DE1950921B2 - Verfahren zum herstellen einer umhuellung aus isoliermaterial fuer energiekabelverbindungen - Google Patents

Description

Die Erfindung he/ielu sich auf ein Verfuhren /um Herstellen einer Umhüllung aus isoliermateriul für Verbindungsstellen son Starkstromkabeln in der Form eines s'orgefertiglen Zylinders, der einen sich über die /ylinderlänge erstreckenden, innerhalb des ringförmigen Zylinderquerschniltes von innen nach außen etwa spiralförmig verlaufenden Schlitz aufweist.

Bei einem bekannten Verfahren der vorstehend beschriebenen Art besteht das Isoliermaterial aus einem elastischen Gummi. Der Gumniizylinder wird bei dem bekannten Verfahren entweder in der geschlitzten Form mittels Extruder hergestellt, oder er wird ais ungeschlitzter Hohlzylinder hergestellt und nachträglich geschlitzt. Ein einstückiger, also homogener, elastischer Gumniizylinder hat keinen hohen Isolalioiiswiderstand, und seine Herstellung ist aufwendig, weil für unterschiedliche Zylinderabmessiingen jeweils unierscu'edliche Extruderwerkzeuge erforder- lieh sind. Das nachträgliche spiralförmige Schlitzen des elastischen Materials ist schwierig (britische Patentschrift 406 410).

Es ist auch eine Isolation von Kabelverbindungs-Meilen bekannt, die mit Hilfe von Papierbändern oder einer Kombination aus Papierbändern und -rohren oder mittels eines einzelnen Papierrohres hergestellt wird. Die Papierrolle können auf die Kabelenden vor deren Verbindung miteinander aufgesteckt oder a.'ch gewickelt werden. Das Wickeln von Papierbändern ist zeitraubend, aufgesteckte Rohre bedingen die genaue Eiiihaltui.g vorher festgelegter Masse an der Verbindungsstelle (deutsche Auslegeschrift I 057 677).

Bei Papierwickeln an Verbindungsstellen von mit ölimprägniertem Papier isolierten Starkstromkabeln wird für die Isolierung am Verbindungsort nicht nur beträchtliche Zeit benötigt, sondern während dieser Zeitdauer kann die Isolierung auch leicht Feuchtigkeit aus der Umgebung aufnehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, lin isolierverfahren mit Papierlagen zu schaffen, welch ·. einfach in der Herstellung ist, die zum Verbinde; von Starkstromkabeln benötigte Zeit erheblich verkürzt und die Absorption von Feuchtigkeit verhindert. so daß die dielektrische Festigkeil der Isolierung beträchtlich vergrößert ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß ein/elne Papierlagen übereinanderliegend auf entsprechende I mfangslangen geschnitten und /neinander verschoben /um /v linder geformt werden.

Das eiTmdungsiiemäf'e \ertahren ermöglicht es. an kabcl'.erbindum'.sMelk-n in i.'.n/ester Zeil Papieris( >lieruiiy.en ,ler verschiedensten \biue s-ungen und mn hi'hc! ' -"I.''"Ή-'.viir ii.i/i' l· ¹I n. ohne daß zur Π ι I¹I!;'!." Ίιΐ ν ■. 1 biiid'ni" .null.:! die Verwendung ■ i^{1 v} ! ^; !"it. 'ι 1'K¹I --.Ui ■.. I -.!iiidcin erfordci-IkIi it.

Bi.her ν. urdeii mehl weniger aK 5 Stunden bcnöii"i. um eine Verbindungsstelle eines ölgefüllten .'o IA Kabel, mit Papier /ti isolieren. Hei Verweildiing des neuen Isolierungsverfahreiis erfordert das Aufbringen der Isolierung nunmehr lediglieh clv.a ."· Minuten

I · isi auch bekannt, die < iberlläclie eines Leiters .in dei Verbindungsstelle mil Papierstreifen /u um- ·.'. i. teln. wobei jede /weile, dritte oder vierte Windm ¹J.ige in- einem ölgetränkten Seidenband her- !V'.iel'¹ wird (deuls..-he l'atenisehrift 568 40X).

I >e 111 liciieniiWτ sollen 11.ich einer besonderen Aushildiingsform der Erfindung an der Verbindungsstelle zunächst eine oder mehrere Lagen öliniprägniertcn Papiers um den Kahelkern gewickelt werden, worauf der zylindrische Schichtkörper derart aufgebracht wird, daß das ölimprägnierte Papier den spiralförmig, verlaufenden Schiit/, durchläuft, um anschließend auch um den zylindrischen Schichtkörper gewickelt zu werden. Bei Aufbringung mehrerer zylindrischer Schichtkörper auf die Verbindungsstelle soll in gleicher Weise von dem ölimprägnierten Papierband auch jeweils deren Schlitz ausgefüllt und die einzelnen Schichtkörper sollen von dem Band umhüllt werden.

An Hand der Zeichnungen wird das Vorgehen

bei der Durchführung des erlindungsgemäßen Verfuhreiis erläutert. Es zeigt

E i g. I einen Querschnitt eines Au:.führungsbcispieles einer isolierung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen imaginären Querschnitt zum Zweck des Vergleichs mit der neuen Isolierung,

F i g. 3 ein Diagramm des Feldvektors an den Begrenzungslinien der neuen Isolierung,

F i g. 4 einen Rahmen zum Herstellen der neuen Isolierung,

F i g. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Herstellung der Isolierung an der Verbindungsstelle von Starkstromkabeln,

F i g. 6 die Papierlagen gemäß F i g. 5. nachdem sie in radialer Richtung geschnitten und aufgebogen sind,

F i g. 7 die geschichteten Papierlagen gemäß F i g. 6 in verschobener Form,

F i g. 8 ein anderes Ausführungsbeispiel der neuen Verbindungsstelle,

F i g. 9a und 9b Schnittansichten der Verbindungsstelle gemäß Γ i g. 8.

Gemäß F i g. 1 ist auf einen Kabclkern 1 eine Isolierung gewickelt, die gemäß nachstehender Be-Schreibung geschlitzt ist. In Fig. 1 sind drei Isolierlagen 2a, 2b und Ic dargestellt. Die Lage 2a ist auf den Kabelkern 1 gewickelt und hai eine Schlit/-begrenzungslinie 3«. Die zweite Lage lh ist auf die Lage 2a gewickelt und hat eine Schlitzbegrenzungslinie 3Λ. Die dritte Lage 2c ist um die Lage lh gewickelt und hat eine Schlit/begrenzungslinie 3c. Die von iiihci nach außen etwa spiralförmig vcrlaufende Sclilitzbcgrenzungslinic, beispielsweise die Linie 3i/. ist dadurch erhalten, daß die Isolierung la auf den Kabelkern 1 und außerdem auf sich selbst m der nachstehend erläuterten Weise gewickelt wird.

Ls sei beispielsweise angenommen, daß eine aus

Papier hergestellte zylindrische Isolierung, wie sie in I 1 g. 2 bei 7n dargestellt ist. auf dem Kabclkern I angeordnet ist. in diese eine Schlit/bcgrcnzungslime Aa mil einem Messer in radialer Richtung eingeschnitten ist, eine zweite Isolieiungslinic 2b und eine dritte Isolierungslage 2c über der Fsolierungslage 2a angeordnet sind und ähnliche Bcgrcnzungslinien Ab bzw. 4c in radialer Richtung in die Isolierungslagcn 2b und 2c eingeschnitten sind.

Fs sei nunmehr die Richtung des Feldvektors an den Begrenzungslinien 4a, Ab und Ac betrachtet, wenn eine Spannung angelegt wird. Da die Richtung tics I cldvcktors meistens mit der Richtung der Be-

r>,-, gren/ungslinicn übereinstimmt, ist die dielektrische Festigkeit an den Begrenzungslinien Aa, Ab und Ac minimal, und es ist sehr wahrscheinlich, daß ein Durchschlag an diesen Stellen auftritt.

Die Ikgrenzimgslinicn 3</, 3/) und 3i verlaufen jedoch nicht in radialer Richtung, sondern son innen nach außen spiralförmig, wie dies in Fig.! dargestellt ist, wodurch die dielektrische Festigkeit an den Begrenz ungslinien beträchtlich erhöht wird. Dies wird mit Bezug auf F' i g. 3 erläutert.

Der Feldvektor H₁, der in tangentialer Richtung an der Steile P (deren Abstand von der Mine den Wert .v hat) der in uer Isolierung 2« der Kabelverbindung gebildeten Schlitzbegrenzungslinie 3a verläuft, hat, wenn die Isolierung einen Innearadius ;· und einen Außenradius R hai, den Wert

I'cos 0
.vln( j

Der Vektor E_x in radialer Richtung hat den Wert

E_x =

wobei V die an die Isolierung angelegte Spannung ist.

Demgemäß ist E- --- E._r · cos 0. Da cos 0 kleiner uls 1 ist, isi es möglich, die Durcluchlagsspannung an der Stelle P beträchtlich zu erhöhen. Es ist weiterhin möglieh. 0 9(T an einer Stelle an der Innenseitenelektrode (.v r) zu machen, an der die Feldintensität in radialer Richtung am größten ist, so daß die Komponente des Feldvektors, die parallel /u der Schlitzbegrenzimgslinie ver'iiuft, den Wert Null hat.

F-s sei nun das Verfahren zum Bilden der Isolierung la erläutert, welche die vorgenannte Schlitzbegrenzungslinie 3« hat. Zuerst wird ein Rahmen 5 mit einer Anlegekante für Papierbögen hergestellt, die mit der Auflagefläche für die Papierbögen einen

Winkel einschließt, dessen Tangens gleich -_ ist

(Fig. 4). Dann wird Papier, das in Bögen gleicher Größe mit einer Länge von InR geschnitten ist, in dem Rahmen 5 angeordnet. Die Bögen werden aufeinandergelegt, bis der Stapel eine Dicke von R - r hat. Der überstehende Teil A am linken linde wird dann abgeschnitten. Auf diese Weise wird ein Schichtkörper B mit einer Oberscitenlänge von 2nr und einer Unterscitenlängc von 2.τ/ϊ erhalten.

Fin anderes Verfahren zur Herstellung der hohe rung an der Verbindungsstelle von Starkstromkabeln, bei der jede der zylindrischen Isolierlagen einen sich über die /ylindcrlage erstreckenden, innerhalb des ringförmigen Zylindcrqucrschnittcs von innen nach außen etwa spiralförmigen Schlitz aufweist, wird nachstehend an Hand der F i g. 5, 6 und 7 beschrieben. Hei dieser Ausführungsform wird eine Isolierpapierbahn kontinuierlich auf ein Rohr gewickelt, das einen Außenradius von r hat, bis der Außenradius der Papierwicklung den Wert R hat. Dann wird die erhaltene Papierwicklung in radialer Richtung eingeschnitten (F i g. 5) und aufgebogen, so daß man einen Stapel von Papierbögen mit trapezförmigem Querschnitt erhält, wie dies in F i g. 6 dargestellt ist. Das Trapez b\t eine Oberseitenlänge von 2rr/·, cine L'nterscitenlänge von 2ττ R und eine Höhe von R r.

Jeder Papierbogen wird dann so verschoben, daß ein Stapel von Papierbögen mit einem Querschnitt gebildet wird, wie er in F i g. 7 dargestellt isi. Die

so geschichteten Papierbögen werden dann aul einen

Zylinder gewickelt (Fig. 7), der einen Außenradius

von /· hat, so dah ein zylindrischer Isolator gebildet

wird, der im Querschnitt den spiralförmigen Schlitz

hat. Die auf diese Weise hergestellte Isolierung wird

anschließend getrocknet und mil Öl imprägniert.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel eier

lirli'.Klung werden eine oder mehrere Lagen ölim-

ivägniericn Papiers oder einer Kunststoffolie um den Kabelkern gewickelt, worauf der zylindrische Schichtkörper derart aufgebracht wird, daß das ölimprägi.i'.Tte Papier den spiralförmig verlaufenden Schlitz durchläuft, um anschließend auch um den zylindrischen Schichtkörper gewickelt zu werden. Bei Aufbringung mehrerer zylindrischer Schichtkörper auf die Verbindungsstelle weiden in gleicher Weise von dem ölimprägnierien Papierband auch jeweils deren Schlitze ausgefüllt und die einzelnen

so Schichtkörper von dem Band umhüllt.

Fig. 9 a ist eine Schnittansicht der Verbindungsstelle aus Isolierlagen, die auf ein Starkstromkabel entlang seiner Länge aufgewickelt sind, und F i g. 9b ist eine Querschniltsansicht derselben Verbindungsstelle. In F i g. 9b ist in gestrichelten Linien eine aus ölimprägmertem Papier oder Kunststoffolie bestehende Bahn angedeutet, die auf die Kabelkernoberfläche und die Oberfläche der zylindrischen Schichtkörper gewickelt ist und außerdem den spiralförmigen Schlitz durchläuft. Diese Bahn erleichtert das Aufbringen der zylindrischen Schichtkörper und wirkt ferner dahingehend, die Verbindung, die aus dem Kabelkern und den zylindrischen Schichtkörpern zusammengesetzt ist, kompakt zu machen.

Bei einer Verbindungsstelle eines einadrigen 70-kV-Kabels mit einem LeiterqucschniU von 600 mm², bei der gemäß F i g. 9a (I₁ 49,3 mm, iL 70 mm,

90 mm, /, 280 mm und L 720 mm war

und die ein ölimprägniertes Papier von 0,125 mm Dicke enthielt, ergab sich bei einem Durchschlagtest mit dauernd angelegter Wechselspannung ein Durchschlagswcrt von 225 kV und bei einem Stoßspannungslest ein Durchschlagwert von 580 kV. Diese Durchschlagswerte sind gleich denen, die erhalten werden, wenn an einer Verbindungsstelle das übliche vBandauf-Band«-Wickclverfahrcn angesvcndet wird, oder höher als diese.

Bei dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel läßt sich ein aufgebogener zylindrischer Schichtkörper .50 leicht auf die Verbindungsstelle aufbringen, weil das ölimprägnierte Papier oder die Kunststoffolie zwischen den zylindrischen Schichtkörpern bzw. zwischen dem innersten Schichtkörper und dem Kabelkern angeordnet. j«.t

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Umhüllung aus Isoliermaterial für Verbindungsstellen von Starkstromkabeln in der Form eines vorgefertigten Zylinders, der einen sich über die Zylinderlinse erstreckenden, innerhalb des ringförmigen Zylinderquerschnittes von innen nach außen etwa spiralförmig verlaufenden Schlitz aufweist, d adurch gekennzeichnet, daß einzelne Papitrlagen übereinanderliegend auf entsprechende Umfangslängcn geschnitten und zueinander verschoben zum Zylinder geformt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß iibereinandergeschichtete Papierbögen gleicher Größe, deren Länge gleich ist der Länge, auf die an der Verbindungsstelle die Isolierung ersetzt weiden muß. und deren Breite gleich ist dem Außenumfang des zu formenden Zylinders in einen derart ausgebildeten Rahmen eingelegt werden, daß die eine Kante des Schichtkörpers aus Papier mit dem untersten Papierbogen einen Winkel einschließt, dessen Tangens

gleich - ist. daß darauf der Schichtkörper an

der gegenüberliegenden Kante senkrecht geschnitten wird, worauf der Schichtkörper aus dem Rahmen genommen und in eine zylindrische Gestalt derart gewickelt wird, daß die einzelnen Papierbögen gegeneinander verschoben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Bahn aus Isolierpapier eine Vielzahl von Papierlagen auf ein Rohr aufgewickelt wird, daß die Papierlagen in radialer Richtung durchgeschnitten und aufgebogen werden, so daß ein Schichtkörper von trapezförmigem Querschnitt entsteht, worauf die Lagen de* Schichtkörpers gegeneinander \erschoben werden und der Schichtkörper auf die Kabelverbindungsstelle aufgebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindungsstelle zunächst eine oder mehrere Lagen ölimpräfjnierten Papiers um den Kabelkern gewickeil wird'werden, worauf der zylindrische Schichtkörper derart aufgebracht wird, daß das ölim· prägnierte Papier den spiralförmig verlaufender Schlitz durchläuft, um anschließend auch um der zylindrischen Schichtkörper gewickelt zu werden und daß bei Aufbringung mehrerer /ylindrischei Schichtkörper auf die Verbindungsstelle in gleiche! Weise von dem ölimprägnierten Papierband aucl jeweils deren Schlitz ausgefüllt und die cinzclnei Schichtkörper umhüllt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen