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EP0700057B1 - Längs- und querwasserdichtes Energiekabel - Google Patents

Längs- und querwasserdichtes Energiekabel Download PDF

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Publication number
EP0700057B1
EP0700057B1 EP95109668A EP95109668A EP0700057B1 EP 0700057 B1 EP0700057 B1 EP 0700057B1 EP 95109668 A EP95109668 A EP 95109668A EP 95109668 A EP95109668 A EP 95109668A EP 0700057 B1 EP0700057 B1 EP 0700057B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power cable
band
cable
shield
metallic
Prior art date
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Application number
EP95109668A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0700057A2 (de
EP0700057A3 (de
Inventor
Dietmar Dipl.-Ing. Banowski
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Nexans SA
Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel SA
Alcatel Alsthom Compagnie Generale dElectricite
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/28—Protection against damage caused by moisture, corrosion, chemical attack or weather
    • H01B7/282—Preventing penetration of fluid, e.g. water or humidity, into conductor or cable
    • H01B7/285—Preventing penetration of fluid, e.g. water or humidity, into conductor or cable by completely or partially filling interstices in the cable
    • H01B7/288—Preventing penetration of fluid, e.g. water or humidity, into conductor or cable by completely or partially filling interstices in the cable using hygroscopic material or material swelling in the presence of liquid

Definitions

  • the present invention relates to a longitudinal and cross waterproof electrical power cable with one over a conductor insulation or one above located conductive layer arranged screen metallic wires or ribbons and one as Cross water barrier serving closed metallic Shell in the further layer structure, whereby between the Screen and the metallic shell at least one Moisturizing materials containing tape is provided.
  • the invention has for its object a Possibility to find that allows the screen area an electrical power cable against Seal moisture transmission, as well as additionally to ensure that potential differences in potential between the electrical shield of the power cable and which ensures the cross-water tightness of the cable avoid metallic shells from the start.
  • swellable material band also contains conductive inserts made of metal.
  • the swellable Material ensures local penetration Moisture, e.g. B. after mechanical damage to the Outer shell and the metallic shell. That at Water swelling material closes at the Damage existing cavities and thus prevents further moisture penetration into the Cable interior.
  • Cross helix immediately encloses and above this band the metallic shell, e.g. B. in the form of a overlapping band edges of applied aluminum band, is arranged.
  • the tape used is a swellable material containing and doped with metal particles is.
  • a swellable material containing and doped with metal particles is.
  • source fleeces Layered plastic nonwovens, the layers of which swellable material are constructed or such contain. Swellable masses, for example in powder form, can but those based on cellulose are also those based synthetic materials.
  • Such tapes allow one short-term moisture access to the swellable Material.
  • simple manufacturing process guaranteed and ensures that the cable seal provided materials even after the manufacture of the Cable, transport or its relocation to the Locations are available where there is moisture intrusion effectively block the damage site.
  • the next to the swellable material in the Swellable fleece contained conductive inserts made of metal can, for example, by metal spangles or short Threads, for example made of copper or aluminum be.
  • the usual wall thickness of such swellable nonwovens sure that over the cable length a permanent metallic conductive contact between the metallic shield of the Cable and that used for water resistance metallic shell is ensured.
  • the tape is a swellable Material containing and with metallic threads or Stripe is woven fleece tape.
  • the metallic one Thread or the strip e.g. B. made of aluminum or copper manufactured, runs alternately from one surface of the tape to the other, in addition to the simultaneous, easy contacting of the metallic shield and the metallic shell secures them
  • Embodiment regular cross connections along the entire cable route As with the first Possible potential differences are still embodiment balanced along the cable, special measures to Compensation of potential differences, for example in the socket area, are no longer required.
  • Layer structure of the cable can be such that the swellable material and conductive inserts containing tape runs in the longitudinal direction of the cable. Instead of Of a single volume, it can often be useful to at Cable opposite sides two or more tapes in Let it run longitudinally. This is particularly so then the case if in the manufacturing process on additional Winding devices should be dispensed with.
  • the invention is based on the in the figure as Embodiment shown electrical means or High-voltage cable explained in more detail.
  • Single wire existing conductor 1 of this cable is the So-called inner conductive layer 2, for example from one soot-filled polymer material, extruded.
  • inner conductive layer 2 closes the electrical Insulation 3, for example from a networked Polyethylene, it is covered by the so-called outer conductive layer 4, shown in Embodiment also from a soot-filled conductive polymeric material such as polyethylene or one of his copolymers.
  • a conductive tape 5 over the outer conductive layer 4 arranged, for example by graphite or carbon black made crepe paper tape, optionally in Combination with a swellable nonwoven tape.
  • This conductive Volume 5 serves practically as a cushion layer for the one above located screen 6 from z.
  • copper wires made by a so-called transverse spiral also made of copper are wrapped.
  • moisture band 7 for plugging the screen area and to prevent forwarding at one point in the Cable is used for moisture band 7 according to the invention, also swelling fleece, the by means of, for example, copper or aluminum existing deposits, such as tinsel or threads, are more limited Length or knitted threads or strips, one constant contact between the screen 6 and the over the metallic sheath 8 arranged in the band 7 guaranteed.
  • This metallic shell 8 is for example one on the polyethylene outer jacket 9 facing surface with a copolymer of ethylene or a hot melt coated aluminum tape, whose band edges overlap each other and which in Overlap area are glued together.
  • a copolymer of ethylene or a hot melt coated aluminum tape whose band edges overlap each other and which in Overlap area are glued together.

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Communication Cables (AREA)
  • Building Environments (AREA)
  • Laying Of Electric Cables Or Lines Outside (AREA)
  • Bridges Or Land Bridges (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein längs- und querwasserdichtes elektrisches Energiekabel mit einem über einer Leiterisolierung bzw. einer darüber befindlichen Leitschicht angeordneten Schirm aus metallischen Drähten oder Bändern und einer als Querwassersperre dienenden geschlossenen metallischen Hülle im weiteren Schichtenaufbau, wobei zwischen dem Schirm und der metallischen Hülle mindestens ein bei Feuchtigkeitseinwirkung quellende Materialien enthaltendes Band vorgesehen ist.
Elektrische Kabel für Mittel- oder Hochspannung, bei denen über der Isolierung bzw. einer darauf befindlichen äußeren Leitschicht der Metallschirm in Form von die Kabelseele umfassenden Drähten oder Bändern aufgebracht ist, sind seit langem üblich. Die Drähte oder Bänder werden in der Regel durch eine Bandbewicklung in ihrer Lage fixiert, bevor der Außenmantel durch Extrusion aufgebracht wird. Bei Beschädigung dieser äußeren Schutzhülle, beispielsweise bei der Verlegung oder im Betrieb durch äußere mechanische Einwirkungen, besteht die Gefahr, daß von außen Feuchtigkeit in das Kabel eindringt und entlang der Zwischenräume zwischen den einzelnen Bändern oder Drähten wandert und damit zu Korrosionserscheinungen führen kann. Eingedrungene Feuchtigkeit kann aber auch Anlaß zu Schäden in der Isolierung sein, so daß im Laufe der Zeit etwa durch das sogenannte "watertreeing" verursachte Durchschläge zu erwarten sind.
Da es weiterhin bekannt ist, daß die normalerweise zur Herstellung von Kabelmänteln verwendeten Kunststoffe keine vollständige Diffusionssperre gegen Feuchtigkeit darstellen, hat sich zwischenzeitlich der seit langem bei der Herstellung von Nachrichtenkabeln verwendete sogenannte Schichtenmantel in Form einer die Kabelseele rohrförmig umschließenden und an den Kanten verschlossenen Metallfolie durchgesetzt, die mit dem Außenmantel verklebt ist. Diese Maßnahme schützt zwar das unbeschädigte Kabel im ungestörten Normalbetrieb, die Schichtenmantelkonstruktion verhindert aber nicht einen Wassereintritt und eine Fortleitung der Feuchtigkeit längs der Kabelachse im Störungsfall, wenn dieser Feuchtigkeitsschutz durch Einwirkung äußerer Kräfte an einer Stelle zerstört wird.
In die von den Schirmdrähten oder Bändern gebildeten Zwischenräume der Abschirmung Quellpulver einzubringen, hat zwar zur Folge, daß durch Aufnahme der Feuchtigkeit im Schadensfall dieses Quellpulver den Bereich eingedrungener Feuchtigkeit abstopft, die Füllung des Schirmbereiches mit Quellpulver bringt jedoch einen erheblichen Montageaufwand mit sich, wenn Muffen am Kabel gesetzt oder Verbindungsstellen hergestellt werden müssen. Bei der Herstellung des Kabels sind darüber hinaus besondere Vorrichtungen zur Quellpulveraufbringung erforderlich, aus Gründen der Arbeitssicherheit bedarf es zusätzlicher Absaugvorrichtungen für überschüssiges Quellpulvermaterial. Bei der bereits angesprochenen Kabelmontage führt das freigelegte Quellpulver beim Absetzen des Kabels unter Einwirkung von Feuchtigkeit, insbesondere der Luftfeuchtigkeit, wenn die Montage im Freien erfolgt, durch das gelartige Aufquellen des Pulvers zu erschwerten Montagebedingungen.
Aus der DE-A-3 005 875 ist es bekannt, zur Herstellung einer ständigen elektrischen Verbindung zwischen äußerer Leitschicht und Schirmdrähten unterhalb des Schirms eine Lage aus leitfähigen, quellfähigen Bändern anzuordnen. Im weiteren Schichtenaufbau ist über dem Schirm eine geschlossene Lage aus quellfähigen Bändern sowie darüber eine für die Querwasserdichtigkeit des Kabels erforderliche metallische Hülle vorgesehen. Die Anordnung der geschlossenen Lage quellfähiger Bänder zwischen Schirm und metallischer Hülle macht zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um beim Betrieb des Kabels erzeugte elektrische Potentialdifferenzen zwischen dem Schirm des Kabels und der im Schichtenaufbau in der Regel unmittelbar unter dem Außenmantel befindlichen metallischen Hülle zu vermeiden bzw. auszugleichen. Ein solcher Ausgleich muß dann in der nächstliegenden Muffe oder Verbindungsstelle erfolgen, was dort einen zusätzlichen Montageaufwand erfordert.
Die Anordnung elektrisch leitfähiger Quellvliese zwischen Leitschicht und Schirmdrähten eines Starkstromkabels ist ebenfalls in der DE-U-9 208 880 beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, die es erlaubt, den Schirmbereich eines elektrischen Energiekabels gegen Feuchtigkeitsweiterleitung abzudichten, sowie zusätzlich dafür zu sorgen, daß mögliche Potentialdifferenzen zwischen dem elektrischen Schirm des Energiekabels und der die Querwasserdichtigkeit des Kabels sicherstellenden metallischen Hülle von vornherein unterbleiben.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß das zwischen dem Schirm und der metallischen Hülle angeordnete, quellfähiges Material aufweisende Band zudem leitfähige Einlagen aus Metall enthält. Das quellfähige Material sichert eine örtliche Begrenzung eingedrungener Feuchtigkeit, z. B. nach mechanischer Beschädigung des Außenmantels sowie der metallischen Hülle. Das bei Wasserzutritt quellende Material verschließt an der Schadensstelle vorhandene Hohlräume und verhindert damit ein weiteres Eindringen von Feuchtigkeit in das Kabelinnere. Die leitfähigen Einlagen aus Metall sichern einen ständigen elektrisch leitenden Kontakt zwischen dem Kabelschirm und der metallischen Hülle, wenn das Band die Schirmdrähte bzw. -bänder oder eine darauf aufgebrachte Querwendel unmittelbar umschließt und über diesem Band die metallische Hülle, z. B. in Form eines mit überlappenden Bandkanten aufgebrachten Aluminiumbandes, angeordnet ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in Durchführung der Erfindung das verwendete Band ein quellfähiges Material enthaltendes und mit Metallpartikeln dotiertes Vliesband ist. Die Basis solcher sogenannter Quellvliese bilden Kunststoff-Schichtvliesstoffe, deren Lagen aus quellfähigem Material aufgebaut sind oder solches enthalten. Quellfähige Massen, etwa in Pulverform, können solche auf Cellulosebasis sein aber auch solche auf Basis synthetischer Werkstoffe. Solche Bänder ermöglichen einen kurzfristigen Feuchtigkeitszutritt zu dem quellfähigen Material. Darüber hinaus ist durch den Einbau des quellfähigen Materials in solchem Bandmaterial ein einfacher Fertigungsablauf gewährleistet und sichergestellt, daß die zur Abdichtung der Kabelseele vorgesehenen Materialien auch nach der Herstellung des Kabels, dem Transport oder seiner Verlegung noch an den Stellen vorhanden sind, wo sie bei Feuchtigkeitseinbruch wirksam die Abstopfung der Schadensstelle bewirken.
Die neben dem quellfähigen Material in dem Quellvlies enthaltenen leitfähigen Einlagen aus Metall können beispielsweise durch Metallflitter oder kurze Fäden, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium, gebildet sein. Die übliche Wandstärke solcher Quellvliese stellt sicher, daß über die Kabellänge ein ständiger metallisch leitfähiger Kontakt zwischen dem metallischen Schirm des Kabels und der zur Querwasserdichtigkeit herangezogenen metallischen Hülle sichergestellt ist.
Eine andere vorteilhafte Variante erfindungsgemäßer Ausführungsformen ist die, daß das Band ein quellfähiges Material enthaltendes und mit metallischen Fäden oder Streifen durchwirktes Vliesband ist. Der metallische Faden oder der Streifen, z. B. aus Aluminium oder Kupfer hergestellt, verläuft abwechselnd von einer Oberfläche des Bandes zur anderen, neben der gleichzeitigen, problemlosen Kontaktierung des metallischen Schirmes sowie der metallischen Hülle sichert diese Ausführungsform regelmäßige Querverbindungen längs der gesamten Kabelstrecke. Wie auch bei der ersten Ausführungsform werden mögliche Potentialdifferenzen noch längs des Kabels ausgeglichen, besondere Maßnahmen zum Ausgleich von Potentialdifferenzen etwa im Muffenbereich, sind nicht mehr erforderlich.
Die Anordnung des erfindungsgemäßen Bandes im Schichtenaufbau des Kabels kann so getroffen sein, daß das quellfähiges Material und leitfähige Einlagen enthaltende Band in Kabellängsrichtung verläuft. Anstelle eines einzigen Bandes kann es oft zweckmäßig sein, an im Kabel gegenüberliegenden Seiten zwei oder mehr Bänder in Längsrichtung verlaufen zu lassen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn im Fertigungsprozeß auf zusätzliche Wickeleinrichtungen verzichtet werden soll.
Man kann aber auch so vorgehen, daß das quellfähige Materialien und leitfähige Einlagen enthaltende Band wendelförmig den Schirm umgibt. Eine solche Bewicklung kann in Form einer geschlossenen Lage aufgebracht werden, man kann aber auch zwei Bänder jeweils gegenläufig und mit Abstand auf die Schirmung des elektrischen Kabels aufbringen, so daß sich als Bild eine sogenannte Kreuzwendel ergibt. Welche Form des Aufbringens auch gewählt wird, entscheidend ist, daß neben der Abstopfung durch eingelagertes quellfähiges Material eine ständige elektrische Verbindung zwischen dem Schirm und der die Querwasserdichtigkeit bewirkenden metallischen Hülle längs des Kabels sichergestellt ist.
Die Erfindung sei anhand des in der Figur als Ausführungsbeispiel dargestellten elektrischen Mittel- oder Hochspannungskabels näher erläutert.
Auf den z. B. aus miteinander verseilten oder verwirkten Einzeldrähten bestehenden Leiter 1 dieses Kabels ist die sogenannte innere Leitschicht 2, beispielsweise aus einem rußgefüllten Polymermaterial, aufextrudiert. An diese innere Leitschicht 2 schließt sich die elektrische Isolierung 3 an, beispielsweise aus einem vernetzten Polyethylen, sie wird abgedeckt von der sogenannten äußeren Leitschicht 4, im dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls aus einem rußgefüllten leitfähigen polymeren Material, wie Polyethylen oder eines seiner Copolymere.
Über der äußeren Leitschicht 4 ist ein leitfähiges Band 5 angeordnet, beispielsweise ein durch Graphit oder Ruß leitfähig gemachtes Kreppapierband, gegebenenfalls in Kombination mit einem Quellvliesband. Dieses leitfähige Band 5 dient praktisch als Polsterschicht für den darüber befindlichen Schirm 6 aus z. B. Kupferdrähten, die von einer sogenannten Querleitwendel ebenfalls aus Kupfer umwickelt sind. Zur Abstopfung des Schirmbereiches und zur Verhinderung einer Fortleitung an einer Stelle in das Kabel eingedrungener Feuchtigkeit dient das erfindungsgemäß ausgebildete Band 7, auch Quellvlies, das mittels seiner beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium bestehenden Einlagen, wie Flitter oder Fäden begrenzter Länge oder eingewirkter Fäden oder Streifen, eine ständige Kontaktierung zwischen dem Schirm 6 und der über dem Band 7 angeordneten metallischen Hülle 8 gewährleistet. Diese metallische Hülle 8 ist beispielsweise ein an der dem Polyethylen- Außenmantel 9 zugekehrten Oberfläche mit einem Copolymer des Ethylens oder einem Schmelzkleber beschichtetes Aluminiumband, dessen Bandkanten einander überlappen und die im Überlappungsbereich miteinander verklebt sind. Bei der Extrusion des Polyethylens des Außenmantels erfolgt nach Aufschmelzen der Beschichtung des Aluminiumbandes und Wiedererhärten nach dem Erkalten eine dauerhafte Verbindung mit dem Außenmantel.

Claims (6)

  1. Längs- und querwasserdichtes elektrisches Energiekabel mit einem über einer Leiterisolierung (3) bzw. einer darüber befindlichen Leitschicht (4) angeordneten Schirm (6) aus metallischen Drähten oder Bändern und einer als Querwassersperre dienenden geschlossenen metallischen Hülle (8) im weiteren Schichtenaufbau, wobei zwischen dem Schirm (6) und der metallischen Hülle (8) mindestens ein bei Feuchtigkeitseinwirkung quellende Materialien enthaltendes Band (7) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (7) leitfähige Einlagen aus Metall enthält.
  2. Energiekabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (7) Metallflitter oder -fäden begrenzter Länge enthält.
  3. Energiekabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (7) mit metallischen Fäden oder Streifen durchwirkt ist.
  4. Energiekabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (7) in Kabellängsrichtung verläuft.
  5. Energiekabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (7) den Schirm (6) wendelförmig umgibt.
  6. Energiekabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Bänder (7) den Schirm (6) in Form einer Kreuzwendel umgeben.
EP95109668A 1994-09-02 1995-06-22 Längs- und querwasserdichtes Energiekabel Expired - Lifetime EP0700057B1 (de)

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DE4431221A DE4431221A1 (de) 1994-09-02 1994-09-02 Längs- und querwasserdichtes Energiekabel

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EP0700057A2 EP0700057A2 (de) 1996-03-06
EP0700057A3 EP0700057A3 (de) 1996-10-09
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ES (1) ES2125521T3 (de)
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