CH615526A5 - Screened power cable - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein abgeschirmtes Starkstromkabel, das recht wirtschaftlich hergestellt werden kann. Das Kabel und das Verfahren zu dessen Herstellung kann äusserst günstig bei der Produktion von Hochspannungskabeln angewendet werden.

Dem Stand der Technik gemäss wird bei einer 2000 Volt überschreitenden Spannungsdifferenz zwischen dem Kabelleiter und den geerdeten Elementen je Ader ein abgeschirmtes Kabel verwendet.

Die Struktur der erwähnten Hochspannungskabel setzt sich im wesentlichen aus den folgenden Elementen zusammen. Ein verlitzter oder massiver Leiter, die halbleitende Schicht, die zur Abschirmung des Leiters dient, die Isolierschicht, die halbleitende Schicht, welche zur Abschirmung der Isolation dient, eine Abschirmung aus Metallband und/oder Metalldraht und der nichtleitende Mantel. Ferner ist ein Kabel bekannt, bei welchem ausser der zur Abschirmung der Isolation dienenden, halbleitenden Schicht nur einige wenige, z. B. sechs korrosionsbeständige Metalldrähte in Form einer Schraubenlinie mit hoher Gewindesteigung vorhanden sind, die gleichzeitig als Erdleiter dienen.

Das in der US-PS 3 474 189 beschriebene Kabel kann als eine weiterentwickelte Form des erwähnten Kabels betrachtet werden, bei dem die als Erdleiter dienenden, gewellten Drähte in der Abschirmung der halbleitenden Isolierung eingebettet, mit der Kabelachse parallel verlaufend angeordnet sind. Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass das Auftragen der Drähte des Erdleiters keinen separaten Arbeitsvorgang beansprucht, wodurch sich die Herstellungskosten vermindern. Durch die Wellung der Drähte wird die Biegsamkeit der mit der Kabelachse parallel angeordneten Drähte nicht beeinträchtigt.

Das in der US-PS 3 728 474 beschriebene Kabel kann als eine weiterentwickelte Form des vorher geschilderten Kabels betrachtet werden, bei dem anstatt der gewellten Drähte eine auf einer Kabellitzmaschine vorgenommene Verseilung angewendet wird, die die Biegbarkeit des Kabels ebenfalls begünstigt.

Als eine weitere Stufe der Entwicklung kann das in der US-PS 3 794 752 beschriebene Kabel betrachtet werden, bei dem die Abschirmung der halbleitenden Isolierung keinen kontinuierlichen Metallerdleiter enthält, sondern der mit der halbleitenden Schicht überzogene metallische Erdleiter in einer continuierlichen und engen Verbindung mit der Abschirmung Jer halbleitenden Isolierung steht; auf diese Weise kann ein einadriges Kabel hergestellt werden. Die einwandfreie Wir-cungsweise des genannten Kabels beruht auf der Erkenntnis, iass bei einer fehlerhaften Funktion, bzw. beim Schadhaftwer-ien, die elektrische Leitfähigkeit der Abschirmung der halbleitenden Isolierung für die Aufrechterhaltung des Schutzes genügend sei, während der die Leitfähigkeit der halbleitenden Schicht überschreitende Strom durch den damit in elektrischem Kontakt stehenden Erdleiter aus Metall abgeleitet wird. Die Abschirmung der halbleitenden Isolierung kann dann die gestellte Aufgabe erfüllen, wenn der elektrische Widerstand innerhalb des Bereiches zwischen 3,28* 10 1 Ohm/m und 1,64 -1010 Ohm/m liegt und die Stärke der Schicht mindestens 0,6096 mm beträgt.

Unter Berücksichtigung der Kabeldimensionierung kann der erwähnte Widerstandbereich durch einen, in den Bereich zwischen 1 Ohm • cm und 106 Ohm • cm entfallenden spezifischen Widerstand des Halbleiters erzeugt werden; auch dieser Kabeltyp kann, ähnlich wie die bereits erwähnten beiden Kabelarten, mit niedrigen Fertigungskosten hergestellt werden.

Der gemeinsame Nachteil der erwähnten Typen besteht darin, dass die als Kunststoffmantel dienende Abschirmung der halbleitenden Isolierung keinen einwandfreien Schutz gegen Korrosion bietet, so dass ein Erdleiter aus Aluminium wegen der elektrolytischen Korrosionsgefahr keineswegs angewendet werden kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass eine enge, teilentladungsfreie Verbindung zwischen der Isolierschicht und der Abschirmung der halbleitenden Isolierung nur durch die Paarung gewisser isolierender und halbleitender Stoffe erreicht werden kann, die die gemeinsame Anwendung der halbleitenden und isolierenden Materialien begrenzt.

Schliesslich besteht ein Nachteil darin, dass die Kosten der halbleitenden Stoffe diejenigen der nichtleitenden Stoffe überschreiten.

Der Erfindung wurde die Aufgabe gestellt, ein Starkstromkabel zu schaffen, das einerseits weniger kostenaufwendig ist, andererseits die Anwendung eines nichtmetallischen Mantelstoffes mit günstigeren Isoliereigenschaften ermöglicht. Wird der nichtmetallische Mantel aus einem elektrisch isolierenden Stoff hergestellt, so kann der Erdleiter aus Aluminium auch in einer, der Korrosionsgefahr ausgesetzten Umgebung angewendet werden, wodurch eine bedeutende Kostensenkung erzielt werden kann.

die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Isolierabschirmung nicht nur durch Extrudieren der halbleitenden Mischung rund um die Isolierschicht hergestellt werden kann, sondern auch durch das dünnschichtige Auftragen eines Stoffes hoher elektrischer Leitfähigkeit auf die Isolierfläche erzeugbar ist; eine derartige Schicht kann z. B. durch Aufreiben von Pudergraphit oder Anstrich von Kolloidgraphit oder einem Akryl-Silberfarbstoff ausgebildet werden. Der Widerstand der Pudergraphitschicht beträgt 104-105 Ohm/m, während der Widerstand der Akryl-Silberfarbstoffschicht wesentlich niedriger ist, etwa 10-102 Ohm/m. Unter Zuhilfenahme des beschriebenen Verfahrens können halbleitende Schichten hergestellt werden, welche sich für die in der US-PS 3 794 752 beschriebene Funktion der extrudierten halbleitenden Schichten gut bewährt hatte.

Auf beiliegender Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Starkstromkabel.

Fig. 2 eine erste Variante des Kabels nach Fig. 1,

Fig. 3 eine zweite Variante des Kabels nach Fig. 1 und die

Fig. 4-6 Ausführungsbeispiele, die in Niederspannungsnetzen anwendbar sind.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäs-sen abgeschirmten Starkstromkabels wird in der Fig. 1 dargestellt. Der Leiter 1, der im allgemeinen ein mit leitender Abschirmung versehener, verseilter Leiter aus Aluminium oder Kupfer ist, aber auch in Form eines massiven Aluminiumleiters ausgebildet werden kann, ist von der Isolierung 2, die zweckmässig aus einem Kunststoff oder synthetischem Kautschukge5

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misch hergestellt wird, umgeben, deren Oberfläche mit einer halbleitenden Schicht 3, z. B. aus Kolloidgraphit, versehen ist. Entlang einer, zweier oder mehrerer Erzeugenden der genannten halbleitenden Zylinderfläche - wobei die Lage der Erzeugenden zweckmässig den Eckpunkten eines, in dem Kreisprofil 5 des Zylinders abschreibbaren, regulären Polygone entspricht -sind eine oder mehrere, durch Drehstoss hergestellten, zur Kabelachse parallel liegende zusätzliche Leiter 4 angeordnet, und zwar derart, dass diese zusätzlichen Leiter, infolge der Elastizität des nichtmetallischen, zweckmässig aus Kunststoff oder synthetischem Kautschukgemisch hergestellten Mantels 5, in einer die halbleitende Schicht 3 berührenden Lage gehalten werden.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der zusätzliche Leiter 4 im Interesse eines besseren Kon- '5 taktes und der geringeren Radialabmessung mit einem abgeflachten Profil hergestellt wird.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem der zusätzliche Leiter 4 aus einem Grundstoff hoher mechanischer Festigkeit, zweckmässig aus Stahl oder legier- 20 tem Aluminium, hergestellt wird, und der den zusätzlichen Leiter 4 umgebende Teil des nichtmetallischen Mantels 5 mit einem geeigneten Profil ausgestaltet ist, wodurch der zusätzliche Leiter als Tragkabel benützt und das Ganze als Luftkabel verwendet werden kann. 25

In Fig. 4,5 und 6 sind die in Niederspannungsnetzen anwendbaren Ausführungsbeispiele dargestellt.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführung kann der Querschnitt des zusätzlichen Leiters 4 (des Nulleiters), dem jeweiligen Schutzsystem gemäss einem Sechstel, ja sogar einem Drit- 30 tel des Querschnittes des eigentlichen Leiters 1 (des Phasenleiters) entsprechen. Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 besteht der zusätzliche Leiter 4 (der Nulleiter) aus zwei Leitern gleichen Querschnittes. In diesem Fall entspricht der gemeinsame Querschnitt der beiden Nulleiter einem Sechstel bzw. 35 einem Drittel des Querschnittes des Phasenleiters.

Fig. 6 zeigt ein einphasiges Anschlusskabel, bei dem der

Querschnitt des zusätzlichen Leiters 4 (des Nulleiters) dem Querschnitt des eigentlichen Leiters 1 (des Phasenleiters) entspricht. Die gemeinsame Charakteristik der erwähnten Ausführungsbeispiele gemäss den Fig. 4,5 und 6 besteht darin, dass der nichtmetallische Mantel 5 bei der Kabelmontage - infolge des Vorhandenseins der halbleitenden Schicht 3 -, auch wenn die Isolierung 2 und der nichtmetallische Mantel 5 aus dem gleichen Grundstoff, z. B. aus plastifiziertem PVC-Material hergestellt sind, von der Isolierung 2 leicht abgetrennt werden kann.

Ein weiterer gemeinsamer Vorteil der erwähnten Ausführungen besteht darin, dass beim Vorhandensein des eigentlichen Leiters 1 und des zusätzlichen Leiters 4 das Kabel unter Zuhilfenahme von zwei, in einer Linie aufgestellten Extruder in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden kann.

Bei den Ausführungen laut Fig. 4,5 und 6 wird im wesentlichen das bei Hochspannungskabeln übliche Konstruktionselement, die halbleitende Schicht 3, auch bei Niederspannungskabeln angewendet. Diese Lösung bringt noch den Vorteil mit sich, dass die Stärke der Isolierung 2 - hauptsächlich bei einem Hauptleiter 1 (Phasenleiter) aus Vollaluminium - hinsichtlich der elektrischen Inanspruchnahme wesentlich herabgesetzt werden kann. So z. B. kann bei einem Leiterquerschnitt von 240 mm2 und bei einer Isolierung aus plastifiziertem PVC die Stärke von 2,4 mm auf 0,8 mm vermindert werden.

Bei Erdkabeln wird der mechanische Schutz der dünnen Isolierschicht durch den, mindestens 1,6 mm dicken, nichtmetallischen, im allgemeinen aus plastifiziertem PVC hergestellten Mantel 5 sichergestellt. Dementsprechend kann durch die Anwendung des erfindungsgemässen Kabels eine Kostensenkung erreicht werden.

Das erfindungsgemässe Kabel besteht aus den, in der Kabelindustrie üblichen Konstruktionselementen, wobei die Herstellung in den in der Kabelindustrie allgemein angewendeten Arbeitsgängen vor sich geht; da sich die Zahl der Arbeitsgänge vermindert, findet die Produktion unter besserer Wirtschaftlichkeit statt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

615 526 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Abgeschirmtes Starkstromkabel, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere parallel zur Kabelachse liegende Zusatz-Leiter (4) vorhanden sind, die mit einer halbleitenden, auf der Oberfläche einer festen Isolierung (2) des Hauptleiters ( 1 ) aufgetragenen, höchstens 0,2 mm dicken Schicht (3) in Berührung stehen, wobei der elektrische Kontakt des Zusatzleiters bzw. der Zusatzleiter mit der halbleitenden Schicht (3) durch die mechanische Elastizität eines gemeinsamen nichtmetallischen Mantels (5) sichergestellt wird.

2. Abgeschirmtes Starkstromkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Zusatzleiter (4) einen kreisförmigen, oblongen oder elliptischen Querschnitt aufweist.