NO790905L - Mot fuktighet beskyttet elektrisk, kunststoffisolert energikabel - Google Patents

Description

Mot fuktighet beskyttet elektrisk,

kunststoffisolert energikabel

Den foreliggende oppfinnelse angår en mot fuktighet beskyttet elektrisk kunststoffisolert energikabel, spesielt for høyspenning, med et lukket metallisk hylster som omgir isoleringen og et over denne anordnet ytre ledesjikt.

Elektriske energikabler som anvendes for middels spenning eller høyspenning, har som regel i sin lagvise struktur en metallisk skjerm som er anbragt på det over kunstoffisoleringen anordnede ytre ledesjikt og f.eks. kan bestå av pålagte tråder eller metallbånd, fortrinnsvis av kobber. Denne metalliske skjerm,som benyttes på grunn av sine elektriske egenskaper, kan imidlertid også, som allerede kjent (DOS 15 40 430), samtidig anvendes som et mot fuktighet tettende hylster for den underliggende isolering. I denne forbindelse består det metalliske hylster av et langsgående, omkring lederens kunststoffisolering foldet metallbånd, fortrinnsvis av kobber, hvis kanter overlapper hveran-dre og er loddet sammen i overlappingen.

Denne kjente konstruksjon medfører imidlertid vanskelig-heter derved at når kabelen belastes, utvider isoleringen seg vesentlig mer enn metallsjiktet i den lagvis oppbyggede kabel, slik at man, når utvidbarheten av det i seg selv tette metalliske hylster har nådd sin grense, i allfall må regne med utspreng-ning av sveise- eller loddestedet. Dette gjelder naturligvis'spesielt for slike kabler som, fordi de skal anvendes for høy-spenning, har forholdsvis stor isolasjonstykkelse, f.eks. 18 mm eller mer. Dertil kommer at det på langs av kabelen påførte metallbånd reduserer den nødvendige bøybarhet av kunststoffkabelen, hvilket skaper problemer ved viklingen av kabelen på og av trom-melen, samt ved leggingen av kabelen.

Som en ytterligere vanskelighet kommer dertil at fuktighet," som trenger inn på grunn av skade på det ytre metalliske hylster, kan forplante seg i kabelens lengderetning under metallbåndet og i tidens løp føre til skade i det minste på isoleringen.

På bakgrunn av denne kjente teknikk er målet med oppfinnelsen å tilveiebringe en mot fuktighet beskyttet elektrisk energikabel som til tross for varmefluktuasjoner i isoleringen under drift bibeholder sin fuktighetstette avskjermning, og som dessuten er utformet slik at fuktighet som har trengt inn gjennom en ytre skade på avskjermningen, i det minste begrenses i sin virkning til et snevert område.

Denne oppgave løses ved hjelp av oppfinnelsen ved at det under det lukkede hylster anordnes en spiral i form av et metallbånd, som holder avstand til kjernen, og hvis tykkelse er avpasset efter de i isoleringen anvendte kunststoffers utvidelse ved temperaturøkning. Når man betrakter det totale tverrsnitt, vil en slik spiral til enhver tid avstive kjernen kun på ett sted langs omkretsen, mens fri bevegelse av isoleringen er mulig over resten av omkretsen, uten at det oppstår noe press av isoleringen mot det lukkede hylster og derav følgende forhøyet trykk, spesielt i skjøtene. Derved oppnåes alltid, ogsa f.eks. ved kortere tids forhøyede kortslutt-temperaturer, en tilstrekkelig "pusting" av isoleringen, uten at det fuktighetstette hylster beskadiges.

Anvendelsen av spiralformig påførte metallbånd, spesielt kobberbånd, er i seg selv ålment kjent i kabelteknikken. De tjener f.eks. til å fastholde de av enkelttråder bestående konsentriske sjikt av en beskyttelsesleder eller null-leder til kabelkjernen og har for dette formål en tykkelse mellom 0,1 og 0,3 mm. Disse kobberbånd,som utelukkende tjener til å holde trådene sammen og å gi ledeevne på tvers av trådene, er imidlertid alene på grunn av sin tykkelse uegnede som en avstandsskapende spiral for et over spiralen anbragt lukket metallisk hylster.

Vesentlig for oppfinnelsen er det at isoleringen, på grunn av den avstandsskapende spiral gis mulighet til å utvide seg fritt. Ifølge en videreføring av oppfinnelsen velges derfor båndtykkelsen s slik at den oppfyller betingelsen hvor a er kabelkjernens varmeutvidelseskoeffisient, A9 er tempe-raturdifferansen mellom den midlere kjernetemperatur og romtem-peratur, ved kabelens maksimalbelastning, og d er kabelkjernens diameter ved 20°C.

I motsetning til de kjente spiraler vil den avstandsskapende spiral som anvendes i henhold til oppfinnelsen, ha en tykkelse av<*>minst 0,3 mm. Den frie utvidelse av isoleringen ved temperaturøkning kan ytterligere befordres ved at man som en vi-dereføring av oppfinnelsen påfører spiralen med liten stigning på det ytre ledesjikt, eller på et over dette anbragt polster-og/eller skjermsjikt.

Selve det lukkede hylster kan være dannet av et metallbånd med glatte overflater, som påføres i kabelens lengderetning, formes til et rør og sveises. For å avstive den i seg selv høye fleksibilitet av kunststoffisolerte kabler, er det imidlertid fordelaktig at det lukkede hylster utformes som en bølget eller korrugert metallmantel. Som korrugering kan det benyttes en skruekorrugering eller en parallellkorrugering. Et slikt lukket hylster, som er fuktighets- og gasstett, hemmer ikke kabelens fleksibilitet. Kabelen kan vikles på og av'trommelen på vanlig måte uten at fuktighetssperren beskadiges.

Det rom som dannes mellom spiralen og det over denne påførte lukkede metalliske hylster, kan f.eks. under fremstil-lingen benyttes for en kortvarig tetthetskontroll av metallhyl-stret, ved at det påtrykkes en egnet gass.: Rommet kan imidlertid også, ved at det permanent er fyllt med en gass, gjøre det mulig til enhver tid, også under drift, å foreta en trykkgass-overvåkning av kabelen og i løpet av kort tid lokalisere even-tuelle skader på det metalliske hylster. Dersom det i denne forbindelse anvendes en inert gass, f.eks. en SF^-gass, oppnåes den spesielle fordel at denne gass i tidens løp diffunderer inn i den underliggende isolering og der virker spenningsstabiliser-ende. Rommet som fremkommer ved anvendelse av spiralen, kan" imidlertid også benyttes til å gjøre kabelen vanntett i lengderetningen, ved at rommet fylles med en vanntett masse, f.eks. på vaselinbasis. På tilsvarende måte kan imidlertid også andre kjente, ved inntrengning av fuktighet, svellende materialer, f.eks. på cellulosebasis, innføres i rommet, enten sammenhengende eller med mellomrom, hvorved en inntrengning av fuktighet i kabelen stoppes og skaden dermed begrenses til et lite område.

En annen fordelaktig måte å tette rommet mellom metall-hylsteret og kjernen på, består i å innføre et skumstoff, f.eks. på polyurethanbasis, enten sammenhengende eller med mellomrom, hvilket sørger for at kabelen blir vanntett i lengderetningen.

Likeledes kan det som en videreføring av oppfinnelsen ofte være hensiktsmessig å anordne, under metallspiralen, en spiral av et ved innvirkning av fuktighet svellende materiale, hvilken f.eks. kan påvikles i motsatt retning av metallspiralen. For dette formål vil f.eks. et papir belagt med svellbart materiale være egnet.

Det metalliske hylster, og likeledes den i den lagvise struktur innføyede metalliske spiral, medfører en økning av ka-belvekten. For at en slik kabel, f.eks. under leggingen, skal kunne oppta også forhøyede trekk-krefter uten å skades, vil man som en videreføring av oppfinnelsestanken innlemme langsgående stål- eller glasstråder i deri over det metalliske hylster anbrag-te kunststoffmantel, hvilken f.eks. kan være av polyvinylklorid. Ved monteringen, f.eks. ved legging av en sjøkabel, kan derved kjernen og likeledes det fuktighetstette hylster få avlastning for trekk-kreftene. Mantelen av det egnede kunststoff kan påfø-res i to sjikt, idet de strekkfaste tråder anordnes mellom skik-tene. Den kan imidlertid også påføres ved pås<p>røytning, idet de to sjikt, når de trer ut av ekstruderen, smelter sammen og dermed solid forankrer de strekkfaste elementer.

Oppfinnelsen skal nu beskrives nærmere under henvisning til den på figuren som utførelseseksempel viste énleder-høyspen-ningskabel.

En leder 1, bestående av flere sammensnodde enkelttråder, er dekket med et indre ledesjikt 2, som sørger .for utjevning av de uregelmessigheter i overflaten som enkelttrådene danner. Dette indre ledesjikt 2 kan være påført f.eks. ved ekstrudering, men det kan imidlertid også bestå av et polyethylen, som er gjort ledende ved tilsetning av kjønrøk, eller av en sampolymer med dette.. Over det indre ledesjikt 2 er isoleringen 3 anordnet. Denne kan f.eks. bestå av et tverrbindende eller termoplastisk polyethylen, hvis sjikttykkelse velges overensstemmende med den spenning som skal overføres. Et ytre ledesjikt 4 som dekker isoleringen, kan også med fordel være påført ved ekstrudering av et termoplastisk materiale som er gjort ledende med kjønrøk eller grafitt. Over dette ledesjikt 4, som eventuelt også innbefatter et polstringssjikt 1, f;eks. av et ledende tekstilbånd, og ytterligere skjermtråder, befinner seg metallbåndet 5, som f.eks. kan være av-kobber eller stål, og har en tykkelse av f.eks. 0,4 mm, hvilket er spiralformig påført og tjener som avstandsholder for den med båndet konsentriske korrugerte mantel 6. Denne korrugerte mantel er i utførelseseksemplet vist med parallelle korrugeringer, men den kan også ha spiralformige korrugeringer. Rommet 7 som dannes mellom den korrugerte mantel 6 og båndet 5, tjener enten til å oppta en isolerende, fortrinnsvis spennings-stabiliserende gass eller en i lengderetningen tettende masse av et under innvirkning av fuktighet svellende eller skumdannen-de materiale eller også av et sådant materiale med permanente elastiske egenskaper eller klebrig konsistens, som sørger for avsperring i lengderetningen. Selvsagt kan også disse materialer inneholde spenningsstabiTiserende tilsetninger, som under driftstiden, spesielt ved temperaturøkning som følge av energi-overføringen, diffunderer inn i den underliggende isolering.

Det lukkede metalliske hylster er omgitt av den meka-nisk resistente kunststoffmantel 8 som utvendig beskyttelse, idet det er innlemmet langsgående strekkfaste elementer 9, som ér fast forankret i mantelmaterialet.

Den over kjernen anordnede spiral av metallbåndet 5,'hvis tykkelse er avpasset efter utvidelsesegenskapene av materi-alet i isoleringen, sørger for en vidtgående fri radial bevegelse av isoleringen, hvilken utvider seg når temperaturen øker, slik at det ikke oppstår noen fare for at det i seg selv fuktlg-hetstette og også gasstette hylster skal sprenges ut dersom det i kortere tid skulle oppstå forhøyede temperaturer, f.eks. ved kortslutning.

For fremstilling av den på figuren viste kabel er det hensiktsmessig å gå frem således at man først ekstruderer det indre ledesjikt på lederen, og derefter isoleringen 3. Det yt-re ledesjikt 4 påføres likeledes ved ekstrudering. Derefter påvikles metallbåndet 5, såfremt man da ikke først forsterker det- som avskjermning tjenende ytre ledesjikt 4 med en båndvikling, f.eks. av ledende bånd, eller med ét sjikt av kobbertråder. Derefter legges et kobber- eller stålbårid, på kjent måte og langs-efter kabelen, som et rør rundt kjernen eller rundt det spiralformig påførte metallbånd, hvorefter båndets kanter sveises sammen og båndet korrugeres. Den således behandlede kabel føres derefter- gjennom ytterligere en ekstruder ved hjelp av hvilken yttermantelen 8 påføres samtidig med glassfibre eller -tråder eller også tråder av stål, eventuelt sfter at det i tillegg er ".på-ført et korrosjonsbeskyttende lag.

Claims (11)

1. Mot fuktighet beskyttet elektrisk kunststoffisolert energikabel, spesielt for høyspenning, med et lukket metallisk hylster som omgir isoleringen og et over denne anordnet ytre ledesjikt, karakterisert ved at det under det lukkede hylster er anordnet en spiral i form av et metallbånd, hvilken spiral skaper en avstand til kjernen og har en tykkelse som er avpasset efter det i isoleringen anvendte kunststoffs utvidelses-egenskaper ved temperaturøkning.

2. Kabel ifølge krav 1, karakterisert ved at båndtykkelsen s tilfredsstiller -fordringen

hvor a er kabelkjernens varmeutvidelseskoeffisient, A.Q er tempe-raturdifferansen mellom den midlere kjernetemperatur og romtem-peratur, ved kabelens maksimalbelastning, og d er kabelkjernens diameter ved 20°C.

3. Kabel ifølge krav 2, karakterisert ved at båndtykkelsen er minst 0,3 mm.

4. Kabel ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at spiralen er lagt med liten stigning over det "ytre. ledes j ikt eller over et over dette påført polstrings- og/el-ler skjermningssjikt.

5. Kabel ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det lukkede hylster består av en korrugert mantel.

6. Kabel ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at rommet dannet mellom det lukkede hylster og spiralen tjener til opptak av en isolerende gass.

7. Kabel ifølge krav 6, karakterisert ved at gassen gjennom sin permanente tilstedeværelse samtidig tjener som spenningsstabilisator for isoleringen.

8. Kabel ifølge et av de foregående krav, k/ a r a k t e - r i s e r t ved at rommet som er dannet mellom hylsteret og spiralen, er fyllt med en mot fuktighet tettende masse, f.eks. på vaselinbasis (petrolat).

9. Kabel ifølge et eller flere av kravene 1-8, karakterisert ved at der i rommet dannet mellom hylsteret og spiralen, sammenhengende eller med mellomrom, er anordnet materialer som sveller under innvirkning av fuktighet, f.eks. materialer på cellulosebasis.

10. Kabel ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at rommet mellom hylsteret og kabelkjernen er lukket fuktighetstett med et skumstoff som er anordnet sammenhengende eller med mellomrom.

11. ■ Kabel ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det under metallspiralen er anordnet en motsatt viklet spiral av et under innvirkning av fuktighet svellende materiale eller av et materiale belagt med et svellbart materiale .