DE1072288B - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochspannungskabel für Wechsel- bzw. Gleichspannung, dessen Isolation aus dünnen organischen Kunststoffschichten in Form von Filmen oder Folien besteht, die nur durch Öl voneinander getrennt sind.

Diese bekannten Kabel haben aber bisher keine ausgedehnte Anwendung finden können, da die Bewegungsmöglichkeit des Öls in der Kabelisolation zu gering war.

Bei einem solchen Kabel ist es daher auch bereits bekannt, zwischen den filmförmigen Schichten Distanzstücke anzuordnen.

Der so vergrößerte Raum zwischen den filmförmigen Schichten begünstigt zwar die Bewegung des Öls, aber ist für die Durchschlagfestigkeit der Kabel nachteilig.

Es ist auch bereits bekannt, bei Hochspannungskabeln, deren Isolation aus mehreren dünnen Kunststoffschichten in Form von Filmen besteht, in diesen Schichten in größerem Abstand voneinander Rillen anzubringen. Diese Maßnahme hatte ebenfalls einen günstigen Einfluß auf die ölbewegung, aber die Durchschlagfestigkeit dieser Kabel war nur wenig höher als diejenige von Kabeln, in denen diese Rillen fehlten.

Ferner ist ein elektrisches Kabel bekannt, dessen Isolierbänder aufgerauht sind. Die Isolierbänder bestehen dort aber aus Papier, und die Aufrauhung ist dort derart ausgeführt, daß einer Vertiefung auf der einen Bandseite eine Erhebung auf der anderen Bandseite entspricht. Die Verformung geht somit durch das Band hindurch. Nachteilig ist, daß auf die Dauer unter dem Gewicht des Leiters diese A^erformung leicht wieder mindestens teilweise verschwindet, so daß die Kabelisolation ihre Homogenität \^rerliert. Der Leiter kommt dadurch auch exzentrisch zum Kabelmantel zu liegen.

Die Erfindung, die diese Nachteile vermeidet, besteht darin, daß die dünnen Schichten mindestens an einer Seite eine feingerauhte Oberfläche aufweisen.

Als Isolationsmaterial kommen nur die Kunststoffe in Betracht, die gegen die Einwirkung des im Kabel vorhandenen Öls in hohem Maße beständig sind, wie Polyester, von denen hochpolymere Polymethylenterephthalate, insbesondere Polyäthylenterephthalat, sowie Polycarbonate Vertreter sind, Polyamide, PoIyalkane, wie Polyäthylen, Polypropen, Polybuten, Polybutadien oder Mischpolymerisate davon, Polyvinylchlorid, Polystyrol und Celluloseester, wie Celluloseacetat.

Von diesen Kunststoffen werden vorzugsweise diejenigen gebraucht, deren dielektrische Konstante möglichst wenig von derjenigen des zwischen den filmförmigen Schichten vorhandenen Öls verschieden

Hochspannungskabel,

dessen Isolation aus dünnen organischen Kunststoffschichten besteht

Anmelder:

Algemene Kunstzijde Unie N.V., Arnheim (Niederlande)

Vertreter: Dr. K. Schwarzhans, Patentanwalt, München 19, Romanplatz 9

Beanspruchte Priorität: Niederlande vom 24. 12. 1957

Dr. Jan Cornells de Vos, Dipl.-Ing. Jacobus Vermeer

und Dr. Jan Oosterman, Arnheim (Niederlande),

sind als Erfinder genannt worden

ist. In diesem Fall ist die Verteilung der Feldstärke im Dielektrikum beträchtlich günstiger, als wenn der Unterschied größer ist. Das öl wird bei einem geringen Unterschied, was die dielektrischen Konstanten anbelangt, weniger schwer belastet, so daß die Durchschlagfestigkeit der vorgeschlagenen Konstruktion größer ist und demzufolge eine größere Feldstärke zugelassen werden kann.

In Kabeln für Wechselspannung werden weiterhin an erster Stelle Kunststoffe mit niedrigen dielektrischen Verlusten angewandt werden.

Eine wichtige Rolle bei der Wahl des anzuwendenden Kunststoffes spielt auch der Erweichungspunkt dieses Stoffes im Zusammenhang mit der in den Kabeln zuzulassenden Maximaltemperatur.

Dazu kann bemerkt werden, daß die normale Gebrauchstemperatur der erfindungsgemäßen ' Kabel zwischen 60 und 80° C liegt, während bei Kurzschluß Temperaturen zwischen 120 und 180° C auftreten können. Durch das Treffen von besonderen Maßnahmen kann jedoch ein Erreichen des letztgenannten Temperaturgebietes verhindert werden. In diesem letzten Falle sind Kunststoffe mit einem niedrigeren Erweichungspunkt als Isolationsmaterial brauchbar.

Im Zusammenhang mit diesem und jenem werden als Ausgangsstoff für die filmförmigen Schichten vorzugsweise Polyester, wie hochpolymere Polymethytenterephthalate und Polycarbonate, angewandt.. ■ ' · .

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Die Aufrauhung der- ■ Filmoberfläche kann verscheidener Art sein. Beispielsweise können diese Oberflächen eine holperige Oberfläche aufweisen.

Diese holperige Oberfläche kann beispielsweise dadurch erhalten werden, daß ίder Film zwischen profilierte und gegebenenfalls erwärmte Druckwalzen geführt wird.' .

Auch ist es möglich, die Filmoberfläche aufzurauhen, indem man auf die Filmoberfläche Teilchen geringer Abmessungen festklebt. Dies kann stattfinden, indem man die Filmstreifen mit einer Klebemittelschicht bedeckt, sodann ■ die Teilchen auf die Oberfläche bläst und schließlich das Klebemittel erhärten läßt. Auch können die Teilchen in warmplastischem Zustand auf die Filmoberfläche gestäubt werden. -

Die aufgeblasenen Stoffe können aus dem gleichen Polymer wie der Film oder aus anderen Stoffen bestehen.

Die angewandten Stoffe können bei dieser Ausführung sowohl organischer wie anorganischer Art sein.

Ferner kann die erforderliche Aufrauhung von einer oder beiden Filmoberflächen dadurch erhalten werden, daß vorzugsweise mit Hilfe von Schleifscheiben die Filmoberfläche bekratzt wird. '

Dieses Kratzen kann dadurch ausgeführt werden, daß die Filmstreifen mit einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit in der Längsrichtung über eine Schleiffläche gezogen werden, die mit einer Geschwindigkeit, die beträchtlich größer als die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Filmes ist, quer zur Längsrichtung des Filmstreifens hin- und herbewegt wird. Zur Verbesserung des Kontaktes zwisehen dem Film und der Schleiffläche kann letzterer in der Fortbewegungsrichtung des Filmes eine konvexe Oberfläche gegeben werden, während der Film mit einer Krümmung über diese gewölbte Oberfläche geführt wird. '

Eine sogenannte Gaufrierung der Filmoberfläche wird jedoch vorgezogen, da hiermit eine sehr genaue und über die ganze Oberfläche gleichmäßige Rauhung der Oberfläche erhalten werden kann.

Das Muster der Gaufrierung kann verschiedene Formen aufweisen, um eine genügende Rauhung zu erhalten.

In Kabeln, bei denen die Schichten Isolationsmaterial aus schraubenlinienförmig gewundenen Filmstreifen bestehen, die in aufeinanderfolgenden Schichten versetzt zueinander angeordnet sind, wird vorzugsweise ein Gaufrierungsmuster angewandt, das aus geradlinigen und parallel zueinander verlaufenden Rillen besteht, die quer zu den Längsrändern der Streifen gerichtet sind und bis zu diesen Rändern durchlaufen.

Bei einem derartigen Muster sind zwischen den genannten Längsrändern rillenförmige kleine Kanäle vorgesehen, durch welche eine Strömung des Öls erfolgen kann.

Unter quer wird in diesem Zusammenhang sowohl eine Richtung senkrecht zur Länge des Filmstreifens wie eine Richtung, die mehr oder weniger davon abweicht, verstanden. Im Prinzip ist es nur erforderlich, daß die Rillenrichtung die Längsrichtung des Film-Streifens schneidet.

Vorzugsweise wird das Linienmuster aber derart auf den Filmstreifen angebracht, daß die Rillen unter einem rechten Winkel mit der Achse dieser Streifen verlaufen. Dieser Verlauf der Rillen sichert eine Maximalbewegungsmöglichkeit des Öls.

Was die Tiefe der Rauhung anbelangt, kann bemerkt werden, daß diese von der erwünschten Bewegungsmöglichkeit des Öls im Kabel abhängig ist. Günstige Resultate werden erhalten, wenn der Abstand zwischen den Vertiefungen, welche die Rauhung herbeiführen, nicht kleiner als dreimal die Tiefe dieser Vertiefungen ist. So kann z. B. die Tiefe der Rauhung 10 Mikron und der gegenseitige Abstand der Vertiefungen nicht größer als 0,3 mm sein,
ίο Bei einer Dicke der Folien von 50 bis 80 Mikron, einer Breite von 20 mm und einer geradlinigen Gaufrierung erweisen sich linienförmige Rillen mit einer Tiefe von 8 Mikron und einer Rillendichte von 10 pro mm als vorteilhaft. Die Werte gelten für eine Viskosität des Öls von etwa 40 cSt bei 20° C.

Bei Anwendung von dünneren Filmstreifen als

Kabelisolation kann und muß in vielen Fällen die Tiefe der Rauhung auch geringer sein. Bei einer Filmdicke von 10 Mikron wird die Rillentiefe z. B.

1 Mikron sein.

Um das oben beschriebene Resultat in bezug auf die ölströmung zu erzielen, genügt es im allgemeinen, die filmförmigen Schichten einseitig aufzurauhen, aber es ist auch möglich, dies zweiseitig zu tun. Mit dieser doppelseitigen Aufrauhung der Filme sind aber verschiedene Nachteile verbunden. An erster Stelle ist diese Ausführungsform kostspieliger.

Ferner besteht besonders bei Anwendung von Gaufrierwalzen zur Gewinnung der gerauhten Oberflächen die Gefahr, daß Erhöhungen auf der einen Filmoberfläche mehr oder weniger passend in die Vertiefungen der dagegen anliegenden Oberflächen eines anderen Filmstreifens greifen. Dadurch wird eine gleichmäßige ölströmung gehemmt.

Dieser letzte Nachteil kann jedoch dadurch beseitigt werden, daß die beiden Seiten der Filme auf verschiedene Weise gaufriert werden. Dies kann aber Anlaß zu einer ungleichmäßigen Bewegungsmöglichkeit des Öls im Kabel geben.

Auch im Zusammenhang mit dieser letzten Tatsache wird es vorgezogen, für den Aufbau des Kabels einseitig gerauhte filmförmige Schichten anzubringen. Falls die Filme oder Folien des Kunststoffes eine Schrumpfneigung aufweisen bei den Temperaturen, die im Kabel auftreten können, kann es vorteilhaft sein, diese Filme oder Folien vor der Anordnung um den Leiter auf bekannte Weise, wie durch Erwärmung in spannungsfreiem Zustand, derart zu stabilisieren, daß bei der erwähnten Temperatur keine oder praktisch keine Schrumpfneigung mehr in den Filmen oder Folien vorhanden ist.

Bei Anwendung von Filmstreifen, bestehend aus hochpolymeren Polymethylenterephthalaten in Kabeln, die auch bei wiederholtem Kurzschluß ihre Bewegungsmöglichkeit für das öl beibehalten müssen, hat sich eine vorhergehende Erwärmung auf etwa 180° C der Streifen, während sie sich in spannungsfreiem Zustand befinden, als vorteilhaft erwiesen.

Ist es dagegen nur erforderlich, daß die Kabel gegen die im normalen Betrieb vorkommenden Temperaturzyklen beständig sind — dies, wenn Maßnahmen getroffen sind, bei Kurzschluß eine weitere Temperatursteigung zu verhindern —, so genügt eine weniger weitgehende Stabilisation.

Obwohl es möglich ist, in den Kabeln für alle Schichten Filmstreifen derselben Dicke zu gebrauchen, ist dies nicht nötig. Vorteilhafter ist es, unmittelbar um den Leiter Schichten einer Dicke von weniger als 50 Mikron mit geradlinigen Rillen einer Tiefe von 3 bis 5 Mikron anzuwenden, wobei die Schichten aus

schraubenlinienförmig gewundenen Streifen einer Breite von 10 bis 15 mm bestehen, während in größerem Abstand vom Leiter Filmstreifen einer Dicke von mehr als 50 Mikron und einer Rillentiefc von 8 bis 12 Mikron bei einer Streifenbreite von 15 bis 20 mm angewandt werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hochspannungskabel für Wechsel- bzw. Gleichspannung,· dessen Isolation aus dünnen organischen Kunststoffschichten in Form von Filmen oder Folien besteht, die nur durch öl voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Schichten mindestens an einer Seite eine feingerauhte Oberfläche aufweisen.

2. Hochspannungskabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die filmförmigen Schichten mindestens einseitig gaufriert sind.

3. Hochspannungskabel nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die filmförmigen Schichten aus schraubenlinienförmig gewundenen Filmstreifen bestehen, die in den aufeinanderfolgenden Schichten versetzt zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaufriermuster aus geradlinig und parallel zueinander verlaufenden Linien besteht, die quer zu den Längsrändern der Streifen gerichtet sind und bis zu diesen Rändern durchlaufen.

4. Hochspannungskabel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Vertiefungen, welche die Rauhung herbeiführen, nicht kleiner als dreimal die Tiefe dieser Vertiefungen ist.

5. Hochspannungskabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Dicke der Folien von 50 bis 80 Mikron und einer Breite von 20 mm die Tiefe der Rauhung etwa 8 Mikron beträgt, während der Abstand zwischen den benachbarten Vertiefungen weniger als 0,3 mm, vorzugsweise 0,1 mm, beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 020 075;
schweizerische Patentschrift Nr. 219 271.

© 909 707/246 12.