Elektrisches Starkstromkabel und Verfahren zur Herstellung dieses Kabels. Die Erfindung betrifft ein elektrisches Starkstromkabel mit einer aus Faserstoff und Isoliermasse bestehenden Isolation, und ein Verfahren zur Herstellung dieses Kabels.
Unter dem Ausdruck "Isoliermasse" oder, wie diese meist bezeichnet wird, "KabieT- eompoundi", ist dabei ein Isoliermaterial zu verstehen, wie beispielsweise Kabelöl oder Kabelöl enthaltende Mischungen aus isolie renden Substanzen.
Zu dieser Art von Ka beln gehören solche, bei denen die Menge der IsoliermasLsie in dem im Betriebe stehenden Kabel nicht ändert, und ölgefüllte Kabel, bei welchen,die Menge des Ols im Kabel von Zeit zu Zeit ändert, weshalb Ausgleichsbehälter vorgesehen werden müssen, die mit Kanälen im Innern, des Kabels in Verbindung .stehen und das Vorhandensein einer ausreichenden Ölmenge in der Kabelisolation ,
gewährleisten. Der in der Isolation enthaltene Faserstoff wird in diesen Kabeln durch die Isoliermasse imprägniert. Unter dem Ausdruck "imp-rä- gnieren" soll dabei verstanden werden, dass nicht nur die Hohlräume im Faserstoff mit Isoliermasse aufgefüllt werden, ,sondern, dass die Masse in den Faserstoff eindringt.
Die in einem Kabel vorhandene Menge Isoliermasse hängt von verschiedenen Fakto ren ab, beispielsweise davon, ob der vor handene Leiter ein massiver oder ein verseil- ter Leiter ist, ferner von der Grösse des freien Raumes zwischen den aufeinander liegenden Lagen des Faserstoffes und von den Absorptionseigensehaften des Faser- stoffes. Von Zeit zu Zeit sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, um die Menge der innerhalb eines Kabels erforderlichen Isodiermassie herabzusetzen.
Es wurde zum Beispiel vorgeschlagen, den Leiter massiv auszubildlen, anstatt einen vers@ezlten Leiter zu verwenden, um die Menge an Isoliermasse in Fortfall zu bringen, die zum Ausfüllen der im Leiter vorhandenen Hohlräume, die 25 % des vom Leiter eingenommenen Raumes ausmachen können, erforderlich ist. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, den Leiter mit einem Bleimantel zu umgeben, wodurch das gleiche Ergebnis erzielt wird.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Menge .der erforderlichen Isoliermasse herab zusetzen, um .dadurch Schwierigkeiten, die sich durch die Ausdehnung und Wanderung der Isoliermasse ergeben können, nach Mög lichkeit zu beseitigen.
Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Figuren in der Zeichnung näher erläutert werden, welche in den Fig. 2 bis 4 schema tisch Ausführungsbeispiele des Erfindungs gegenstandes veransehaulicht.
Fig. 1 zeigt schematisch die Lagen des Faserstoffes, der einen Teil der Isolation eines bekannten Starkstromkabels bildet. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet den Faserstoff, beispielsweise Papier, während mit 2 die Zwischenräume zwischen den benachbarten Lagen und zwischen den aufeinanderliegen- den Windungen bezeichnet ist. Die Zwi schenräume 2 sind natürlich übertrieben gross dargestellt. Bei dieser Kabelisolation füllt die Isoliermasse sämtliche Hohlräume 2 aus und ausserdem ist der Faserstoff mit Isodierznasse imprägniert.
Bei einem solchen Kabel kann, wie es sich gezeigt hat, bis zu <B>60%</B> des in der Isolation vom Faserstoff ein genommenen Raumes mit Isoliermasse aus gefüllt sein.
Die Fig. 2 zeigt, wie übrigens auch die Fig. 3 und 4 zeigen, die Isolation von bei- spiels,#veisen Ausführungsformen von erfin dungsgemässen Starkstromkabeln. In der Fig. 2 ist der Faserstoff, wie dies durch die Schraffierung angedeutet ist, so behandelt worden, dass eine Absorption der Isoliermasse durch den Faserstoff weitgehend verhindert wird. Versuche haben gezeigt, dass in diesem Falle die Isolation bis zu 6051o weniger Iso liermasse enthält,
als die in der Fig. 1 dür- gestellte Isolation.
Dies wird dadurch erreicht, dass im Kabel ein Faserstoff verwendet wird, der mit einem polymerisierten Stoff imprägniert ist und der damit ein Isoliermaterial darstellt, das ausreichende Isolationseigenschaften besitzt und nur in geringem Masse Isoliermasse ab sorbieren kann.
Der Faserstoff, der mit einem polymeri sierten Material imprägniert ist, wird vor- zugsweise in Form von Lagen eines Bandes aus Papier oder dergleichen aufgebracht. Es, kann beispielsweise ein Band verwendet werden, das gemäss den Angaben der bri tischen Patentschrift Nr. 454923 imprägniert worden ist.
Bei einer andern Ausführungsform kann das Band (zum Beispiel aus Papier) an der Oberfläche mit polymerisiertem Material im prägniert oder bestrichen sein. In diesem Falle ist darauf zu achten, dass die Kanten des Bandes ebenfalls bestrichen sind, so dass die Isoliermasse, mit welcher die Zwischen räume zwischen dem Faserstoff ausgefüllt sind, nicht in das Innere des Bandes eindrin gen kann.
Das unimpräbgierte Innere soll in seinen Bemessungen derart verringert sein, dass während des Betriebes keine Ionisation eintritt. In Fällen, in denen bestrichene Bänder verwendet werden, können zum Be- streichen polymere Stoffe, die nichtflüssige Monomere haben, beispielsweise Polyiso- butylen, zur Anwendung kommen.
Die Bän der können vor dein Bestreichen mit einer einen hohen Schmelzpunkt besitzenden Iso liermasse, zum Beispiel mit Halowachs, im prägniert werden, so dass das Band durch gehend imprägniert ist.
Dieses Imprägnie- rungsmittel würde, falls es der nach der Umwieklung beigefügten Isoliermasse aus gesetzt würde, in dieser aufgelöst, was jedoch durch das Bestreichen der Bänder mit poly merem Stoff verhindert wird.
Vorzugsweise ist der als Imprägnier mittel zur Vemwendung kommende polymere Stoff Polystyrol, das für die Imprägnierung durch Beifügung eines Weichmachmittels plastisch gemacht werden kann, wie es zum Beispiel in der britischen Patentschrift Nr. 490814 beschrieben ist, oder dem nach Wunsch andere polymere Stoffe zugesetzt sein können.
Allgemein gilt für das als Im prägniermittel für den Faserstoff verwendete polymere Material, d@ass es diejenigen Isola tionseigenschaften besitze, die es zur Ver wendung in der Isolation eines Hochspan- nungskabels geeignet machen.
Es muss nach der Imprägnierung des Faserstoffes in festem Zustand sein und darf bei der maximalen Arbeitstemperatur des Kabels nicht flüssig werden. Ferner darf es nicht zusammen mit der Isoliermasse irgendeine schädliche Reak- tion ergeben.
Das polymere Material darf beispiels- weise in der nicht löslich, sein, da es ;sonst durch die Isoliermasse aus der Faserstoffiso,lation herausgezogen wird.
Aus dem obengesagten ergibt sich, -dass die Verwendung eines. Faserstoffes, wie zum Beispiel Papier, der mit einem polymeren Material imprägniert ist, die Menge der in einem Kabel erforderlichen Isoliermasse be trächtlich verringert, wodurch natürlich auch ihre Ausdehnung, das Ausmass ihrer Wan derung usw. entsprechend verringert wird.
In diesem Zusammenhang soll darauf hin gewiesen werden, dass die in der britischen Patentschrift Nr. 391222 beschriebene Wir kung, welcher zufolge jeder Papierstreifen in folge der Tatsache, d'ass er während der Er wärmung Isoliermasse ausgeschwitzt hat, sich während der Abkühlung wieder von neuem imprägnieren muss-, bei einem Kabel, dessen Isolation .gemäss -der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, wenigstens teilweise beseitigt wird.
Dies ist deshalb sehr vorteilhaft, weil während des Prozesses ,der Wiederimprägnie rung die Isolation elektrisch schlechtere Eigenschaften hat, als zu andern Zeiten.
Beim- Aufbau der Isolation können die Lagen des mit dem Polymerisat imprägnier ten Faserstoffes in der normalen Weisse auf gebracht werden, wobei .das Kabel verhältnis mässig kühl gehalten werden sollte, bis die Isoliermasse zugesetzt isst"da eine übermässige Erwärmung des Kabels das Polymerisat in dem faserigen Isolierstoff weich und klebrig macht, so dass die aneinamderliegenden Schichten aneinander anhaften, wodurch ein Biegen des Kabels undurchführbar wird.
Immerhin darf ein solches Kabel der norma- len Erwärmung ausgesetzt werden, wie sie zum Beispiel beim Umpressen mit einem Blei, mantel oder bei der Vakuumtrocknung zur Beseitigung der Feuchtigkeit vorhanden ist. Um aber ein Trocknen mit hohen Temperatu ren vermeiden zu können, soll .der imprä- gnierte faserige Isolierstoff in trockenem Zu stand aufgebracht und in diesem. Zustand ge halten werden, bis die Isoliermass:e zugesetzt worden ist.
Dies kann nach dein in :der bri tischen Patentschrift Nr. $79704 beschriebe nen Verfahren erfolgen. Das Hinzusetzen der Is,o@liermass-e im Kabel wird natürlich verein facht, da eine ,geringere Menge erforderlich is.t.
Bei der Herstellung des erfindungs gemässen Kabels sind zwei Schwierigkeiten zu beachten: a) Eine Wanderung der Isoliermasse gegen .den Kabelmantel hin kann .eine Auf bauchung des Mantels verursachen, welche zum Entstehen von Hohlräumen zwischen dem Mantel und der Isolation führen kann, insbesondere wenn das Kabel .sich abkühlt. Im übrigen ist ,diese Schwierigkeit keines wegs auf Kabel gemäss der Erfindung be schränkt.
b) Die bei Unterbrechungen des im allge meinen in der Kabelpresse erfolgenden Auf bringens des Bleimantels, das heisst bei still stellendem Kabel., der Isolation des in der Kabelpresse befindlichen Teils des Kabels zugeführte Wärme kann Idas Polymerisat in den äussern Schichten zum Schmelzen brin gen, so dass die äussern. Lagen der Isolation aneinander haften.
Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, kann es. zweckmässig sein, die -die äussere Schicht der Isolation bildenden Lagen aus Faserstoff nicht mit einem Polymerisat, son dern mit Isoliermasse, beispielsweise Öl, zu imprägnieren, so dass die äussern Lagen der Isolation durch normale imprägnierte Bänder gebildet werden.
Bei einem solchen Kabel, welches einen oder mehrere Leiter besitzen kann, von denen jeder mit einer .aus Faserstoff und Isolier masse bestehende Isolation versehen ist, ist der faserige Isolierstoff der am Leiter liegen den innern Schicht mit polymerisiertem Ma. te:ral imprägniert, während die äussere, zwi schen dieser Schicht und dem Kabelmantel liegende Schicht aus faserigem Isolierstoff, der mit Isoliermasse imprägniert ist., besteht.
Eine solche Isolation ist in der Fig. $ ge- zeigt, bei der die äussere Schicht 1 aus Fa serstoff besteht, der in der gleichen Weise wie die Isolation nach F'ig. 1 mit Isolier- z2 imprägniert ist, während die innern Schichten 1' mit polymerisiertem Material, wie zum Beispiel mit Polystyrol, imprägniert sind. Die Zwischenräume 2 sind wie vorher mit Isoliermasse ausgefüllt, die alle Hohl räume der Isolation ausfüllt, jedoch nicht in die innern Schichten 1' eindringen kann.
Um ferner zier unter b) benannten Schwie rigkeit weiter entgegenwirken zu können, kann die äussere Schicht so ausgebildet wer den, dass dabei ein sie umgebender Kapillar- raum entsteht, wie dies in den britischen Patentschriften Nr.<B>291871</B> und 355291 be schrieben ist.
Zusätzlich können innerhalb der Isolation Kapillarräume nach der britischen Patentschrift Nr. 340803 vorgesehen sein, um eine Wanderung der Isoliermasse längs des verseilten Leiters zu verhüten.
Die ge nannten Kapilla.rräume enthalten faseriges Material, das unimprägniert oder mit einem Polymerisa.t imprägniert sein kann, und das vorzugsweise eine viel geringere Absorp tionsfähigkeit besitzen soll, als der Faser stoff des übrigen Teils der Isolation.
Um eine Kapillarwirkung zu erzielen oder aus Gründen der Wirtschaftlichkeit kann der mit einem Polymerisat imprägnierte Faser stoff mit Faserstofflagen durchsetzt sein, die mit Isoliermasse, beispielsweise<B>01,</B> im prägniert sind. Diese Lagen können unim- prägniert angebracht werden. Es lässt sich somit auch ein Kabel herstellen, dessen Iso lation aus Schichten eines Faserstoffes be steht, der mit polymerisiertem Material im prägniert ist, und die von Schichten eines mit Isoliermasse imprägnierten Faserstoffes durchsetzt sind.
Alle Hohlräume dieser Iso- lation sind mit Isoliermasee ausgefüllt. Eine solche ist schematisch in Fig. 4 dar gestellt. Hierin ist 1' der mit polymerisier tem Material imprägnierte Faserstoff und 1 der mit Isoliermasse imprägnierte Faserstoff.
Der mit polymerisiertem Material imprä gnierte Faserstoff ist somit mit Faserstoff durchsetzt, der mit Isoliermasse imprägniert ist, so dass ein Aneinanderhaften der mit polymerisiertem Material imprägnierten Fa- serstoffschichten bei höheren Temperaturen verunmöglicht wird. Das Kabel kann daher von einer Arbeitsstelle entfernt werden und nach Wunsch an einer andern Stelle aus gelegt werden.
Das Kabel mit einer Isolation nach Fig. 4 ist wesentlich billiger als das Kabel mit einer Isolation nach Fig. 2, und hat zugleich eine höhere elektrische Festig keit als das Kabel mit einer Isolation nach FinG. 1. Anderseits können, wenn gewünscht, verschiedene Lagen von Faserstoff, -der mit polymerisiertem Material imprägniert ist, von mehreren Lagen von Faserstoff, der mit Isoliermasse imprägniert ist, durchsetzt werden.
Das erfind.ungsgemä.sse Kabel kann, wenn nötig, mit leitenden Zwischenschichten, die untereinander in Verbindung stehen, in der Isolation versehen sein, wie es zum Beispiel in der britischen Patentschrift Nr.
461677 beschrieben ist, bei der die Zwischenschich ten so angeordnet und verbunden sind, dass eine Anzahl von parallelgeschalteten Kapa zitäten in der Hauptisolation über dem Leiter li@e,gt, durch die eine zusätzliche Kapa zität zwischen dem Leiter und den Zwischen schichten oder zwischen einer oder mehreren Zwischenschichten eingeführt werden soll,
so da.ss die Verteilung der elektrischen Bean spruchung zwischen dem Hauptleiter und dem Kabelmantel wirkungsvoll abgestuft ist.
Bei Vielleiterkabeln können die Zwi schenräume zwischen den Adern mit faseri gem Isolierstoff ausgefüllt werden, der mit einem Polymerisat imprägniert ist, das vor- zugsweise in geeigneter Weise plastisch ge macht ist. Beispielsweise kann Polystyrol verwendet werden, das gemäss der britischen Patentschrift Nr.
490814 plastisch gemacht ist. Anderseits kann einte Mischung von Fa- ,serstüff, wie zum Beispiel Papier, Band, Jute oder dergleichen, der mit einem Polymerisat imprägniert ist, mit einem mit Isoliermasse imprägnierten Faserstoff vorgesehen werden, wobei der letztere bei der Herstellung des.
Kabels in urimprägniertem Zustand ange bracht wird. Die genannten Anordnungen er geben bei Mehrleiterkabeln einen Flüs@smg- keitswiderstand, verringern die Wanderung ,der ISIoliermass,e während, des Betriebes und setzen ausserdem die Menge -der erforder- licher Isoliermasse herab.
Bei solchen Ausführungsformen des Ka,- bels nach der vorliegenden Erfindung, welche als Ölkabel in Verbindung mit Druck- ausgleicheinrichtungen ausgebildet sind, wie sie zum Beispiel in: der britischen Patent- schrift Nr. 380506 beschrieben sind, können dis Abmessungen der Ausgleichsvorrichtun- gen beträchtlich verringert werden.
Bei ovalen Kabeln, wie sie in der britischen Pa tentschrift Nr. 451239 beschrieben sind, wird die Verformung und der entsprechende Wie- derherstellungsdruck verringert.
Es kann ausserdem erwähnt werden, dass, wenn die vorliegende Erfindung auf mit Isoliermasse gefüllte Kabel, beispielsweise Ölkabiel angewendet wird, die Kanäle ent halten und deren Betriebssicherheit von einer Längsbewegung der Isoliermasse über be- trächtliche Strecken zu besonderen Behältern und von diesen weg abhängt, eine bemerkens- werte Wirtschaftlichkeit erzielt wird.
Insbe sondere wird die Menge der Isoliermasse ver ringert und das Ausidehnungsvolumen bei Be lastung wird herabgesetzt, so dass die beson deren Behälter kleiner sein können und die Grösse der Kanäle herabgesetzt wird. And-er- seits kann die Grösse der Behälter und der Kanäle im wesentlichen beibehalten werden und dafür der Abstand zwischen den Behäl- tern vergrössert werden, das heisst es sind in. diesem Falle weniger Behälter pro Längen einheit des Kabels erforderlich.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung des mindestens einen Leiter be sitzenden Kabels ist dadurch gekennzeichnet, dass ,der Leiter mit Faserstoff umwickelt wird, welcher wenigstens teilweise mit poly merisiertem Material imprägniert ist, dass die Isolation mit einer Schutzhülle versehen wird, dass der Isiolatiou Isoliermasse zugesetzt wird, bis diese die Isolation vollkommen durchdringt,
und dass das Kabel solange, als .die Isoliermasise noch nicht zuggesetzt ist, auf einer Temperatur gehalten wird, die unter der Temperatur liegt, bei der das Polymeri- sat klebrig wind.