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Starkstromkabel.
Das Bestreben der heutigen Kabeltechnik, namentlich der Hochspannungskabeltechnik geht dahin, die Papiere, welche in getränktem Zustande die Kabelisolation bilden, möglichst fest auf die Leiter aufzuwiekeln. Wenn nun auch die elektrischen und thermischen Eigenschaften, welche eine solche hart gewickelte Isolation aufweist, ganz besonders günstig sind, so kann man dies von den mechanischen Eigenschaften einer solchen Isolation nicht behaupten. Derartige Kabel sind gegen Biegung recht empfindlich. Dieser Mangel wird bei den schwach isolierten Adern noch nicht sehr empfunden. Adern hingegen, die für hohe Spannungen isoliert sind, welche also grosse Schichtdicke aufweisen, sind in dieser Hinsicht sehr empfindlich, namentlich die noch nicht imprägnierten.
Die Adern müssen während der Fabrikation sehr sorgsam behandelt werden, damit die Isolationspapiere nicht gebrochen werden, da sonst die elektrische Festigkeit der Isolation ganz bedeutend herabgesetzt wird. Solche Adern bieten auch überdies hinsichtlich der Trocknung und Imprägnierung be- trächtliche Schwierigkeiten, da es mit wachsender Schichtdicke immer schwieriger wird, die letzten Reste der Feuchtigkeit aus allen Teilen der Isolation herauszuholen, bzw. alle, also auch die schwieriger zugänglichen Teile der Isolation vollkommen zu troelmen, ohne die leichter zugänglichen einer zu langen thermischen Beanspruchung zu unterwerfen, welche ihnen schadet.
Es ist ferner bekannt, dass die einzelnen Teile des Isolationsquerschnittes eines Hochspannungkabels von der Spannung nicht gleichmässig beansprucht werden, die inneren, dem Leiter näher liegenden Teile haben vielmehr eine bedeutend höhere Beanspruchung zu tragen als die äusseren, dem Bleimantel näher liegenden. Wenn es gelingen würde, die elektrische Beanspruchung im Kabel besser zu vergleichmässigen, so würde man bei gleicher Schichtdicke das Kabel für wesentlich höhere Spannung verwenden können. Heute gibt es bereits eine Reihe von Vorschlägen. So hat man beispielsweise vorgeschlagen, den Kabelquerschnitt durch leitende Schichten zu unterteilen, welchen leitenden Schichten man auf irgendwelche Weise bestimmte Spannungen aufzwingt. Dies gibt jedoch eine nicht unbeträchtliche Komplikation bei der Erzeugung, Spleissung und Inbetriebhaltung der Kabel.
Ein anderer Vorschlag geht dahin, die inneren Schichten aus einem Material zu wählen, welches eine verhältnismässig hohe Dielektrizitätskonstante hat, etwa Guttapercha, während die äusseren Schichten aus einem Material von geringerer Dielektrizitätskonstante etwa Gummi, aufgebaut sein soll. Bei Papierkabeln hat man ferner vorgeschlagen, die Papiere, aus welchen die Isolation zusammengesetzt sein soll, verschieden dicht u. zw. so zu wählen, dass die dem Leiter zunächst liegenden, im getränkten Zustande eine hohe, die weiter aussen liegenden eine niedrigere dielektrische Konstante aufweisen. Dieser Vorschlag bringt jedoch grosse Unannehmlichkeiten bei der Erzeugung mit sich, da verschiedene Isolationsmittel auf Lager gehalten werden müssten, grosse Vorsicht bei der Erzeugung der Kabel angewendet werden muss, damit keinerlei Verwechslung vorkommt usw.
Ausserdem treten jedoch auch an den Grenzschichten, in welchen voneinander verschiedene Materialien aufeinanderstossen, freie Ladungen und im Zusammenhange damit Entladungen auf. Wenn verschieden dichte Papiere gewählt werden, dann ergeben sich schliesslich noch weitere Schwierigkeiten beim Tränken der ohnehin, wie erwähnt, schwer tränkbaren Hochspannungkabel.
Die vorliegende Erfindung stellt nun ein papierisoliertes, getränktes Kabel dar, bei welchem alle diese Schwierigkeiten überwunden werden. Nach der Erfindung wird nämlich nur- der innere, also in Leiternähe liegende Teil der Isolation hart gewickelt, während nach aussen zu weniger fest gewickelt wird.
Derartige Kabel sind sehr gut biegsam, da nur ein Teil der Isolation, u. zw. gerade der innere, also der bei der Biegung am wenigsten beanspruchte, hart gewickelt ist. Sie lassen sich ferner sehr gut tränken,
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aber auch kein nennenswertes Hindernis für die Tränkung der inneren Schichten darbieten. Schliesslich ergibt sich aber auch bei solchen Kabeln eine gleichmässigere Spannungsverteilung im Kabelquerschnitte, weil die inneren Teile der Isolation aus hartgewLkelter, getränkter Papierisolation von etwa
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aufweisen, welche der der Tränkmasse (s = 2'5) näher leigt.
Die Erzeugung derartiger Kabel erfordert schliesslich nicht die Lagerhaltung von verschiedenen Materialien und Papieren, auch lässt sich die Einhaltung der wesentlichen Bedingungen der vorliegenden Erfindung, nämlich der Festigkeit des Aufwickelns, sehr leicht durch entsprechendes Anziehen der Bremsen an den Köpfen der Isoliermaschinen einhalten. Die Erfindung ist natürlich nicht auf Kabel mit getränkter Papierisolation beschränkt, sondern kann überall dort angewendet werden, wo eine gewickelte Isolation in Frage kommt. Auch sind Fälle denkbar, in welchen'zur passenden Spannungsverteilung im Kabelquerschnitte innen die weichere Wicklung und aussen die härtere liegen muss.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Starkstromkabel mit gewickelter Isolation, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Leiter oder den Leitern näher liegenden Teile der Isolation in anderer Dichte aufgewickelt sind als die weiter aussen liegenden.
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Power cables.
The endeavors of today's cable technology, namely high-voltage cable technology, are aimed at winding the papers, which form the cable insulation when saturated, onto the conductors as firmly as possible. Even if the electrical and thermal properties which such a hard-wound insulation have are particularly favorable, this cannot be said of the mechanical properties of such an insulation. Such cables are quite sensitive to bending. This deficiency is not yet very much felt in the weakly insulated veins. On the other hand, cores that are insulated for high voltages, i.e. which have a large layer thickness, are very sensitive in this regard, especially those that have not yet been impregnated.
The cores must be treated very carefully during manufacture so that the insulation paper is not broken, as otherwise the electrical strength of the insulation is significantly reduced. Such cores also present considerable difficulties with regard to drying and impregnation, since the greater the layer thickness, it becomes more and more difficult to get the last remnants of moisture out of all parts of the insulation, or to completely close all parts of the insulation, including the more difficult to access parts dry without subjecting the more accessible ones to excessive thermal stress, which is harmful to them.
It is also known that the individual parts of the insulation cross-section of a high-voltage cable are not evenly stressed by the voltage, the inner parts closer to the conductor have to bear a significantly higher load than the outer parts closer to the lead sheath. If it were possible to better equalize the electrical stress in the cable, the cable would be able to be used for a much higher voltage with the same layer thickness. There are already a number of proposals today. For example, it has been proposed to subdivide the cable cross-section by conductive layers, which conductive layers are imposed certain voltages in some way. However, this is a not inconsiderable complication in the creation, splicing and maintenance of the cables.
Another suggestion is to choose the inner layers from a material which has a relatively high dielectric constant, such as gutta-percha, while the outer layers should be composed of a material with a lower dielectric constant such as rubber. In the case of paper cables, it has also been proposed that the papers from which the insulation should be composed of different densities u. to be selected in such a way that the dielectric constant that is closest to the conductor and in the soaked state has a high dielectric constant, those further outward have a lower dielectric constant. However, this proposal brings with it great inconvenience in the production, since different insulation means would have to be kept in stock, great care must be taken in the production of the cables so that there is no confusion, etc.
In addition, however, free charges and, in connection therewith, discharges also occur at the boundary layers in which different materials collide. If papers with different densities are chosen, there are finally further difficulties when impregnating the high-voltage cables, which, as mentioned, are difficult to impregnate anyway.
The present invention provides a paper-insulated, impregnated cable which overcomes all of these difficulties. According to the invention, only the inner part of the insulation, that is to say that is located near the conductor, is wound hard, while the outside is wound too less tightly.
Such cables are very flexible because only part of the insulation, u. between the inner one, that is, the one that is least stressed during bending, is wound hard. They are also very easy to water,
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but also do not present any significant obstacle to the impregnation of the inner layers. Ultimately, however, even with such cables there is a more even voltage distribution in the cable cross-section because the inner parts of the insulation are made of hard-wrapped, soaked paper insulation of about
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have, which leigt that of the impregnation mass (s = 2'5) closer.
The production of such cables ultimately does not require the storage of various materials and papers, and compliance with the essential conditions of the present invention, namely the strength of the winding, can be maintained very easily by appropriately applying the brakes on the heads of the insulating machines. The invention is of course not limited to cables with impregnated paper insulation, but can be used wherever a wound insulation is possible. Cases are also conceivable in which the softer winding must be on the inside and the harder one on the outside for the appropriate voltage distribution in the cable cross section.
PATENT CLAIMS:
1. Power cable with wound insulation, characterized in that the parts of the insulation which are closer to the conductor or conductors are wound in a different density than those further out.