel in der bekannten Weise hergestellt ist, unterscheidet es sich von einem gewöhnlichen Einleiterkabel nur durch die eingefügte Membran x und den Hohlraum d. Nach der Verlegung kann der Hohlraum d leicht mit dem Druckmittel, zum Beispiel einem dünnflüssigen Öl, gefüllt wer den, nachdem gegebenenfalls durch Anwen dung von Vakuum und Wärme oder einfach durch die Luft, die au haftende Feuchtigkeit entfernt wurde.
In den Kabelmuffen wird zweckmässig eine durchgehende Verbindung des Druckka nals d auf die gewünschte Streckenlänge her gestellt. Die äussern Druckorgane, zum Bei spiel Druckpumpen, Batterien von Gasfla schen oder dergleichen, durch welche der Druck des Druckmittels erzeugt wird, werden zweckmässig dort angeschlossen, wo Kabel- endverschlüsse vorhanden sind.
Fig. 2 zeigt den Querschnitt eines verseil- ten Dreileiterkabels mit metallisierten Adern, wobei jede Ader nach Fig. 1 aufgebaut ist. f ist die doppelte Bandeisenarmierung, g die elektrisch leitende Schicht der Aderober- flächen; diese kann zum Beispiel nach be kannten Verfahren metallisiert sein, um das Kabel strahlungsfrei zu machen.
Diese Metal- lisierung ist vorteilhaft durchlässig, um die Imprägnierung zu gestatten. h sind die Bei laufzwickel, die in üblicher Weise .mit Jute oder anderem Stoff ausgefüllt sind.
Die Herstellung des gesamten Kabels er folgt genau wie bei Fig. 1 in der üblichen. Weise, das heisst die hohlen Kupferleiter a werden mit der Membran x und dem Isolier material b besponnen, miteinander und mit dem Material h trocken verseilt, imprägniert, mit Blei umpresst und armiert. Die Verlegung und Unterdrucksetzung erfolgt ebenfalls sinngemäss wie bei der Ausführungsform ge mäss Fig. 1 beschrieben.
Die Membran x verhindert während des Tränkens ein Eindringen der Tränkrnasse in die Kanäle d, sowie im Betrieb eine Diffu sion zwischen den Massen in<I>b</I> und<I>d.</I> Sie überträgt aber .mechanisch den Druck auf d und b, wodurch die Erhöhung der . Durch schlagsfestigkeit der Isolation b herbeige führt wird.
Die Anordnungen nach Fig. .1 und 2 ha ben den Nachteil, dass das Druckmittel un ter Hochspannung steht, so dass also an den äussern Druckerzeugern entsprechende Vor kehrungen getroffen werden müssen. Dieser Nachteil ist bei den Ausführungsformen ge mäss Fig. 3, 5, 6, 7, 8 und 9 vermieden, da die Wandungen des Druckkanals an Erde liegen. Bei der Anordnung gemäss Fig. .1 führen die Druckkanäle nur einen gewissen Bruchteil der Betriebsspannung.
Fig. 3 zeigt ein verseiltes Dreileiterkabel mit metallisierten Adern und vollen Leitern, wobei die Zwickelräume als Druckkanäle die nen, und die vorgesehene Membran x. an den Aderoberflächen angeordnet ist. In den Zwik- kelräumen sind biegsame und für das Druck mittel durchlässige Röhren c angeordnet, die beispielsweise aus schraubenlinienförmig ge wundenem Draht bestehen können, und Raum für die Fortleitung des Druckmittels längs der Kabelstrecke bieten. Der verbleibende Raum der Zwickel enthält in der üblichen Weise Füllmaterial.
Jedoch sind die durch lässigen Röhren und das Füllmaterial bei der Durchführung der Erfindung nicht nötig. Die Anordnung im Innern der Beilaufzwickel kann auch anders sein, zum Beispiel wie in Fig. <B>9</B> bezeigt , wo die Beilaufzwickel gänz lich mit dem Druckmittel angefüllt sind.
Die Herstellung des Kabels nach Fib. ei-folgt in anderer Weise als die Herstellun- der Kabel gemäss Fig. 1 und ?. Die mit der Isolation b versehenen Leiter a. werden zu nächst als Einzeladern imprägniert und nach dem Verlassen der Impräbnierunbsbefässe mit der undurchlässigen Membran x versehen.
Diese Membran kann in verschiedener Weise ausgeführt werden, zum Beispiel auch so, dass sie bleichzeitig den Zweck. der Metallisierunb erfüllt. In diesem Fall, der in Fib. 3 darge- -stellt ist, können die Adern urimetallisiert imprägniert und nachher mit einem metalli sierten Papierband umwickelt werden, dessen Metallschicht nicht perforiert, also dicht ist,
und wobei das Papier ausserdem mit sy nthe- tischem Harz bestrichen oder getränkt sein kann, so dass die überlappt aufgebrachte Be- wicklung mit diesem Material bei der späte ren Erwärmung an den überlappten Rän dern zusammenklebt und eine völlig dielite, fest anhaftende und gleichzeitig dem Strah- lunbssehutz dienende Membran bildet.
Das Zusammenkleben der Ränder ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, um eine genübend un- durehlä.ssibe Schicht zu verwirklichen.
Die Membran kann auch in anderer Weise aus Metall herbestellt werden.
Im andern Fall, das heisst wenn die Adern schon im metallisierten Zustand, also finit durchlässigen Metalloberflächen, imprägniert werden, wird die undurchlässige Schicht nach der Imprägnierung zum Beispiel in der Weise aufgebracht, dass man die Adern durch eine entsprechende Flüssigkeit oder Paste zieht, die später erhärtet. Man kann auch zum Beispiel über die durchlässige Metallisierun- e'in mit synthetischem Harz getränktes Pa pierband oder Textilband wickeln.
Wenn man den leitenden Kontakt zwi schen den metallisierten Aderoberflächen und dem Bleimantel @iufreclit erhalten will, so nüissen im zweiteee Fall entsprechende Vorkehrungen betroffen werden.
Zum Bei spiel kann man die, auf@gelirachti. Flüssigkeit oder Paste na;@h der Iniprägnierunb von der Ader an dcn,
jeniben Stellen abstreifen. welche durch die überlappte Bespinnunb der 1'1letalli- siernnb etwas liervorraben. Wenn ein beson deres getränktes Bind auf;
7esponnen wird. so kann dasselbe in bekannter Weise durch fa- denfÜrinibeeta.lIeinlaben den gewünschten Kontakt herstellen.
Drei oder mehr so fertigbestellten Ein- zeladern werden nun mit dem Beilaufinate- ria.l h, und den Röhren c verseilt, und hier auf wird der Bleimantel e und die Armie rung /' aufgebracht.
Das auf diese 'cis, her < .restellte Ii < ebcl wird nach dem Verleben ähnlich behandelt wie oben beschrieben. -Nj'enn das Beilaufma- terial h, nicht hy@groskopisclt ist oder beim Verseilen schon getränkt war, so ist aus den Drurlikanälen nur @;
-eitib Feuchti--keit zii entfernen, ihre Tro;#hntui" und Fialenb naeli erfolgter Montage de\ Kabels ist also sehr einfach.
In Fig. 4 ist ein g(-wtIlutliches verseiltes Dreileiterkabel niit Gürtelisolation i und Drahtarmierung /' dargestellt, bei dem die- Druckkanäle durch undurchlässige biegsame Röhren x begrenzt werden.
welche die Forin der Beilaufzwiekel haben fand deren Rauei einnehmen, so dass -anderes Beila.ufmaterial in @@'ebfall kommt.
Die Dreckröhren x können natürlich ihren Zweck nicht völlig erfüllen, da. sie nur auf einen Teil der Isolationsober flä.che anliegen, anderseil., kann dieses Kabel, in der üblicheie Weise herbestellt und im prägniert werden.
Das Kabel bemäl@ Fib. 5 und G ist nicht armiert; da, I"inleiterkabel :gemäss Fib. i 1rä.b1 dagegen doppelte Bandarmierung. Fig. 5 zeigt eine undurchlässige Membran :r an der Oberfläche der Isolation;
der Druelzkanal d befindet sieh zwischen dieser Membran und dem Bleimantel e und wird durch eine aus genübend festen- Material bestehende Schraube c für das Druckmittel freibehalten. Bei der Fig. 7 ist angenommen; da.ss das Einleiterkabel strahlungsfrei ist, das heisst ausser der Membran x eine Metallisierung g besitzt.
In Fia. 8 ist dasselbe wie in Fig. 7, je doch für ein armiertes Dreileiterkabel mit metallisierten Adern<I>a, b,</I> g dargestellt, wo bei die Membran x an der Oberfläche der (v < iiizen Kabelseele vorgesehen ist. Der Druck kanal d befindet sich wieder zwischen der aus den eben genannten Adern bestehenden Seele und dem Bleimantel e, freigehalten durch die Schraubenwindungen e.
Die Kabel gemäss Fig. 5 bis 8 können in gewöhnlicher Weise hergestellt und impräg niert werden, das Aufbringen der Membran erfolgt nach der Imprägnierung. Nachdem der Leiter oder die Leiter mit der Membran versehen worden ist bezw. sind, umpresst man sie in der üblichen Weise mit Blei, wobei zu beachten ist, da.ss ausser dem Blei und der Membran ein Raum freigelassen wird für die Aufnahme und Fortleitung der gemäss dem vorhergehend beschriebenen Verfahren. Die Armierung erfolgt in der ge wöhnlichen Weise.
Die Behandlung nach der Verlegung geschieht in der oben beschriebe nen Weise.
In Fig. 9 ist endlich eine weitere Abände rung eines armierten verseilten Dreileiterka- bels mit metallisierten Adern, ähnlich wie in Fig. 3, dargestellt. Seine Druckkanäle d neh men den ganzen Raum der Beilaufzwickel ein und sind begrenzt durch die metallisier ten Membranen x an den Oberflächen der Adern und durch den Bleimantel e. Die Kupferleiter a sind hohl.
Nach Fertigstellung dieses Kabels kann man die Adern b von den hohlen l-letalleitern aus trocknen und imprägnieren, und zwar gleichzeitig oder auch nicht mit der Füllung der Druckkammern d. Das Imprägniermittel für die Isolation b kann identisch mit oder verschieden von dem Druckmittel in den Ka nälen d sein.
Diese Ausführungsform bietet also grosse Freiheit bezüglich der Wahl der Imprägnier- und Druckmittel und ermöglicht die Aus übung des Druckes von beiden Seiten der Iso lation aus, von aussen und von innen, wenn man im Hohlleiter cc ebenso wie in den Ka nälen d ein genügend dünnflüssiges Mittel verwendet. Diese Ausführungsform hat aller dings im letzteren Fall die Nachteile der zweiten Imprägnierung nach der -Montage. Wenn man dagegen in den hohlen Leitern a den üblichen Imprägniercompound verwen det, so fällt dieser Nachteil weg.
Bei den beschriebenen Ausführungsfor men nimmt die Armierung f den vom Druck mittel nach aussen hin ausgeübten Druck auf. Bei fehlender Armierung muss der Bleiman tel e gegebenenfalls durch Legierung so widerstandsfähig ausgeführt sein, dass er die sem Druck standhält, wenn das Kabel nicht in genügend widerstandsfähige Rohre einge zogen wird.
Die Druckkanäle d der Ausführungsfor inen gemäss Fig. 3, 5, 6, 7, 8 und 9 bedürfen keiner besonderen Verbindung in den Muf fen, sondern sie können mit dem Innenraum der letzteren einfach frei in Verbindung stehen, wenn dieser Innenraum der Muffen mit dem Druckmittel angefüllt ist. Die Muffen müssen dann nach aussen eben falls drucksicher ausgeführt sein, was für ihre eigene Betriebssicherheit von demselben Vorteil ist wie für das eigentliche Kabel selbst.
In der vorstehenden Beschreibung ist mit Bezug auf gewisse Figuren der beiliegenden Zeichnung von der Verwendung der Erfin dung für Kabel gesprochen, die nach bekann ten Verfahren metallisiert sind. Es ist indes sen zu betonen, dass die Erfindung allgemeine Bedeutung hat, und dass sie für alle Hoch spannungskabel benutzt werden kann, gleich gültig, wie deren Zusammensetzung oder Her stellungsverfahren beschaffen ist, sofern nur die Isolation unter Druck steht.