-
Elektrisches Starkstrom-, insbesondere Hochspannungskabel.
-
Bei elektrischen Hochspannungskabeln hält man vielfach die Isolierung
unter Überdruck, um ihre elektrische Durchschlagsfestigkeit zu erhöhen. Dies gilt
insbesondere für die Kabel, deren Isolierung vollständig oder nahezu vollständig
durch ein Fluidum, beispielsweise ein Gas oder eine isolierende Flüssigkeitygebildet
ist, das den zwischen dem oder den Leitern und dem Mantel durch Abstandhalter aufrechterhaltenen
Raum ausfüllt. Aber auch Kabel, deren Isolierung ganz oder im wesentlichen aus festem
Stoff besteht, beispielsweise aus Bändern oder Folien gewickelt und mit einer isolierenden
Flüssigkeit getränkt oder mit einem Gas gefüllt ist, werden häufig unter Überdruck
gehalten, um eine Ionisierung etwa vorhandener Hohlräume zu verhüten oder bei den
im Betriebe auftretenden Temperaturwechseln die Bildung von Hohlräumen, in denen
es zu einer Ionisierung kommen kann, zu vermeiden. Ganz gleich, ob die Isolierung
unmittelbar unter Druck gesetzt wird, oder ob ein von der Isolierung durch eine
drucknachgiebige Hülle getrenntes Druckmittel, etwa ein Druckgas oder eine Druckflüssigkeit,
zur Erzeugung des Druckes dienen, in allen Fällen muß der das Kabel nach außen abschließende
Mantel dem auf die Isolierung ausgeübten Druck standhalten können.
-
Es ist bekannt, das Kabel zu diesem Zweck in Beton einzugießen i oder
in ein starres Rohr aus Beton oder aus Stahl einzuziehen.
-
Von diesen Ausführungsformen hat sich das Einziehen in ein Stahl-
| rohr in der Praxis am besten bewährt. Es ist dabei allerdings
er-, |
| forderlich, den druckfesten Mantel, der zunächst aus starren
Rohr- |
| stücken zusammengesetzt werden muß, und das eigentliche Kabel |
| zeitlich nacheinander zu verlegen. |
| ! |
Um das Kabel mit dem druckfesten Mantel als Ganzes auftrommeln
und von der Trommel verlegen zu können, sind zahlreiche Bauarten biegsamer druckfester
Kabelmäntel bekannt. Der biegsame Kabelmantel kann hierbei ein Metallmantel sein,
der, wie z. B. ein Mantel aus Aluminium oder aus Stahlblech, selbst hinreichend
druckfest ist. Es kann aber auch beispielsweise ein üblicher
| Bleimantel durch eine darüber aufgebrachte Bewehrung verstärkt |
| sein. Anstelle des Metallmantels kann auch ein hinreichend
dichter |
Mantel aus einem organischen Stoff, z. B. aus Gummi oder aus eine] synthetischen
Kunststoff, wie Polyvinylchlorid, Polyäthylen o. dgl., verwendet sein, der durch
eine Bewehrung verstärkt sein kann. Die Bewehrung besteht hierbei im allgemeinen
aus zwei Lagen aus Drähten oder Bändern aus Stahl oder einem anderen zugfesten Metall,
wie Messing oder Bronze, von denen die eine als eigentliche Druckschutzbewehrung
mit kurzer Schlaglänge gewickelt ist, und die andere, im allgemeinen die äußere
Lage, längs verlaufend angeordnet oder mit großer Schlaglänge verseilt ist, um den
Kabelmantel auch in seiner Längsrichtung zu verstärken, damit er nicht durch den
Innendruck unzulässig gestreckt wird.
-
Soweit der Kabelmantel aus Gummi oder aus einem gummielastischen Kunststoff,
wie z. B. Polyamid, besteht, hat er gleichzeitig die Eigenschaft, daß er schon aufgrund
seines Werkstoffes hoch elastisch dehnbar ist. Er ist daher bei entsprechender Bemessung,
selbst in kreisrunder Querschnittsform, in der Lage, das etwa bei Erwärmung des
Kabels aus der Isolierung austretende Tränkmittel wieder in die Isolierung zurückzudrücken,
ohne daß es hierzu eines besonderen Druckmittels bedarf.
-
Es ist auch schon bekannt, Streifen oder Bänder aus thermoplastischem
oder gummielastischem Werkstoff oder aus Gummi zum Aufbau einer Kabelbewehrung zu
verwenden und hierfür gegebenenfalls noch durch in diese Bewehrungselemente eingebettete
Einlagen höherer Zugfestigkeit zu verstärken. Diese Bewehrungselemente können wiederum
in einer oder in mehreren Lagen mit gleicher oder verschiedener Schlaglänge und/oder
Schlagrichtung auf den Kabelmantel aufgebracht sein. Auch können sie anschließend
durch Schweißen oder Kleben zu einer lückenlosen Hülle vereinigt werden, ctie daher
gleichzeitig
den Kabelmantel darstellen kann. Bestehen dabei die Einlagen aus Glasfasern, z.
B. in Form von Strängen oder in Form von Bändern aus Glasfasergewebe, oder aus einem
anderen Stoff ähnlich geringer Dehnbarkeit, so entsteht ein unelastischer Mantel.
Verwendet man dagegen Einlagen aus hochelastischen zugfesten Stoffen, . B. aus Polyamid,
Polycarbonaten oder Polyurethanen, so ist die innendruckfeste Bewehrung oder Umhüllung
gleichzeitig hochelastisch dehnbar.
-
Ferner lassen sich als innendruckfeste Kabelmäntel an sich oekannte
stranggepreßte Rohre verwenden, die aus thermoplastischem Kunststoff Destehen und
durch in deren Wandung eingepreßte Bewehrungselemente, z. B. aus einem vergleichsweise
wenig dehnbaren Metall, wie Stahl oder Bronze, oder aus einem zugfesten, hochelastisch
dehnbaren Kunststoff, wie Polyamid oder Polyurethan, verstärkt sind. Es ist aber
auch bekannt, den innendruckfesten Mantel eines elektrischen Kabels vollständig
aus einem solchen zugfesten, hochelastisch dehnbaren Kunststoff, z. B. aus Polyamid
oder aus Polyurethan, herzustellen.
-
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Hochspannungskabel,
dessen Isolierung unter Überdruck gehalten wird, und das zum Schutz des Mantels
gegen den Innendruck der Isolierung eine in Isolierstoff eingebettete metallische
Bewehrung besitzt. Die metallische Bewehrung kann aus Draht oder Band, z. B. aus
Stahl, Bronze oder einer hinreichend zugfesten Aluminiumlegierung, aufgebaut sein.
Der die Bewehrungselemente umgebende Isolierstoff kann ein thermoplastischer, insbesondere
ein elastischer Kunststoff sein, wie etwa Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polyamid
oder Polyurethan, ein Polyester oder ein natürlicher oder synthetischer Gummi. Die
bekannten Bewehrungen der beschriebenen Art haben den Nachteil, daß bei Erdschluß,
bei Einleiterkabeln schon im normalen Betrieb, durch die Ströme der Kabelleiter
in den metallischen Bewehrungselementen elektrische Spannungen induziert werden,
die wiederum elektrische Ströme erzeugen, die sich über benachbarte metallische
Leiter oder über die Erde schließen. Diese Ströme können Schäden der verschiedensten
Art, z. B. durch elektrische Korrosion, verursachen. Außerdem sind sie mit elektrische
!
Verlusten verbunden, welche die Wirtschaftlichkeit der Übertragung
ungünstig beeinflussen. Diese Nachteile machen sich naturgemäß bei den Hochspannungskabeln,
auf die sich die Erfindung bezieht, in besonderem Maße bemerkbar, da bei diesen
Kabeln die Erdschlußströme infolge der hohen Betriebsspannung besonders groß werden
können. Außerdem ist es bei diesen Kabeln wegen der Dicke der Aderisolierung besonders
erwünscht, anstelle von Mehrleiterkabeln Einleiterkabel zu verlegen, die man bisher,
um die Induktionsströme in der Bewehrung möglichst klein zu halten, nur unter besonderen
Bedingungen mit einer metallischen Bewehrung ausstatten konnte.
-
Nach der Erfindung lassen sich die geschilderten Nachteile vermeiden.
Erfindungsgemäß sind das oder die metallischen Bewehrungelemente stellenweise unterbrochen
und die Bewehrungselemente bzw. deren Windungen mit engem Abstand nebeneinanderliegend
in den Isolierstoff eingebettet und ihre Unterbrechungsstellen mindestens teilweise
in der Längsrichtung der Bewehrungselemente gegeneinander versetzt. Durch die Unterbrechungsstellen
werden die Bewehrungselemente in einzelne gegeneinander und gegenüber der Umgebung
elektrisch isolierte Teillängen aufgeteilt und so die in der Bewehrung durch die
ströme der Kabelleiter induzierten Spannungen auf einen Bruchteil der bisherigen
Beträge verringert.
-
Andererseits können auch diese kleineren induzierten Spannungen keine
ströme erzeugen, da die einzelnen Teillängen der Bewehrungselemente allseitig vollständig
isoliert sind und sich daher die Stromkreise nicht schließen können. Außerdem läßt
sich dadurch, daß die Unterbrechungsstellen der Bewehrungselemente gegeneinander
versetzt und die Bewehrungselemente selbst mit engem Abstand nebeneinander in den
umgebenden Isolierstoff eingebettet sind, auch erreichen, daß die Bewehrungselemente
schon auf vergleichsweise kurze Längen durch den zwischen ihnen befindlichen Isolierstoff
so fest untereinander verankert werden, daß die Unterbrechungsstellen der einzelnen
Bewehrungselemente keinen bemerkenswerten Abfall der mechanischen Festigkeit der
Bewehrung zur Folge haben.
-
Von besonderer Bedeutung ist die Anordnung nach der Erfindung für
den
zugfesten Teil der Kabelbewehrung, deren Elemente mit großer Schlaglänge verseilt
sind oder, im Grenzfalle, parallel zur Kabelachse liegen, da diese Bewehrungselemente
im wesentlichen parallel zu den induzierenden Kabelleitern verlaufen. Die Anordnung
nach der Erfindung ist aber auch mit Vorteil auf die eigentliche Druckschutzbewehrung
anwendbar, deren Elemente mit kurzer Schlaglänge schraubenlinienförmig gewickelt
sind. Jede dieser beiden Bewehrungsteile kann ein-oder mehrlagig aufgebaut sein.
Außerdem kann die mit kurzer Schlaglänge gewickelte Druckschutzbewehrung auch in
mindestens einer Lage eingängig oder mehrgängig gewickelt sein.
-
Ferner kannju. U. nur eine Druckschutzbewehrung oder nur eine zugfeste
Bewehrung angeordnet sein.
-
Die Art der Einbettung der einzelnen Bewehrungselemente kann verschieden
sein. So können die Bewehrungselemente in einen aus Isolierstoff bestehenden Streifen
oder in ein Band aus Isolierstoff eingebettet sein, die mit kleiner oder großer
Schlaglänge oder achsenparallel auf das Kabel aufgebracht sind. Die Streifen oder
Bänder können anschließend ganz oder teilweise, z. B. in einzelnen Lagen, zu einer
dichten Hülle verklebt oder verschweißt sein.
-
Im Grenzfalle kann z. B. die Druckschutzbewehrung auch aus einem einzigen,
stellenweise unterbrochenen Draht gebildet sein, der, in eine dünnwandige Isolierschicht
eingebettet, in dicht anschließenden Windungen um das Kabel gewickelt ist. In diesem
Falle ist es allerdings unerläßlich, die Isolierschicht dieser Bewehrung durch Verkleben
oder Verschweißen der Windungen zu einer dichten Hülle zu schließen, um sicherzustellen,
daß die einzelnen Windungen des Drahtes durch den sie umgebenden Isolierstoff hinreichend
fest miteinander verbunden sind.
-
Man kann aber auch die Bewehrungselemente in einer oder in mehreren
Lagen unmittelbar in eine oder mehrere rohrförmige Hüllen aus Isolierstoff einbetten,
wobei die Bewehrungselemente wiederum mit kleiner oder großer Schlaglänge oder parallel
zur Kabelachse verlaufen können.
-
Falls der Isolierstoff, in dem die Bewehrungselemente eingebettet
werden, an sich nicht genügend fest an dem Metall der Bewehrungselemente haftet,
werden diese zweckmäßig mit dem Isolierstoff
durch eine Zwischenschicht
verklebt, die sowohl an dem Metall der Bewehrungselemente als auch an dem Isolierstoff
gut haftet.
-
Die Bewehrungshülle nach der Erfindung kann als Bewehrung über einem
Kabelmantel angeordnet sein, der die Kabelseele dicht abschließt, aber selbst weder
druckfest noch zugfest zu sein braucht Ist die Hülle nach der Erfindung oder eine
ihrer Schichten selbst ein dichter rohrförmiger Mantel, so kann sie auch gleichzeitig
den Mantel des Kabels bilden.
-
Die Zeichnung zeigt schematisch in den Fig. 1 bis 4 zwei Ausführungsformen
der Bewehrung nach der Erfindung an dem Beispiel eines Gasinnendruckicabels, teils
in Ansicht, teils im Querschnitt.
-
In den Fig. 1 und 2 bezeichnen 1 den Leiter, 2 die Isolierung und
3 den Mantel des Kabels. Zwischen der Isolierung 2 und dem Mantel 3 ist durch die
Abstandhalter 4 ein Hohlraum 5 gebildet, der mit einem gasförmigen Isoliermittel
unter Druck'gefüllt ist. Über dem Mantel 3 ist schraubenlinienförmig mit kurzer
Schlaglänge ein Band 6 gewickelt, das aus Polyvinylchlorid besteht und mehrere Stahldrähte
7 in kleinem Abstand nebeneinander liegend enthält.
-
Darüber sind mit großer Schlaglänge und in entgegengesetzter Schlagrichtung
Bänder 8 von gleichem Aufbau wie das Band 6 verseilt. Die in die Bänder 6 und 8
eingebetteten Stahldrähte 7 sind jeweils stellenweise unterbrochen. Die Unterbrechungsstellen
9 sind gegeneinander versetzt.
-
In dem Beispiel der Fig. 3 und 4 ist über dem durch die Abstandhalter
4 gebildeten Hohlraum 5 des Kabels ein nahtloser Mantel 10 aus Polyäthylen angeordnet,
in den Stahldrähte 11 mit großer Schlaglänge verseilt eingepreßt sind. Über dem
Mantel 10 ist ein Stahldraht 12, der eine dünnwandige Hülle 13 aus Polyurethan besitzt,
in anschließenden Windungen gewickelt, aie nachträglich zu einer lückenlosen Schicht
14 verschweißt sind. Die Stahldraht-Einlagen 11 und 12 sind wiederum stellenweise
unterbrochen und ihre Unterbrechungsstellen 15 jeweils gegeneinander versetzt.
-
Anstelle der dargestellten runden Bewehrungsarähte können auch mit
Vorteil Drähte von beispielsweise rechteckigem oder quadratischem Querschnitt verwendet
sein.
-
Die Bewehrung nach der Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und
dargestellten Hochspannungskabel beschränkt, sondern auch bei anderen Hochspannungs-und
Starkstromkabeln anwendbar, z. B. bei Hochspannungskabeln, deren Isolierung nicht
unter Druck gehalten wird. Davon abgesehen kann man die Bewehrung nach der Erfindung
auch bei Starkstromkabeln für niedere Gebrauchsspannungen anwenden, und zwar sowohl
bei Einleiter-als auch bei Mehrleiterkabeln.