NO772536L - Plastisolert sterkstr¦mskabel, fortrinnsvis for anbringelse i vann, samt fremgangsm}te for kabelens fremstilling - Google Patents

Description

Plastisolert sterkstrømskabel, fortrinnsvis for anbringelse

i vann, samt fremgangsmåte for kabelens fremstilling.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en plastisolert sterkstrøms-kabel, fortrinnsvis beregnet for anbringelse i vann omfattende innenfra og utad regnet en kjerne hovedsakelig bestående av en solid eller flertrådet leder omgitt av et indre halvledende skikt, en plastisolering og et ytre halvledende skikt, en skjermleder som omgir kjernen og en mantel som omslutter skjermlederen.

I kabler av ovennevnte type består skjermlederen som regel av tynne kobbertråder spredt spunnet i spiral rundt kjernen med en for formålet hensiktsmessig stigning. For i elektrisk henseende å forbinde kobbertrådene innbyrdes er det utenpå disse et kobberbånd viklet i motsatt retning slik at det krysser kobbertrådene. Skjermlederens oppgave dersom kabelen utsettes for beskadigelse å tilveiebringe jordfeilsutløsning og utgjøre beskyttelse mot personfare.

Det har vist seg vanskelig å tilvirke og anbringe en plastisolert kabel uten et eller annet sted å risikere og få en utetthet i mantelen gjennom hvilken vann kan trenge inn. Dessuten er det vanskelig å forhindre at vann, selv i liten omfatning ved difusjon, passerer plastmantelen. Ved undersøkelse av skadede kabler som har vært anbragt i vann eller vannrik mark, er én kraftig korrosjon på skjermlederen blitt konstatert, hvilken korrosjon er blitt forårsaket av inntrengende vann. Korrosjonen har vært spesielt alvorlig på kabler som har vært anbragt i saltvann og den har hårdest angrepet kobbertrådene hvor de har vært i berøring med kobberbåndet, hvilket viser at det har forekommet to forskjellige slag korrosjon, dels en galvanisk korrosjon forårsaket av det galvaniske elementet "Halvleder-kobber-vann" og dels en spaltekorrosjon mellom kobberbåndet og kobbertrådene.

Det forekommer tilfeller da det er ønskelig at skjermlederen

i det minste delvis er i direkte elektrisk kontakt med det om-givende sjøvannet selv om i de overveiende driftstilfeller en fullstendig utestengelse av vann etterstrebes. For det sistnevnte tilfellet synes det nærliggende å søke å løse hele pro-blemet ved å fylle rommet mellom det halvledende skiktet og plastmantelen med en eller annen termoplastisk sammensetning av petroleumsasfalt, en eller annen elastomer og en eller annen olje for å forhindre vann i å trenge inn i rommet i tilfellet av skader eller hull på mantelen. Slike forsøk er blitt ut-

ført med et stort antall tenkbare sammensatte materialer, men de har alle migrert gjennom det halvledende skiktet inn i plast-isoleringen og forverret de dielektriske egenskapene, resistivi-tet og tapsfaktoren hos isoleringsmaterialet.

Formålet ved den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en kabel ved hvilken ovenfornevnte korrosjonsformer er blitt eliminert.

Et andre formål er å muliggjøre fremstillingen av såkalte "langs vann tette" sterkstrømskabler. Et ytterligere formål er å mulig-gjøre anvendelsen av asfalt basert sammensatte materialet for utestengelse av vann. Ifølge oppfinnelsen kan dette oppnås ved at kabelen gis de i de etterfølgende patentkrav angitte kjenne-tegn.

En utførelsesform av kabelen ifølge oppfinnelsen samt fremgangsmåte for samme kabels fremstilling skal nærmere beskrives i til-knytning til vedlagte tegning. Fig. 1 viser et parti av en kabel ifølge oppfinnelsen med de i kabelen inngående skikt suksessivt frilagt. Fig. 2 viser skjematisk den del av en maskinlinje for kabeltilvirkning som er knyttet til oppfinnelsen.

I fig. 1 som viser et parti av en kabel ifølge oppfinnelsen med

de i kabelen inngående skikt suksessivt frilagt betegner 1 lederen, som nærmest er omgitt av et indre halvledende skikt 2, hvorpå følger en plastisolering 3 og et ytre halvledende skikt 4, hvilke deler sammen utgjør kabelkjernen. Med 6 betegnes en skjermleder

< 'som består av et til et rør dannet langsgående metallbånd med

I

[hverandre overlappende kanter. Metallbåndet 6 er med. et klebe-j i Ilag 5 forbundet med det halvledende skiktet 4. Samme klebemidde<i>l anvendes for å sammenbinde metallbåndets kanter som overlapper hverandre slik at skjermlederen danner et hylster som helt tilslutter kablekjernen. Skjermlederen 6 er korrugert eller rillet med hovedsakelig omkring omkretsen forløpende korrugeringer eller riller for å lette kabelens bøyning og for å forhindre at skjermlederens kanter glir fra hverandre ved bøyningsstedene. Utenpå skjermlederen er ytterligere et klebelag 7 påført som forbinder skjermlederen med mantelen 8. Ettersom de plastmaterialer som anvendes for isolering alle har høy varmeutvid-elseskoeffisient og ved høye belastninger eller kortslutninger på grunn av varmeutviklingen utvides kraftig, kreves det en viss grad av elastisitet hos det av skjermlederen dannede rør. Dette oppnås ved at klebemiddelet har og bibeholder en viss mykhet eller elastisitet som muliggjør dels at de kantene som overlapper hverandre er bevegelige i forhold til hverandre uten at tilslutnings-effekten går tapt, dels at det finnes en viss. bevegelighet mellom skjermlederen og såvel kjernen som mantelen. Et klebemiddel med slike egenskaper er eksempelvis en blanding bestående av 40 til 60 vektprosent polyisobutylen med molvekten 10.-12.000 og 60-40 vektprosent av en høystabilisert esterharpiks. Den første bestanddelen selges under handelsnavnet Vistanex LMMH av Enjay Company USA og den andre bestanddelen er kjent som Foral 85

fra Hercules Incorporated USA.

Tidligere er forsøket blitt gjort på kraftkabler å anvende den

fra telefonkabeltilvirkningen kjente teknikk å lime en fukt-barriere i form av et til rørform bøyet metallbånd mot mantelens innside med anvendelse av mantelmaterialet eller eksempelvis kun polyisobutylen som klebemiddel. Fuktbarrieren ble dimensjonert derved for samtidig å gjøre tjeneste som skjermleder, hvilket innebar at dens gjennomskjæringsareal ble tilpasset denne aktuelle kabelens lederareal. Forsøkene var imidlertid ikke fremgangs-rike, ettersom etter overbelastning av kabelen, en av den derved utviklede varmen forårsakede økning av isolasjonens og dermed skjermlederens og mantelens diametre ofte resulterte i at de sistnevnte bibeholdt den grove diameteren, mens kjernen alltid, gikk tilbake til tilnærmet den opprinnelige diameteren, hvorved I langstrakte hulrom oppsto i kabelen mellom skjermlederen og kjernen.

Mantelen ble hindret av skjermlederen fra å gå tilbake til sin j'opprinnelige dimensjon på grunn av den kraftige bindingen mellom skjermleder og mantelen. Dessuten oppstå i foreliggende tilfeller deformasjoner og bristninger i såvel skjermlederen som mantelen. Ved at skjermlederen i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse med anvendelsen av et godt heftende klebemiddel forbindes med kjernen og ved at klebemiddelet bibeholder sin elastisitet for kabelen i sin helhet etter en overbelastning tilbake til sin opprinnelige dimensjon og derved forhindres dannelsen av hulrom og brister.

På grunn av at skjermlederen danner et hylster som helt tilslutter kjernen, kan i det viste utførelseseksempelet det ytre klebemiddellaget 7 i kostnadssenkende hensikt erstattes av et asfaltbasert sammensatt materiale, når dette at skjermlederen hindres i å migrere inn i og forverre egenskapene hos isoleringsmaterialet. Materialet i skjermlederen kan varieres i avhengighet av slike faktorer som merkespenning,isolasjons-materialet, anbringelsestype etc. Materialer som i første rekke kommer på tale er aluminium og dets legeringer samt kopper med eller uten fortinning.

Det i utførelseseksempelet viste langsgående metallbåndet kan selvfølgelig erstattes av et spiralviklet bånd og den av båndet dannede rørets tilslutning kan selvfølgelig tilveiebringes på annen måte enn ved overlappende kanter, eksempelvis med anvendelse av en med det aktuelle klebemiddelet belagt metall- eller plasttape, som danner bro over en spalte mellom båndkantene, idet tapen legges slik at den overlapper de to båndkantene like meget. I de tilfeller at metalltape anvendes skal for unngåelse av korrosjon ved kabelskade tapen være av samme materiale som anvendes i skjermlederen. Av tenkbare plastmaterialer for tilslutningstape har polyvinylacetat vist seg spesielt hensiktsmessig. Med hensyn til at de av varmeutviklingen ved overbelastning eller kortslutning forårsakede bevegelser mellom båndkantene kan bli store bør overlappingen være av størrelsesorden ' 10% av kjernens omkrets. I de tilfeller spaltealternativet anvendes bør spaltebredden tilsvare 2-4% av omkretsen. Utføres kabelen med solid leder blir den helt langs vann tett, hvilket i innebærer at ved kabelbrudd, eksempelvis forårsaket ved ankring Jkan vann ikke trenge inn i kabelendene ved skadestedet og øde-'legge inntilliggende partier av kabelen. Kabelen kan skjøtes<!>sammen uten at store kabellengder må erstattes med ny kabel, hvilket medfører store besparelser med hensyn for såvel arbeids-som materialomkostnader.

Fig. 2 viser skjematisk en utførelse av den del av en maskinlinje for kabeltilvirkning, som er knyttet til oppfinnelsen. Med 11 betegnes en kabelkjerne, omfattende leder, indre halvledende, isolerings- og ytre halvledende skikt, som enten kommer fra en kabeltrommel 17, som figuren viser eller også kommer direkte fra en ikke vist strengsprøytemaskin for pålegging av det ytre halvledende skiktet. Kabelkjernen passerer en anordning 12 for på-, legging av et klebeskikt og forløper deretter parallelt med båndet 13 som skal danne skjermlederen inn i en i og for seg kjent anordning, i hvilken båndet formes til å omslutte kabelkjernen.

I en rillningsmaskin 15 rilles eller korrugeres skjermlederen. Mengden av klebemiddel mellom skjermlederen og det halvledende skiktet er således tilpasset at en del derav ved båndets formning til rør og ved den etterfølgende rillingen presses ut og helt utfyller rommet mellom båndets kanter som overlapper hverandre. Før kabelen mantles i en ikke vist strengsprøytemaskin får den passere ytterligere en anordning 16 for pålegging av klebemiddel utenpå skjermlederen.

Anordningene 12 og 16 for pålegning av klebemiddelskiktene kan utformes ifølge forskjellige prinsipper, hvilke to angis her.

I anordningene 12a og 16a sprøyter man varmt klebemiddel eller en løsning av klebemiddelet, f.eks. en lakk nafta løsning, på den under tilvirkning værende kabel,' hvoretter løsningsmiddelet drives bort i en ovn. I anordningene 12b og 16b dras kabelen gjennom et trau med varmt flytende klebemiddel, hvoretter følger en med hensyn til nødvendig klebemiddeltykkelse tilpasset av-strykning av overflødig klebemiddel. Trauet kan selvfølgelig også erstattes med en strengsprøyteanordning.

Rillningsmaskinen 15 er i prinsippet utformet som en gjengslag-ningsmaskin, i hvilken fjærene erstattes med roterbare hårdmetall-trinser, hvis ytterflater er gitt en til rillningsprofilen svar-ende runding. Trinsene er hensiktsmessig fjærbelastet med hen syn til den av overlappingen forårsakede urenhet hos skjermlederen, idet fjærbelastningen er således avpasset at en viss elektrisk kontakt etableres mellom rillebunnene og det halvledende skiktet.

Claims (4)

1. Plastisolert sterkstrømskabel fortrinnsvis beregnet for anbringelse i vann, omfattende innenfra og utad en kjerne hovedsakelig bestående av en solid eller flertrådet leder, et indre halvledende skikt, en plastisolering samt et ytre halvledende skikt, en skjermleder som omgir kjernen i form av minst et langsgående eller spiralviklet metallbånd, dg en plastmantel omslutt-, ende skjermlederen, karakterisert ved at metallbåndet som utgjør skjermlederen er forbundet med det halvledende skiktet med et såvel til skiktet som til metallbåndet godt heftende og ikke stivnende klebemiddel og at skjermlederen danner et hylster som helt tilslutter kjernen ved at metallbåndets kanter overlapper og ved hjelp av klebemiddelet er forbundet med hverandre eller ved at en mellom kantene dannet spalte er dekket og tillukket med en klebemiddelbelagt tape som overlapper kantene.

2. Plastisolert sterkstrømskabel som angitt i krav 1, karakterisert ved et mellom skjermlederen og plastmantelen som omslutter skjermlederen anbragt klebemiddel-lag av samme type som klebemiddellaget som ligger under skjermlederen.

3. Plastisolert sterkstrømskabel som' angitt i krav 1, karakterisert ved et mellom skjermlederen og den plastmantelen som omslutter skjermlederen anbragt lag av en asfaltbasert sammensatt masse.

4. Plastisolert sterkstrømskabel som angitt i et av kravene 1-3, karakterisert ved at klebemiddelet utgjøres av en blanding omfattende 40-60 vektprosent polyisobutylen med molvekten 10.-12.000 og 60-40 vektprosent av en høystabilisert esterharpiks.

;5. Fremgangsmåte for fremstilling av en sterkstrømskabel for- i trinnsvis beregnet for anbringelse i vann, omfattende innenfra 'og utad en kjerne hovedsakelig bestående av en solid eller flertrådet leder, et indre halvledende skikt, en plastisolering samt et ytre halvledende skikt, en skjermleder som helt tilsluttende omgir kjernen i form av minst et langsgående eller spiralviklet metallbånd og en plastmantel som omslutter skjermlederen ifølge et av de foregående patentkrav, karakterisert ved at et ikke stivnende klebemiddelskikt som forbinder kabelkjernen og skjermlederen påføres kabelkjernen og at i de tilfeller tillukkingen av skjermlederen skjer ved at dets kanter overlapper hverandre klebemiddelet påføres i slik mengde at en for tillukking av kantene nødvendig klebemiddelmengde presses inn mellom disse når skjermlederen rørformes og rilles.