Unter Druck stehende elektrische Isolierung, insbesondere für Hochspannungskabel
Es ist bekannt, elektrische Isolierungen, insbesondere die Isolierung elektrischer
Kabel, unter Druck zu setzen, um ihre Durchschlagsfestigkeit zu erhöhen. Diese Wirkung
ist darauf zurückzuführen, daß in den in der Isolierung enthaltenen Gaseinschlüssen
die Ionisierungsspannung erhöht und damit die Einleitung der gefürchteten Wärmedurchschläge
in höhere Spannungsbereiche verlegt wird. Als Druckmittel werden dabei Flüssigkeiten
oder Gase, insbesondere Isolieröle oder chemisch neutrale Gase, verwendet, die durch
außerhalb des Kabels liegende und mit dem Kabelinnern in Verbindung stehende Druckeinrichtungen,
z. B. durch erhöht angeordnete Ölbehälter, elastische Druckzellen, Gasdruckflaschen
oder Kompressoren, unter Druck gehalten werden. Zur Aufrechterhaltung des Druckes
längs der Kabelstrecke müssen bei diesen Kabeln Längskanäle zur Ausbreitung des
Druckmittels vorgesehen sein. Um weiterhin eine gleichmäßige Druckverteilung über
den ganzen Kabelquerschnitt zu sichern, ist es bekannt, die Isolierung mit Hohlräumen
zu durchsetzen, die miteinander in Verbindung stehen und in die das Druckmittel
einströmen kann. Beispielsweise werden bei Isolierungen, die aus in Schichten aufgesponnenen
Papierbändern bestehen, die Bänder mit Zwischenräumen aufgewickelt, oder die Isolierung
wird aus einem porösen Schaumstoff hergestellt, dessen Poren mit dem Druckmittel
gefüllt werden. Die Einrichtungen zur Aufrechterhaltung und Überwachung des Druckes
erfordern einen erheblichen, die Kabelanlage verteuernden Aufwand. Es ist weiterhin
bekannt, als Druckmittel ein Gas und eine Flüssigkeit mit hohem Dampfdruck zu verwenden,
die je nach der Temperatur des Kabels mehr oder weniger verdampft und bei hohen
Temperaturen einen hohen Druck erzeugt. Abgesehen davon, daß auch bei einem solchen
Kabel zusätzliche Einrichtungen zur Aufrechterhaltung des Druckes, zumindest aber
besondere Räume zur Aufnahme des größeren Flüssigkeitsvolumens bei niedrigen Temperaturen
notwendig sind, hat dieses Kabel den Nachteil, daß die Durchschlagsfestigkeit der
Isolierung bei geringer Strombelastung absinkt.Electrical insulation under pressure, especially for high voltage cables
It is known to provide electrical insulation, in particular electrical insulation
Cables to be put under pressure to increase their dielectric strength. This effect
is due to the fact that in the gas inclusions contained in the insulation
the ionization voltage increases and with it the initiation of the dreaded thermal breakdowns
is relocated to higher voltage ranges. Liquids are used as pressure medium
or gases, in particular insulating oils or chemically neutral gases, are used that pass through
pressure devices located outside the cable and connected to the inside of the cable,
z. B. by raised oil tanks, elastic pressure cells, gas cylinders
or compressors, are kept under pressure. To maintain the pressure
Along the cable route, these cables must have longitudinal channels for the expansion of the
Be provided pressure medium. To continue an even pressure distribution over
To secure the entire cable cross-section, it is known to use the insulation with cavities
to enforce, which are related to each other and in which the pressure medium
can flow in. For example, insulation made from spun in layers
Paper tapes consist of the tapes wound with spaces between them, or insulation
is made of a porous foam, the pores of which with the pressure medium
be filled. The facilities for maintaining and monitoring the pressure
require a considerable effort that makes the cable system more expensive. It is still
known to use a gas and a liquid with high vapor pressure as pressure medium,
which depending on the temperature of the cable more or less evaporates and at high
Temperatures creates high pressure. Apart from that, also with one of these
Cable additional devices to maintain the pressure, but at least
special rooms to accommodate the larger volume of liquid at low temperatures
are necessary, this cable has the disadvantage that the dielectric strength of the
Insulation decreases with low current load.
Die Erfindung betrifft eine unter Druck stehende elektrische Isolierung
aus mit Gas gefüllten Hohlräumen durchsetzztetn Isolierstoff, insbesondere für Hochspannungskabel,
bei der die Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit durch geeignete Maßnahmen bei der
Herstellung erzielt wird und die ohne zusätzliche Anlagen zur Aufrechterhaltung
des Druckes betrieben werden kann. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht,
daß die Isolierung ganz oder zum Teil aus einen Schaumstoff mit Zellstruktur, vorzugsweise
aus thermoplastischem Kunststoff mit hoher Durchschlagsfestigkeit und geringem Verlustwinkel
besteht, dessen voneinander getrennte, in sich abgeschlossene Hohlräume mit einem
über Atmosphärendruck stehenden Gas gefüllt sind. Eine solche Isolierung kann beispielsweise
aus einem mit Gas gefüllten Hohlräumen durchsetzten Isolierstoff hergestellt werden,
der im Volumen so weit verringert wird, bis der gewünschte Gasdruck in den Hohlräumen
erreicht ist. Der Isolierstoff kann aber auch in festem oder flüssigem Zustand in
den auszufüllenden Raum eingebracht werden, und in ihm können durch besondere Maßnahmen,
gegebenenfalls unter Verfestigung, druckgasgefüllte und vorzugsweise abgeschlossene
Hohlräume hervorgerufen werden.The invention relates to pressurized electrical insulation
insulating material penetrated with gas-filled cavities, especially for high-voltage cables,
in which the dielectric strength can be increased through suitable measures in the
Manufacture is achieved and without additional equipment to maintain it
the pressure can be operated. According to the invention, this is achieved by
that the insulation is wholly or partly made of a foam with a cellular structure, preferably
Made of thermoplastic with high dielectric strength and low loss angle
consists, whose separate, self-contained cavities with a
above atmospheric pressure are filled. Such isolation can for example
are made of an insulating material filled with gas-filled cavities,
which is reduced in volume until the desired gas pressure in the cavities
is reached. The insulating material can also be in solid or liquid state in
the space to be filled can be brought in, and special measures
possibly with solidification, pressurized gas-filled and preferably closed
Cavities are created.
Für die Zwecke der Erfindung können die bekannten Schaumstoffe verwendet
werden. Hierzu gehören die mit einem bei Verarbeitungstemperatur festen oder flüssigen
Treibmittel durchsetzten Stoffe, in denen nachträglich, beispielsweise durch Wärmeeinwirkung,
das Treibmittel vergast wird und die druckgasgefüllten Hohlräume erzeugt werden.
Auf diese Weise lassen sich Isolierungen aus Natur- oder Kunstkautschuk oder aus
thermoplastischen Hochpolymeren, wie Vinylpolymerisate, Polyäthylen, Polyisobutylen,
Diisozyanat-Polyester u. a., herstellen, denen in bekannter Weise -anorganische
Treibmittel, z. B. Natrium- oder Ammoniumbikarbonat, insbesondere aber Stickstoff
abgebende organische Treibmittel, z. B. Alphaazodiisobutyronitril, beigemischt sind.The known foams can be used for the purposes of the invention
will. These include those with a solid or liquid at processing temperature
Propellant permeated substances in which subsequently, for example by the action of heat,
the propellant is gasified and the pressurized gas-filled cavities are generated.
In this way, insulation made from natural or synthetic rubber or made of
thermoplastic high polymers such as vinyl polymers, polyethylene, polyisobutylene,
Diisozyanat-Polyester inter alia, produce, which in a known manner -inorganic
Propellants, e.g. B. sodium or ammonium bicarbonate, but especially nitrogen
dispensing organic propellants, e.g. B. Alphaazodiisobutyronitril are added.
Kabel gemäß der Erfindung können in ihrer gesamten Isolierung aus
den mit Hohlräumen durchsetzten Stoffen bestehen. Zur Erhöhung ihrer Festigkeit
können Versteifungen oder Abstandhalter, z. B. Ringe, Rippen oder Wendeln aus festem
Isolierstoff, vorgesehen werden. Die Kabel können aber auch zum Teil in der üblichen
Weise mit einer geschichteten Isolierung aus trockenen oder getränkten Papieren
versehen
und in dem verbleibenden Raum ganz oder teilweise mit dem
unter inneren Überdruck stehenden Schaumstoff gefüllt sein. Insbesondere bei Mehrleiterkabelr
werden vorteilhaft die einzelnen Adern in der bisher üblichen Weise isoliert und
miteinander verseilt. Die Zwischenräume zwischen den verseilten Adern werden mit
dem aufzuschäumenden Stoff, der gegebenenfalls leitend sein oder gemacht werden
kann, so weit ausgefüllt, daß in dem aufgeschäumten Stoff ein genügend hoher Gasdruck
entsteht. Um eine gegenseitige Einwirkung zwischen dem Schaumstoff und dem Gas einerseits
und der Tränkmasse der Kabelisolierung andererseits zu vermeiden, kann erforderlichenfalls
zwischen beiden Schichten eine öl- und gasundurchlässige Zwischenschicht, z. B.
:eine Bewicklung aus an den Rändern verklebten ölundurchlässigen und -beständigen
Bändern, vorgesehen werden. Das ummantelte Kabel wird dann, gegebenenfalls nach
der Verlegung, einer so hohen Temperatur ausgesetzt, daß das Treibmittel vergast
und das Kabelinnere unter Druck setzt. Der vom aufzuschäumenden Stoff freie Raum
im Innern des Kabels kannzusätzlich mitDruckgas gefüllt werden, so daß das Aufschäumen
unter Überdruck stattfindet. Unter Umständen kann aber auch ein schwammartiger Schaumstoff
verwendet werden, dessen offene Hohlräume mit Druckgas gefüllt und durch eine besondere
Behandlung, insbesondere durch Erwärmung, geschlossen werden. Es sind auch Schaumstoffe
bekannt, die ohne besondere Wärmebehandlung nur durch Zusammenbringen mehrerer Mischungskomponenten
durch eine langsam einsetzende Reaktion zum Aufschäumen gebracht werden. Es kann
daher die Aufschäumung nicht nur durch die angeführte Wärmebehandlung erfolgen,
sondern durch alle Maßnahmen, die zur Erzeugung eines Schaumes mit druckgasgefüllten
Poren anwendbar sind. Dazu gehören auch die Anwendungen von elektrischen und akustischen
Bestrahlungen und elektrischen Entladungen.Cables according to the invention can be made in their entire insulation
consist of the substances interspersed with cavities. To increase their strength
can stiffeners or spacers, e.g. B. rings, ribs or coils made of solid
Insulating material, are provided. The cables can also be used in the usual way
Way with a layered insulation made of dry or soaked papers
Mistake
and in the remaining space in whole or in part with the
filled with foam under internal pressure. Especially with multi-conductor cables
the individual wires are advantageously isolated and in the usual manner
stranded together. The spaces between the stranded wires are made with
the substance to be foamed, which may be or will be made conductive
can be filled so far that a sufficiently high gas pressure in the foamed material
arises. To a mutual interaction between the foam and the gas on the one hand
and the impregnating mass of the cable insulation on the other hand, can be avoided if necessary
an oil- and gas-impermeable intermediate layer between the two layers, e.g. B.
: a wrapping of oil-impermeable and oil-resistant glued at the edges
Ribbons, are provided. The sheathed cable is then, if necessary, after
the laying, exposed to such a high temperature that the propellant gasifies
and pressurizes the inside of the cable. The space free from the substance to be foamed
inside the cable can also be filled with compressed gas, so that the foaming
takes place under overpressure. Under certain circumstances, however, a sponge-like foam can also be used
are used, whose open cavities are filled with compressed gas and through a special
Treatment, especially by heating, to be closed. There are also foams
known that without special heat treatment only by bringing together several mixture components
caused to foam by a slow reaction. It can
therefore the foaming does not only take place through the heat treatment mentioned,
but by all measures that are necessary to generate a foam filled with pressurized gas
Pores are applicable. This also includes the applications of electrical and acoustic
Radiation and electrical discharges.
Der aufzuschäumende Stoff kann in irgendeinem geeigneten Zeitpunkt
der Kabelherstellung in die Kabelseele eingebracht werden. Zum Beispiel kann der
aufzuschäumende Stoff in Strangform beim Verserlen der isolierten Kabeladern in
die Zwickelräume eingelegt werden. Er kann auch in Bandform um die Kabeladern in
offenen oder geschlossenen Schraubenwindungen herumgelegt oder in flüssigem Zustand
in den Kabelmantel eingefüllt werden. Das beschriebene Verfahren ist auch zur Nachbehandlung
verlegter Kabel, insbesondere zur Ausfüllung massearmer Stellen im Kabel, beispielsweise
der an Kabelendverschlüsse angeschlossenen Kabelenden, geeignet.The substance to be foamed can at any convenient time
be introduced into the cable core during cable manufacture. For example, the
Foamed material in strand form when the insulated cable cores are twisted into
the interstices are inserted. It can also be used in tape form around the cable cores in
open or closed screw turns or in a liquid state
be filled into the cable jacket. The procedure described is also used for post-treatment
laid cables, in particular for filling low-mass points in the cable, for example
of the cable ends connected to the cable terminations.
Außer dem bereits erwähnten Vorteil, daß zusätzliche Einrichtungen
zur Aufrechterhaltung des Drukkes wegfallen, bietet die Erfindung den weiteren Vorteil,
daß die abgeschlossenen Gaszellen ein Entweichen des Gases, beispielsweise bei Verletzung
des Kabelmantels, verhindern und daß gleichzeitig die Leckstellen durch den unter
Druck stehenden Schaumstoff gegen das Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet werden.
Diese Wirkung kann noch dadurch erhöht werden, daß der Schaumstoff mit dem Mantel
verklebt wird.Besides the already mentioned advantage that additional facilities
omitted to maintain the pressure, the invention offers the further advantage
that the closed gas cells prevent gas from escaping, for example in the event of injury
of the cable jacket, and at the same time prevent the leaks through the under
Foam under pressure must be sealed against the ingress of moisture.
This effect can be increased by the fact that the foam with the jacket
is glued.
In gleicher Weise, wie dies für eine Kabelisolierung' beschrieben
ist, kann das beschriebene Isolierverfahren in vorteilhafter Weise auch auf auszugießende
elektrische Einrichtungen, wie Kabelgarnituren, bestimmte Arten von Spannungs- und
Stromwandlern, Kondensatoren usw., angewandt werden.In the same way as described for cable insulation '
is, the insulation method described can advantageously also be poured on
electrical equipment, such as cable accessories, certain types of voltage and
Current transformers, capacitors, etc., can be applied.