Hochspannungskabel. Beim Hochspannungskabel nach dem hauptpatent, dessen Dielektrikum aus auf gewickelten Streifen aus dielektrischem Xa- teriäl besteht, wobei im Betrieb zwischen den Streifen vorhandene Zwischenräume mit Gas von höherem als Atmosphärendruck ge füllt sind, ist das Dielektrikum aus einem aus Streifen aus molekular orientiertem Polystyrol bestehenden Innen- und, einem aus vorimprägniertem Papier bestehenden Aussenteil aufgebaut.
Die Wanddicke das Innenteils liegt dabei innerhalb eines Be reiches, dessen untere Grenze <B>10%</B> des Lei- teraussenradius und dessen obere Grenze 45 /o der Wanddicke des ganzen Dielektrikums be trägt, wobei der Innenteil aus wenigstens 14 Streifenlagen aufgebaut ist.
Im Hauptpatent ist angeführt, dass die Kabelcharakteristika durch die Kombina D tion der beiden dielektrischen Materialien stark modifiziert und beträchtliche Vorteile hinsichtlich der Durchschlagsfestigkeit unter Spannungsstoss, der Verringerung der di- elektrischen Verluste und der Ladekapazität c erzielt werden.
Der Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun ein Hochspannungskabel, welches in folge seines Aufbaus von hoher Durchschlags festigkeit unter Spannungsstoss ist und wel 9 ches sich dadurch speziell für Spannungen an der untern Grenze des Hochspannungs- bereiches eignet, unter welchem Bereich man im allgemeinen Spannungen von 22 kV bis 275 kV und -mehr versteht.
Das Hochspan nungskabel gemäss vorliegender Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zwi schenräume der beiden Dielektrikumsteile mit einer Isoliermasse gefüllt sind, deren Erstar rungspunkt oberhalb 60 C liegt.
Beim erfindungsgemässen Kabel kann die zum Aufbau des Innenteils des Dielektrikums verwendete Menge von Polystyrolfilm kleiner sein als beim Kabel nach dem Hauptpatent, und durch das Füllen der Zwischenräume mit Isoliermasse erübrigt sich eine Armie- rung des Kabelmantels, wodurch dieses Kabel billiger wird.
Die Isoliermasse wird notwendigerweise bei einer über ihrem Erstarrungspunkt lie genden Temperatur in die Zwischenräume des überlappten Dielektrikumskörpers ein gebracht. Beim Abkühlen zieht sich die Masse zusammen, wodurch in ihr wahrschein lich sehr kleine Hohlräume entstehen. Als Isoliermasse wird vorzugsweise eine solche mit bestimmtem Erstarrungspunkt benützt, und sie soll bei Normaltemperatur genügend plastisch sein, um zwischen benach barten Windungen und Lagen von Isolier. Material kleine gegenseitige Verschiebungen. zuzulassen,
wie sie für das Biegen des Kabels bei seiner Herstellung und Verlegung not wendig sind. Passende solche Materialien sind Harzverbindungen, Petroleumgallerte und ähnliche Stoffe, deren mittels des Kugel- und Zugtestes bestimmter Erstarrungspunkt bei wenigstens annähernd 60 C oder höher liegt, je nach der zu erwartenden maximalen Betriebstemperatur des Kabels, welche jeden falls tiefer sein muss als der Erstarrungs- punkt der Isoliermasse.
Vorzugsweise werden Materialien von genügend niedrigem Erstar- i-Lingspunkt verwendet, um das Aufwickeln der Streifen aus molekular orientiertem Poly- st.yrolfilm und aus vorimprägniertem Papier in einem das flüssige Material enthaltenden Trog vornehmen zu können.
Im Hauptpatent ist angeführt, dass vor dem Aufwickeln der Poly sty rolfilmstreifen diese mit einem Schmiermittelüberzug, z. B. aus<B>01</B> oder Petroleumgallerte, versehen werden können. Ein solcher L berzug gewähr leistet eine für ein normales Biegen des Ka bels während der nachfolgenden Herstel lungsstufen und beim Verlegen genügende relative Versehiebbarkeit zwischen den a.uf einandergelegten Poly sty rolfilmstreifen.
Es hat. sieh gezeigt, dass ein solcher Schmiermittelüberzug nicht immer ein An- eina.nderkleben der Polystyrolfilmstreifen nach Inbetriebnahme des Kabels verhindert. Die im Kabelleiter durch Belastung ent stehende Wärme kann ein Zusammenkleben der benachbarten Filmstreifen verursachen, ungeachtet dem Vorhandensein eines Schmier filmes vor Inbetriebnahme des Kabels. Die dadurch hervorgerufene Verringerung der Biegsamkeit des Kabels ist. nach dessen Ver legen kein grosser Nachteil, ausser wenn die Installation nur provisorischer Natur ist.
Das Zusammenkleben der Filmstreifen bringt. je doch den Nachteil, dass Zwischenräume von einer grösseren radialen Tiefe als die Strei fendicke gebildet werden können.
Es wurde nämlich herausgefunden, dass, wenn ein vollständig mit Polystyrolfilm- streifen (das heisst ohne Zwischenlagen aus Papier) isoliertes Kabel, in welchem zwei oder mehr radiale Zwischenräume durch zwei oder mehr Streifen solcher Polystyrolfilme voneinander --etrennt sind, erwärmt wird,
" s ich diese Streifen unter dem Einfluss der Wärme (welche sie aufweicht) und der Schwerkraft senken, so dass die obern Zwi schenräume sich in radialer Richtung ver grössern.
Es kommt vor, class durch die durch Belastung des Kabels entstehende Wärme be- na.ehbarte Streifen sieh zu einer festen Masse verkleben, welche Masse bei einer nachfolgen den Abkühlung schwindet und zur Bildung von Zwischenräumen unkontrollierbarer Grösse führt. Diese vergrösserten Zwiselieni-äume bilden sieh meist gerade an Stellen, an wel ehen schon ursprünglich grössere Zwischen- räume bestanden.
Diese grossen Zwischenräume verrimrern die Wirksamkeit des Dielektrikums. indem sie meist nicht vollständig mit Isoliermasse gefüllt sind, sondern ionisiertes Kohlen wasserstoffgas enthalten.
Beim Kabel gemäss vorliegender Erfin dung wird durch\ die Gegenwart. der Isolier masse der Wärmewiderstand der Dielektri- kumwand verringert und eine -ewisse Reduk tion der Temperatur des Dielektrikums im Betriebszustand ermöglicht.
Diese Reduktion ist klein und kann die Gefahr des Zusammen klebens der Filmstreifen, aus denen der Innenteil des Dielehtrikums ausgebaut ist, nicht weitgehend vermindern. Dieses Zu sammenkleben ist. jedoch bei solchen Formen des Kabels vermieden, bei welchen der Innen teil des Dielektrikums aus miteinander ab wechselnden Einzelstreifenlagen aus niolelku. lar orientiertem Polvstvrolfilni einerseits und vorimprägniertem Papier andeuseits aufge baut ist.
Jeder Filmstreifen ist. somit, von seinen benachbarten Filmst.reiien durch vor- impräg niertes Papier getrennt. Letzteres ist Papier, das vor dem Wickeln mit einer Ka- belimprägniermasse imprägniert worden ist, die bei den im Arbeitsbereich des Kabels auf tretenden Temperaturen nicht flüssig ist. Die Dicke des Polystyrolfiltues und die jenige des Papiers weist dabei zweclzmässiger- weise einen zwischen 0,008 ein und 0,01 ein liegenden Wert auf.
Die radiale Wanddieke des Innenteils des 1)ielektrikums soll nicht so gross sein, dass beim. Aufbringen des Kabelbleimantels die äussersten Filmlagen durch übermässige, durch den aus vorimprägniertem Papier bestehen den Aussenteil des Dielektrikums übertragene Wärme beschädigt werden.
Um die im Innen teil des Dielektrikums vorhandenen Film- Jagen vor Schaden zu bewahren, hat es sich als zweckdienlich erwiesen, den Maximalwert des Wärme-,viderstandes des mit Papier- zwisehenlagen versehenen Polystyrolteils der Dielektrikumwand gleich 40 % des lIaximal- wertes des Wärmewiderstandes der ganzen Dielektrikumwand zu machen.
Die Zeichnun- veranschaulicht ein Aus führungsbeispiel der Erfindung und zeigt (las mehrfach abgesetzte Ende eines für eine Betriebsspannung von 33 kV zwischen den i Leitern einer Drehstromleitung bestimmten Eina derkabels.
Die am Umfang des gelitzten Leiters 1 lie- Zgenden Drähte sind abgeflacht, z. B. durch Ziehen des Leiters durch ein Zieheisen, wobei der so gezogene Leiter 1 einen Durchmesser von ? ein aufweist.
Eine 0,008 ein dicke Hülle '? aus metallisiertem Papier ist um den Leiter nelegt, dessen Aussenradius somit 1.008 ein beträgt. Diese Hülle liefert eine annähernd rilatte Berührungsfläche für das sich um schliessende Dielektrikum. Letzteres besteht aus einem Innenteil 3 und einem Aussenteil 4.
Der Innenteil 3 besteht aus miteinander ab wechselnden Einzelstreifenlagen aus vor imprägniertem Papier von 0,009 cm Dicke einerseits und aus molekular orientiertem Polysty rolfilm von derselben Dicke ander seits und besitzt einen Aussenradius von <B>1,135</B> cm, wobei die erste Lage durch eine Filmwicklung, .die zweite durch eine Papier wicklung, die dritte wiederum aus einer Filmwicklung usw. besteht.
Von den drei blossgelegten Einzelstreifenlagen bestehen die beiden Lagen 3a und 3c aus vorimprägnier- tem Papier und die Lage 3b aus Polystyrol film.
Der Aussenteil 4 des Dielektrikums ist E ganz aus nach Schraubenlinien verlaufenden Streifen aus vorimprägniertem Papier bis zu einem Radius von 1,565 cm aufgebaut und wird von einer nach einer Schraubenlinie mit 10 bis 20% LTberlappung gewickelten, aus s 0,007 cm dicken Kupferband gebildeten Hülle 5 umschlossen.
Die Zwischenräume des abgeschirmten Kerns sind mit einer Impräg niermasse der beschriebenen Art gefüllt, und der Kern ist in einen Metallmantel 6, z. B. aus Blei, Bleilegierung oder Aluminium, ein geschlagen, der seinerseits von einer gegen Korrosion wirksamen Schutzhülle 7 umschlos sen ist.
Wenn dieses Kabel einer Leitungsspan nung von 33 kV ausgesetzt ist, erreichen die Spannungen in den verschiedenen Teilen des Dielektrikums folgende Werte
EMI0003.0060
Auf <SEP> der <SEP> Leiteroberfläche, <SEP> im <SEP> Polystyrol <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 60 <SEP> kV/cm
<tb> -z1irf <SEP> der <SEP> Leiteroberfläehe, <SEP> in <SEP> vorimprägniertem <SEP> Trennmaterial <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 40 <SEP> kV/cm
<tb> Auf <SEP> der <SEP> Aussenseite <SEP> des <SEP> Innenteils <SEP> des <SEP> Dielektrikums, <SEP> im <SEP> Polystyrol <SEP> 53,3 <SEP> kV/em
<tb> :
@nf <SEP> der <SEP> Aussenseite <SEP> des <SEP> Innenteiis, <SEP> im <SEP> Papier <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 35,5 <SEP> kV/em
<tb> .Irif <SEP> der <SEP> Innenseite <SEP> des <SEP> Aussenteils <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 35,5 <SEP> kV/em
<tb> auf <SEP> der <SEP> Aussenfläehe <SEP> des <SEP> Aussenteils <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> 25,7 <SEP> kV/em Bei einem weiteren Beispiel, das in jeder Beziehung dem obigen entspricht, ausgenom- i)ien, dass der Innenteil des Dielektrikums ganz aus Streifen aus molekular orientiertem Pol ystyrolfilm von 0,009 ein Dicke besteht und die radiale Wandstärke des Aussenteils des Dielektrikums 0,39 cm anstatt 0,43 cm be trägt, sind die Betriebsspannungen wie folgt
EMI0003.0068
Auf <SEP> der <SEP> Leiteroberfläche <SEP> 601,-V <SEP> /cm
<tb> Auf <SEP> der <SEP> Aussenseite <SEP> des <SEP> Innen teils <SEP> des <SEP> Dielektrikums <SEP> 53,
3 <SEP> kV/cm
<tb> Auf <SEP> der <SEP> Innenseite <SEP> des <SEP> Aussen teils <SEP> des <SEP> Dielektrikums <SEP> 35,5 <SEP> kV/em
<tb> Auf <SEP> der <SEP> Aussenseite <SEP> des <SEP> Aussen teils <SEP> des <SEP> Dielektrikums <SEP> 26,4 <SEP> kV/cm Aus den obigen Betriebsbeanspruchmigen erhellt, dass beide Kabel einen hohen Wider stand gegen Spannungsstösse aufweisen; indem das eine wie das andere einem Spannungs stoss auf der Leiteroberfläche unterworfen werden kann, der sich dem Wert 1200 kV/cm nähert, ohne dass in irgendeinem Teil des Dielektrikums die Durchschlagsfestigkeit des Polystyrols (1250 kV/cm) oder des vor imprägnierten Papiers (800 kV/cm) erreicht. wird.
Das Kabel nach der Erfindung kann na türlich auch als mehradriges Kabel ausgebil det sein. Wie die beiden oben angeführten Beispiele, können hinsichtlich der Konstruk tion der Kabelleiter und des Dielektrikums sowohl dreiadrige abgeschirmte Kabel wie auch dreiadrige Kabel mit. Einzelbleimänteln aufgebaut sein; ferner kann der erfindungs gemässe Aufbau des Dielektrilums für das Dielektrikum von Leitern mit ovalem oder mit kreissektorförmigem (Auerschnitt benützt werden.