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DE1288662B - Insulation for high-voltage purposes, especially for high-voltage cables, made of layers of insulating material - Google Patents

Insulation for high-voltage purposes, especially for high-voltage cables, made of layers of insulating material

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Publication number
DE1288662B
DE1288662B DE1965S0098029 DES0098029A DE1288662B DE 1288662 B DE1288662 B DE 1288662B DE 1965S0098029 DE1965S0098029 DE 1965S0098029 DE S0098029 A DES0098029 A DE S0098029A DE 1288662 B DE1288662 B DE 1288662B
Authority
DE
Germany
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insulation
nonwovens
plastic
impregnating agent
layers
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE1965S0098029
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German (de)
Inventor
Mueller
Dr Ulrich
Dr Volkmar
Zagorni
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Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
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Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
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Publication of DE1288662B publication Critical patent/DE1288662B/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02Disposition of insulation
    • H01B7/0208Cables with several layers of insulating material
    • H01B7/0216Two layers

Landscapes

  • Insulating Bodies (AREA)

Description

Die Isolierung von Starkstromkabeln, insbesondere für Hochspannungszwecke, wird im allgemeinen als geschichtete Isolierung aus Papierbändern aufgebaut, die lagenweise auf den Leiter aufgesponnen bzw. aufgewickelt, getrocknet und mit einem mehr oder weniger zähflüssigen Tränkmittel durchtränkt werden. Es ist bereits bekannt, für Hochspannungskabel an Stelle von Papier dünne organische Kunststoffschichten in Form von Filmen oder Folien zu verwenden, deren Zwischenräume mit Öl gefüllt sind. Da diese Kunststoffolien undurchlässig sind, ist eine einwandfreie Tränkung der aus Kunststoffschichten hergestellten Isolierung nicht mit Sicherheit gewährleistet. Es ist daher auch bereits der Vorschlag bekanntgeworden, die Dielektrika von Hochspannungskabeln aus abwechselnden Lagen von Papierbändern und Kunststoffolien aufzubauen. Da bei einer solchen Isolierung wiederum Papier verwendet wird, machen sich hierbei die Nachteile der Papierisolierung bemerkbar, unter anderem die Notwendigkeit einer Trocknung des Papiers vor seiner Tränkung. Ein solcherAufbau einer geschichteten Isolierung hat sich daher für Hochspannungszwecke bisher nicht durchsetzen können. Außerdem treten hierbei unerwünschte Sprünge der Dielektrizitätskonstanten auf, da die Dielektrizitätskonstanten des Papiers und der zur Verfügung stehenden Kunststoffolien stark voneinander abweichen.The insulation of power cables, especially for high voltage purposes, is generally constructed as layered insulation from paper tapes that spun or wound up in layers on the conductor, dried and with a more or less viscous impregnating agents are impregnated. It is already known for high-voltage cables, thin organic plastic layers instead of paper to use in the form of films or foils, the interstices of which are filled with oil are. Since these plastic films are impermeable, impregnation is flawless the insulation made of plastic layers is not guaranteed with certainty. The proposal has therefore already become known, the dielectrics of high-voltage cables to be built up from alternating layers of paper tapes and plastic films. Included such an insulation in turn paper is used, make here the Disadvantages of paper insulation noticeable, including the need for one Drying of the paper before it is impregnated. Such a structure of a layered Insulation has therefore so far not been able to establish itself for high-voltage purposes. In addition, undesirable jumps in the dielectric constant occur here, because the dielectric constants of the paper and the available plastic films differ greatly from each other.

Ferner ist eine geschichtete Isolierung für Hochspannungskabel bekannt, die allein aus Kunststofffolien aufgebaut ist, welche an einer oder beiden Seiten aufgerauht, gewellt oder mit Rillen versehen sind, um hierdurch eine Strömung des Tränkmittels in der Isolierung zu gewährleisten. Die Herstellung derartiger Folien ist aber unwirtschaftlich.Furthermore, a layered insulation for high voltage cables is known, which is built up solely from plastic films, which on one or both sides are roughened, corrugated or grooved to create a flow of the Ensure impregnating agent in the insulation. The manufacture of such films but is uneconomical.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Verbesserung einer Isolierung für Hochspannungszwecke, insbesondere für Hochspannungskabel aus lagenweise aufgebrachten Isolierschichten, die eine Tränkung mittels flüssiger oder gasförmiger Tränkmittel gewährleisten. Gemäß der Erfindung bestehen die Isolierstoffschichten aus für das Tränkmittel durchlässigen, aus Kunststoff- oder Glasfasern hergestellten Faservliesen, die mit einem für das Tränkmittel undurchlässigen Werkstoff, vorzugsweise einem Kunststoff, zu einem gemeinsamen, biegsamen Körper zusammengefaßt sind. Hierbei sind die Faservliese mechanische Träger für den für das Tränkmittel undurchlässigen Werkstoff, so daß auf die mechanische Festigkeit dieses Werkstoffs keine Rücksicht genommen zu werden braucht. Dieser Werkstoff kann vielmehr lediglich im Hinblick auf seine Verwendung als Ionenbarriere ausgebildet werden, so daß sich mit einer derart hergestellten Isolierung hohe elektrische Durchschlagfestigkeiten ergeben. Da außerdem bei ; einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Isolierung neben dem Aufwickeln von bandförmigen Faservliesen, beispielsweise auf den Leiter eines elektrischen Kabels, das Aufbringen einer Kunststoffolie entfällt und somit beim Aufwickeln nur die mechanischen Eigenschaften eines einzigen Werkstoffs zu berücksichtigen sind, ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung der Fertigung.The invention is concerned with improving insulation for high-voltage purposes, especially for high-voltage cables made of layers Insulating layers that are impregnated by means of liquid or gaseous impregnating agents guarantee. According to the invention, the insulating layers are made for Impregnating agent permeable nonwovens made of plastic or glass fibers, those with a material impermeable to the impregnating agent, preferably one Plastic, are combined into a common, flexible body. Here the nonwovens are mechanical carriers for the impermeable to the impregnating agent Material, so that no consideration is given to the mechanical strength of this material needs to be taken. Rather, this material can only be used in terms of be designed on its use as an ion barrier, so that with a Insulation produced in this way results in high dielectric strengths. Since also with; an insulation formed according to the invention in addition to winding of ribbon-shaped nonwovens, for example on the conductor of an electrical Cable, there is no need to apply a plastic film and thus only when winding the mechanical properties of a single material must be taken into account, there is a significant simplification of the production.

Wesentlich für die Erfindung ist, daß die aus Kunststoffasern hergestellten Faservliese nicht allein t verwendet werden, sondern daß diese Vliese mit einem für das Tränkmittel undurchlässigen Werkstoff, vorzugsweise einem Kunststoff, zu einem gemeinsamen, biegsamen Körper zusammengefaßt sind. Hierzu können die Faservliese mit aus dem Werkstoff hergestellten Folien kaschiert werden. Dabei. übernimmt das Faservlies sowohl die Aufgabe eines 5 mechanischen Trägers für die aufkaschierten Folien bei der Verarbeitung des Vlieses als auch die eines Abstandhalters zwischen diesen Folien, so daß das Tränkmittel ihre Oberflächen gleichmäßig benetzen kann, so daß sie eine Ionenbarriere hoher Durchschlagfestigkeit bilden. Als für das Tränkmittel undurchlässiger Werkstoff kann hierbei ein Kunststoff oder aber für die äußere elektrostatische Abschirmung auch ein Metall verwendet werden.It is essential for the invention that the plastic fibers are made Fiber fleeces are not used alone t, but that these fleeces with a for the impregnating agent impermeable material, preferably a plastic, too are combined in a common, flexible body. The fiber fleeces be laminated with foils made from the material. Included. takes over that Nonwoven both the task of a 5 mechanical support for the laminated Foils in the processing of the fleece as well as that of a spacer between these foils so that the impregnating agent can wet their surfaces evenly, so that they form an ion barrier of high dielectric strength. As for the impregnation agent impermeable material can be a plastic or for the external electrostatic Shielding a metal can also be used.

Verwendet man als für das Tränkmittel undurchlässigen Werkstoff einen Kunststoff, so kann dieser Kunststoff auf die Faservliese in Form einer streichfähigen Masse aufgeschichtet werden. Damit erhält man eine geschichtete Isolierung, bei der Isolierschichten jeweils durch eine das Tränkmittel führende Schicht getrennt sind.If one uses a material that is impermeable to the impregnating agent Plastic, this plastic can be applied to the nonwovens in the form of a spreadable Mass to be piled up. This gives a layered insulation, at the insulating layers are each separated by a layer carrying the impregnating agent are.

Es ist aber auch möglich, die Faservliese mit einem Kunststoff zu imprägnieren, so daß in erster Linie nicht das Vlies, sondern die sich bei der Aushärtung des zur Imprägnierung verwendeten Kunst-; stoffs ergebenden Poren und Kanäle zum Transport des Tränkmittels herangezogen werden, und zwar insbesondere die zwischen jeweils zwei übereinanderliegenden Vliesen infolge der Rauhigkeit der Oberflächen gebildeten Kanäle.But it is also possible to cover the fiber fleece with a plastic impregnate so that primarily not the fleece, but which is during the curing process of the artificial material used for impregnation; fabric resulting pores and channels for Transport of the impregnating agent are used, in particular between two superimposed fleeces due to the roughness of the surfaces formed channels.

Wie erwähnt, bestehen die Fasern der in Durchführung des Erfindungsgedankens für eine geschichtete Isolierung verwendeten Faservliese aus Kunststoff oder aus Glas. Bei Glasfasern wird man bestrebt sein, möglichst verlustarme Glasfasern zu verwenden. Dennoch haben Faservliese aus Kunststoffasern gegenüber Faservliesen aus Glasfasern den Vorteil, daß man für die fertige Isolierung günstigere dielektrische Werte, vor allem aber einen günstigeren tand-Verlauf in Abhängigkeit von der Temperatur erhält.As mentioned, the fibers consist of the implementation of the inventive concept for a layered insulation used nonwovens made of plastic or made of Glass. In the case of glass fibers, efforts will be made to use glass fibers with as little loss as possible use. Nonetheless, nonwovens made of synthetic fibers have compared to nonwovens made of glass fibers have the advantage that dielectric ones are cheaper for the finished insulation Values, but above all a more favorable tand course depending on the temperature receives.

Die für eine geschichtete Hochspannungsisolierung nach der Erfindung verwendeten Faservliese sind an sich den Papierbändern ähnlich, haben aber diesen gegenüber infolge deren Herstellung aus für das Tränkmittel undurchlässigen Fasern die Eigenschaft, in höherem Maße für flüssige und für gasförmige Tränkmittel durchlässig zu sein. Dadurch wird die Tränkung und Füllung der unter Verwendung von Kunststoffolien aufgebauten geschichteten Isolierung mit einem flüssigen oder gasförmigen Tränkmittel erleichtert und beschleunigt. Dieser Vorteil kann aber auch dazu ausgenutzt werden, die geschichtete Isolierung mit flüssigen Tränkmitteln höherer Viskosität zu tränken oder zu füllen.The one for layered high voltage insulation according to the invention The nonwovens used are basically similar to paper tapes, but they have this as a result of their production from fibers impermeable to the impregnating agent the property of being more permeable to liquid and gaseous impregnating agents to be. This makes the impregnation and filling of the using plastic films built-up layered insulation with a liquid or gaseous impregnating agent relieved and accelerated. This advantage can also be used to to impregnate the layered insulation with liquid impregnating agents of higher viscosity or to fill.

Handelt es sich bei dem für das Tränkmittel undurchlässigen Werkstoff um einen Kunststoff, so wird die Dielektrizitätskonstante der verwendeten Bandvliese vorteilhafterweise gleich oder annähernd gleich der Dielektrizitätskonstanten des Kunststoffs gewählt. Bei der Auswahl des für den Kunststoff verwendeten Materials ist darauf zu achten, daß die Kunststoffe mit dem Tränkmittel verträglich sind. Für den Aufbau eines Ölkabels kommen daher nur Kunststoffe in Betracht, die gegen die Einwirkung von Öl beständig sind, wie beispielsweise Polyester, insbesondere hochpolymere Polymethylenterephthalate, Polyäthylenterephthalate oder auch Polycarbonate. Aber auch Polyamide, Polyalkane, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten, Polybutadien oder Mischpolymerisate davon, Polyvinylchlorid, Polystyrol und Celluloseester, wie Celluloseacetat, sind als Kunststoffe im Rahmen der Erfindung geeignet.Is it the material that is impermeable to the impregnating agent? around a plastic, the dielectric constant of the nonwovens used advantageously equal to or approximately equal to the dielectric constant of the Plastic chosen. When choosing the material used for the plastic care must be taken that the plastics are compatible with the impregnating agent. For the construction of an oil cable, therefore, only plastics come into consideration that are against the action of oil are resistant, such as polyester, in particular high polymer polymethylene terephthalate, polyethylene terephthalate or polycarbonate. But also polyamides, polyalkanes, such as polyethylene, polypropylene, polybutene, polybutadiene or Mixed polymers thereof, polyvinyl chloride, polystyrene and cellulose esters, such as cellulose acetate, are suitable as plastics in the context of the invention.

Für den Fall der Tränkung der geschichteten Isolierung mit flüssigen Tränkmitteln müssen die für die durchlässigen Bandvliese verwendeten Kunststoffe ebenfalls mit dem Tränkmittel verträglich sein. Für den Aufbau eines Ölkabels kommen vorteilhaft die gleichen Kunststoffgruppen in Betracht, die für die Kunststoffe erwähnt wurden, die mit den Bandvliesen zu einem einzigen biegsamen Körper zusammengefaßt sind.In the event that the layered insulation is soaked with liquid The plastics used for the permeable nonwovens must have impregnating agents also be compatible with the impregnating agent. Come for building an oil cable advantageously the same plastic groups are considered for the plastics were mentioned, which are combined with the tape fleeces into a single flexible body are.

Die Erfindung sei an Hand des in den F i g. 1 bis 3 als Ausführungsbeispiel dargestellten Einleiter-Hochspannungskabels näher erläutert.The invention is based on the in F i g. 1 to 3 as an exemplary embodiment illustrated single-conductor high-voltage cable explained in more detail.

Der gegebenenfalls in bekannter Weise mit einer Leiterglättung versehene Leiter 1 ist von der geschichteten Isolierung 2 umgeben. Diese geschichtete Isolierung besteht, wie in der F i g. 1 dargestellt, aus den mit der Kunststoffolie 3 kaschierten Bandvliesen 4. Diese Bandvliese sind auf den Leiter 1 spiralförmig aufgewickelt, und zwar derart, daß die übereinander aufgebrachten Schichten einander überlappen. Die so ausgebildete geschichtete Isolierung, von der im Ausführungsbeispiel lediglich drei Schichten dargestellt sind, ist von einer nicht dargestellten Aderabschirmung und dem Kabelmantel s umgeben. Anstatt mit einer Kunststoffolie kaschierte Bandvliese zu verwenden, ist es auch möglich, den Kunststoff in Form einer streichfähigen Masse einseitig oder beidseitig auf die Bandvliese aufzubringen. The conductor 1 , optionally provided with conductor smoothing in a known manner, is surrounded by the layered insulation 2. This layered insulation consists, as in FIG. 1, made of the nonwovens 4 laminated with the plastic film 3. These nonwovens are wound onto the conductor 1 in a spiral, in such a way that the layers applied one on top of the other overlap one another. The layered insulation formed in this way, of which only three layers are shown in the exemplary embodiment, is surrounded by a core shield (not shown) and the cable jacket s. Instead of using strip fleeces laminated with a plastic film, it is also possible to apply the plastic in the form of a spreadable mass to one or both sides of the strip fleece.

Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 besteht die in der F i g. 2 dargestellte geschichtete Isolierung aus den Bandvliesen 6, die mit einem Kunststoff, der die gleiche Dielektrizitätskonstante wie der Kunststoff des Bandvlieses hat, imprägniert sind. Durch diese Imprägnierung ist sichergestellt, daß an der Oberfläche jedes Vlieses, wie in F i g. 3 in einem gegenüber F i g. 2 vergrößerten Maßstab dargestellt, Vorsprünge und Einbuchtungen entstehen, so daß zwischen jeweils zwei übereinandergeschichteten und mit einem Kunststoff imprägnierten Bandvliesen für das Tränkmittel durchlässige Kanäle gebildet werden.In contrast to the exemplary embodiment according to FIG. 1 consists of the F i g. 2 illustrated layered insulation from the tape fleeces 6, which with a plastic that has the same dielectric constant as the plastic of the Tape fleece has, are impregnated. This impregnation ensures that on the surface of each fleece, as shown in FIG. 3 in one opposite FIG. 2 shown enlarged scale, projections and indentations arise so that between two superimposed layers and impregnated with a plastic Nonwovens for the impregnating agent permeable channels are formed.

Die zeichnerische Darstellung entspricht nicht den tatsächlichen geometrischen Verhältnissen der beim Aufbau gemäß der Erfindung ausgebildeten geschichteten Isolierung. Da die einzelnen Schichten in der Regel lediglich eine Stärke von einigen zehn Mikrometern bis etwa 150 um aufweisen, ist für den Aufbau eines Höchstspannungskabels eine sehr große Anzahl von einzelnen Isolierschichten, die auch in Längsrichtung aufgebracht werden können, erforderlich.The graphic representation does not correspond to the actual geometrical representation Relationships of the layered insulation formed in the construction according to the invention. As the individual layers are usually only a few tens of micrometers thick to about 150 µm is a very important factor for the construction of an extra-high voltage cable large number of individual insulating layers, which are also applied lengthways may be required.

Die Erfindung ist in erster Linie geeignet zur Isolierung von Hochspannungskabeln, also beispielsweise von Öl- oder Gasdruckkabeln, bei denen die Bandvliese spiralförmig und mit überlappung auf den Leiter aufgewickelt werden. Sie läßt sich aber sinngemäß auch zum Aufbau von Kondensatoren und anderen elektrischen Geräten, wie Transformatoren und Wandlern, verwenden. Wesentlich hierbei ist, daß durch die Erfindung für die Isolierschichten Bandvliese verwendet werden, die vorzugsweise mit einem Kunststoff zu einem gemeinsamen biegsamen Körper zusammengefaßt sind, der sowohl den Anforderungen hinsichtlich der Ausbildung einer Ionenbarriere hoher elektrischer Durchschlagfestigkeit genügt, als auch die Tränkung der geschichteten Isolierung mit einem Tränkrnittel gestattet.The invention is primarily suitable for the insulation of high-voltage cables, So, for example, of oil or gas pressure cables, in which the nonwovens are spiral-shaped and wound onto the conductor with an overlap. But it can be analogous also used to build capacitors and other electrical devices such as transformers and converters. It is essential here that the invention for the Insulating tapes are used, preferably with a plastic are combined into a common flexible body that meets both the requirements with regard to the formation of an ion barrier with high dielectric strength is sufficient, as well as impregnating the layered insulation with an impregnating agent allowed.

Claims (6)

Patentansprüche: 1. Isolierung für Hochspannungszwecke, insbesondere für Hochspannungskabel, aus lagenweise aufgebrachten Isolierstoffschichten, die eine Tränkung mittels flüssiger oder gasförmiger Tränkmittel gewährleisten, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Isolierstoffschichten (2) aus für das Tränkmittel durchlässigen, aus Kunststoff-oder Glasfasern hergestellten Faservliesen bestehen, die mit einem für das Tränkmittel undurchlässigen Werkstoff, vorzugsweise einem Kunststoff, zu einem gemeinsamen biegsamen Körper zusammengefaßt sind. Claims: 1. Insulation for high voltage purposes, in particular for high-voltage cables, made of layers of insulating material that ensure impregnation by means of liquid or gaseous impregnating agents, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the insulating material layers (2) are made for nonwovens made of plastic or glass fibers permeable to the impregnating agent exist with a material impermeable to the impregnating agent, preferably a plastic, are combined into a common flexible body. 2. Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faservliese (4) mit aus dem für das Tränkmittel undurchlässigen Werkstoff hergestellten Folien kaschiert sind. 2. Insulation according to claim 1, characterized in that the fiber fleece (4) with laminated from the material that is impermeable to the impregnating agent are. 3. Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faservliese mit aus dem für das Tränkmittel undurchlässigen Werkstoff bestehender streichfähiger Masse beschichtet sind. 3. Insulation according to claim 1, characterized in that the nonwovens with the spreadable material made of the material that is impermeable to the impregnating agent Mass are coated. 4. Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faservliese mit dem für das Tränkmittel undurchlässigen Werkstoff imprägniert sind. 4. Insulation according to claim 1, characterized in that the nonwovens are impregnated with the material that is impermeable to the impregnating agent are. 5. Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faservliese spiralförmig aufgewickelt sind. 5. Insulation according to claim 1, characterized in that the nonwovens are spirally wound. 6. Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faservliese in Längsrichtung aufgebracht sind.6. Insulation according to claim 1, characterized in that that the nonwovens are applied in the longitudinal direction.
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DE2149227A1 (en) * 1970-10-01 1972-04-06 Chase Corp electrical tape
US4415761A (en) * 1980-06-06 1983-11-15 Societa Cavi Pirelli Societa Per Azioni Taped electric cable
CN110634614A (en) * 2019-10-30 2019-12-31 江苏亨通线缆科技有限公司 Photoelectric composite cable for 5G base station

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