DE1640260C3

DE1640260C3 - High voltage cables

Info

Publication number: DE1640260C3
Application number: DE19671640260
Authority: DE
Inventors: George S Upper Montclair; Szilard Julius A Westfield; N.J. Eager jun (V.St.A.)
Original assignee: General Cable Corp
Current assignee: General Cable Corp
Priority date: 1966-10-21
Filing date: 1967-10-12
Publication date: 1977-11-10

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Hochspannungskabel mit einem durch spiralförmig geschichtete Wicklungen aus faserigen Bändern aus synthetischen Polymeren isolierten Leiter, einer gewickelten, mit Isolieröl imprägnierten Isolierung, einem den isolierten Leiter umschließenden undurchlässigen Mantel und einem den Mantel unter Druck ausfüllenden isolierenden Strömungsmittel.The invention relates to a high voltage electrical cable with a spiral layered Windings of fibrous tapes of synthetic polymers insulated conductors, one coiled, with Insulating oil impregnated insulation, an impermeable jacket surrounding the insulated conductor and an isolating fluid filling the jacket under pressure.

Mit der zunehmenden Erhöhung der Kabelspannungen erlangen niedrige dielektrische Verluste bzw. Querdämpfungen zunehmende Bedeutung. Die Querdämpfung ist eine direkte Funktion der Dielektrizitätskonstanten, des Verlustfaktors und des Quadrats der Spannung. Ein hoher dielektrischer Verlust in einer Kabelanlage bewirkt eine Verminderung der Leistung, die übertragen werden kann. Da die Dielektrizitätskonstante bei einer gegebenen Art von Isolierung im wesentlichen bei allen Spannungen gleich bleibt, genügt es, für den Moment nur die beiden anderen Faktoren für den dielektrischen Verlust zu betrachten. Somit ist bei einem gegebenen Verlustfaktor der dielektrische Verlust bei 230 kV 2,77mal so groß wie bei 138 kV [(230/138)- - 2,77|; bei 345 kV beträgt er das 6,25fache wie bei 138 kV, und bei 50OkV beträgt er das 13,lfache wie bei 138 kV. Diese Verhältnisse gelten für Kabel gleicher Abmessungen. Praktisch wird jedoch bei sich erhöhender Spannung mehr Isolierung verwendet mit entsprechender Abnahme der Kapazität, so daß die vergleichbaren Verluste bei höheren Spannungen nicht so groß sind wie angegeben, jedoch noch immer sehr viel höher sind als bei niederen Spannungen.With the increasing increase in cable voltages, low dielectric losses or Lateral attenuation of increasing importance. The lateral attenuation is a direct function of the dielectric constant, the dissipation factor and the square of the voltage. A high dielectric loss in a cable system causes a reduction in the power that can be transmitted. Since the dielectric constant essentially the same at all voltages for a given type of insulation remains, it is sufficient for the moment only to add the other two factors for the dielectric loss consider. Thus, for a given dissipation factor, the dielectric loss at 230 kV is 2.77 times as large as at 138 kV [(230/138) - - 2.77 |; at 345 kV it is 6.25 times that at 138 kV, and at 50 okV it is 13.1 times as much as at 138 kV. These relationships apply to cables of the same dimensions. In practice, however, as the voltage increases, more insulation is used with appropriate insulation Decrease in capacity, so that the comparable losses at higher voltages are not are as large as indicated, but are still much higher than at lower voltages.

ίο Das üblicherweise als Kabelisolierung verwendete ölimprägnierte Zellulosepapier hat einen Verlustfaktor in der Größenordnung von etwa 0,25 bis 0,5 % und eine durchschnittliche Dielektrizitätskonstante von etwa 3,7. Es wurden bereits Isolierungen aus ölimprägniertem Zellstoff mit einem Verlustfaktor von nur 0,15 %> und einer Dielektrizitätskonstante von etwa 3,4 hergestellt. Nach den gegenwärtigen Erkenntnissen scheint eine weitere wesentliche Verbesserung dieser Eigenschaften einer Isolierung ausίο That commonly used as cable insulation Oil-impregnated cellulose paper has a loss factor on the order of about 0.25 to 0.5% and an average dielectric constant of about 3.7. There have already been insulation made of oil-impregnated Pulp with a dissipation factor of only 0.15%> and a dielectric constant of about 3.4 made. According to current knowledge, there appears to be another major improvement these properties of insulation

ao imprägniertem Zellstoffpapier unwahrscheinlich.ao impregnated cellulose paper unlikely.

Kommerziell werden Kabel mit einer Isolierung aus öl imprägniertem Zellstoffpapier bis zu Spannungen von 345 kV betrieben. Praktische Versuche haben ergeben, daß solche Kabel für die Übertragung von Spannungen bis vielleicht 400 kV hergestellt werden können. Über dieser Spannung ist es jedoch fraglich, ob die in die Isolierung abgeführte Energie niedrig genug gehalten werden kann, um die Forderungen der Energiebetriebe zu erfüllen. Bei Spannungen über 500 kV, etwa bei 750 kV, ist dieser Energieverlust bei Isolierung aus Zellstoffpapier bestimmt übermäßig und nicht mehr tragbar.Cables with insulation made of oil-impregnated cellulose paper are commercially available up to tension operated by 345 kV. Practical tests have shown that such cables for the transmission of Voltages up to perhaps 400 kV can be produced. Above this tension, however, it is questionable whether the energy dissipated into the insulation can be kept low enough to meet the requirements of the To meet energy companies. At voltages above 500 kV, around 750 kV, this energy loss is at Isolation from cellulose paper is definitely excessive and no longer acceptable.

Um diesen Energieverlust zu reduzieren, wurde vorgeschlagen, andere Isoliermaterialien als Papier aut' Zellulosefasergrundlage zu verwenden. Zum Beispiel wurde vorgeschlagen, synthetische Polymere zu verwenden, von denen eine Anzahl die elektrischen und mechanischen Eigenschaften besitzt, die sie anscheinend für Kabel mit extrem hohen Spannungen geeignet erscheinen lassen. Diese synthetischen Polymere werden normalerweise als Filme mit einer Dicke von 76,2 bis 254 μ geliefert.In order to reduce this energy loss, it has been proposed to use insulating materials other than paper to use cellulose fiber base. For example, it has been suggested to use synthetic polymers too use, a number of which have the electrical and mechanical properties they appear to be seem suitable for cables with extremely high voltages. These synthetic polymers are usually supplied as films between 76.2 and 254 microns thick.

Werden Filme aus synthetischen Polymeren auf einen Kabelleiter in spiralförmigen Lagen aufgewickelt, um eine Wandung von beispielsweise 19 bis 25,4 mm Dicke zu ergeben, so kann die Wandung nicht durch Verfahren imprägniert werden wie sie zur Imprägnierung von aus Faserband bestehenden Isolierwänden ähnlicher Dicke verwendet werden. Die in Frage kommenden Filme können durch Spritzen oder Beschichten mit Harzlösungen, z. B. aus Polyäthylenen, Polykarbonaten, Polyestern usw. hergestellt werden. Diese Filme haben eine homogene oder isotrope Struktur im Gegensatz zum Zellstoffpapier, das aus miteinander verfilzten Fasern aufgebaut ist. Das für die gegenwärtigen Zellulosepapiere für Hochspannungskabel verwendete Isolieröl imprägniert und durchdringt vollständig die Bänder aus Faserpapier und bedeckt die einzelnen Fasern. Die hohe Durch-Schlagsfestigkeit der gegenwärtigen mit Papier-Öl isolierten Hochspannungskabel ergibt sich aus der Unterteilung des Öles in äußerst dünne Schichten, die sich /.wische» den Zcllssofiascrn und zwischen den Schichten der Papierbander bilden. Diese Untcrtcilung des Öles in äußerst dünne Lagen kann offensichtlich bei den stralf übereinander gewickelten undurchlässigen Plastikli'mcn nicht erreicht werden. Die Filme sind etwas dehnbar, und während des Wickel-If films made of synthetic polymers are wound onto a cable conductor in spiral layers, in order to produce a wall of, for example, 19 to 25.4 mm thick, the wall can are not impregnated by processes such as those used for the impregnation of insulating walls made of fiber tape similar thickness can be used. The films in question can be made by spraying or Coating with resin solutions, e.g. B. made of polyethylenes, polycarbonates, polyesters, etc. These films have a homogeneous or isotropic structure in contrast to pulp paper, which is made from is composed of matted fibers. The one for the current cellulose papers for high-voltage cables The insulating oil used impregnates and completely penetrates the strips of fiber paper and covers the individual fibers. The high dielectric strength of the current ones insulated with paper oil High voltage cables result from the division of the oil into extremely thin layers, the /. wipe the key and between the Form layers of paper tapes. This subdivision of the oil into extremely thin layers is obvious cannot be achieved with the impermeable plastic strips wrapped one on top of the other. the Films are somewhat stretchy, and during winding

Vorganges werden sie in die Stoßstellen der darunterliegenden Schicht hinabgezogen.Process, they are in the joints of the underlying Layer pulled down.

In der US-PS 30 77 510 ist ein Hochspannungskabel beschrieben, bei dem die spiralförmig geschichteten Wicklungen aus synthetischen Polymeren die Form faseriger Bänder aus Polyäthylen haben. Damit wir^ das Eindringen des Imprägniermittels erleichtert. Um ein Aufquellen des Polyäthylens durch das Imprägniermittel zu verhindern, wird zugleich vorgeschlagen ein organisches Silikonpolymer als Imprägniermittel zu verwenden, in dem Polyäthylen schlecht lösbar ist.In US-PS 30 77 510 a high voltage cable is described in which the spirally layered Synthetic polymer windings are in the form of fibrous tapes made of polyethylene. So that we ^ facilitate the penetration of the impregnating agent. In order to prevent swelling of the polyethylene by the impregnation agent, is at the same time proposed to use an organic silicone polymer as a waterproofing agent in the polyethylene is difficult to solve.

Ein weiterer Vorschlag geht dahin, daß die Oberflächen der Kunststoffilme angerauht oder geprägt werden, so daß sich Kanäle bilden, durch welche das Imprägniermittel zwischen die aufgewickelten Lagen fließen kann. Ein anderer Vorschlag besteht darin, zusammengesetzte Bänder herzustellen, bei denen ein Kunststoffilm mit Zellulosepapier beschichtet wird oder zwischen zwei Lagen von Zellulosepapier sich befindet, wobei das relativ poröse Zellstoffpapier für die nötigen Kanäle sorgen würde, durch welches das Imprägniermittel fließen kann. Weiter wurde vorgeschlagen, abwechselnde Lagen von Zellstoffpapier und Kunststoffilmen zu verwenden, die sich dann genauso verhalten würden wie ein nach dem zweiten Vorschlag gefertigtes Band.Another suggestion is that the surfaces of the plastic films are roughened or embossed so that channels are formed through which the impregnating agent between the wound layers can flow. Another suggestion is to make composite tapes that use a Plastic film is coated with cellulose paper or is sandwiched between two layers of cellulose paper is located, whereby the relatively porous cellulose paper would provide the necessary channels through which the Impregnant can flow. It has also been proposed to alternate layers of cellulose paper and to use plastic films, which would then behave exactly as one after the other Proposal made tape.

Alle diese Vorschläge besitzen die Nachteile, daß sie mit hohen Kosten verbunden sind und daß in zwei Fällen die Kabelisolierung noch immer das relativ hoch dämpfende Zellulosematerial enthält.All of these proposals have the disadvantages that they are expensive and that they are divided into two Cases the cable insulation still contains the relatively high damping cellulose material.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, diese Nachteile zu oeseitigen und ein Hochspannungskabel zu schaffen, in dem ein poröses Papier zur Anwendung kommt, dessen Luftwiderstand dem der gegenwärtig für die Isolierung von Hochspannungskabeln verwendeten Zellulosepapiere geringer Dichte vergleichbar ist, jedoch nicht deren hohe dielektrische Verluste hat.The object of the invention is to overcome these disadvantages and to provide a high-voltage cable to create, in which a porous paper is used, the air resistance of which is that of the present Cellulose papers used for the insulation of high voltage cables are comparable is, but does not have the high dielectric losses.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die faserigen Bänder aus Bahnen von zufällig angeordneten, feinverteilten, kontinuierlichen Faserfäden aus synthetischen Polymeren bestehen, die hauptsächlich an den Kreuzungspunkten der Fäden verbunden sind.According to the invention, this object is achieved in that the fibrous ribbons are made up of webs of random arranged, finely divided, continuous fiber threads consist of synthetic polymers that are mainly connected at the crossing points of the threads.

Durch die Erfindung werden öl- oder gasgefüllte elektrische Kabel geschaffen, die sich zur Übertragung extrem hoher Spannungen bei genügend geringen elektrischen Verlusten eignen, um den Einsatz solcher Kabel wirtschaftlich zu gestalten. Bei der Erfindung kommt eine faserige papierähnliche Struktur in Bandform zur Anwendung, die aus Polyäthylen hoher Dichte hergestellt ist. Weiter beseitigt das erfindungsgemäße Kabel die Nachteile der schichtweisen Wicklungen von synthetischen Polymerbändern bei elektrischen Hochspannungskabeln dadurch, daß die bisher verwendeten Polymerfilme durch faserige papierähnliche Polymerbänder ersetzt werden, deren Luftwiderstand in der Größenordnung von Zellstoffpapier liegt. Das faserige papierähnliche Band wird vorzugsweise aus Polyäthylen hoher Dichte gefertigt.The invention creates oil- or gas-filled electrical cables that are used for transmission extremely high voltages with sufficiently low electrical losses are suitable for use to make such cables economical. With the invention comes a fibrous paper-like structure in tape form for use made of high density polyethylene. Further eliminates the inventive Cables alleviate the disadvantages of the layered winding of synthetic polymer tapes electrical high-voltage cables in that the previously used polymer films by fibrous paper-like Polymer tapes are replaced, whose air resistance is in the order of magnitude of cellulose paper located. The fibrous paper-like tape is preferably made from high density polyethylene.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemälJen elektrischen Hochspannungskabcls, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der isolierte Leiter bei einer Temperatur von hochstens 50°C im Vakuum getrocknet wird und daß die Isolierung bei der gleichen Temperatur mit Ö! imnräeniert wird.The invention also relates to a method of production of an electrical high-voltage cable according to the invention, which is characterized in that the insulated conductor is at a temperature of at most 50 ° C is dried in a vacuum and that the insulation at the same temperature with Ö! impregnated will.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.In the following the invention on the basis of an exemplary embodiment and with reference to the Drawing explained in more detail.

In dieser zeigtIn this shows

F i g. 1 einen Seitenriß eines kurzen Stückes des erfindungsgemäßen Kabels, wobei die Kabelbestandteile in zunehmend größeren Abständen im Schnitt dargestellt sind, um den Aufbau zu zeigen,F i g. 1 is a side elevation view of a short length of the cable of the present invention, showing the cable components are shown in section at increasingly larger intervals to show the structure,

F i g. 2 einen Querschnitt durch das Kabel der Fig. 1, längs der Linie 2-2.F i g. Figure 2 is a cross-section through the cable of Figure 1 along the line 2-2.

Der Kabelleiter 11 kann von jeder geeigneten Ausführung sein. Als Ausführungsbeispiel ist ein segmentförmiger Hohlleiter gezeigt. Jedes der sechs Segmente ist in der üblichen Weise verseilt. Die Abschirmung des Leiters 12 wird vorzugsweise in der dargestellten Art ausgeführt. Über dem abgeschirmten Leiter liegt die Isolierwand 13, die aus vielen spiralförmigen Wickelschichten von faserigen Bändern besteht, die wiederum aus einer Bahn von zufällig angeordneten, feinverteilten kontinuierlichen Faserfäden aus synthetischem Polymer aufgebaut sind, wobei die Fasern hauptsächlich an den Übergangspunkten der Fäden verbunden sind. Das Band ist ebenso dick wie ein Isolierband aus Zellulosepapier, und die Dicke der Isolierwand wird durch die Spannung bestimmt, für welche das Kabel ausgelegt ist. Zum Zwecke der besseren Darstellung ist in F i g. 1 das äußere Isolierband teilweise abgewickelt dargestellt. Auf die Isolierwand wird der Isolationsschirm 14 aufgebracht. Der äußere Mantel 15 kann jeden geeigneten Aufbau besitzen, z. B. aus Blei ausgeführt sein. Wenn das Kabel in ein mit öl oder Druckgas angefülltes Rohr eingezogen werden soll, kann der fabrikseitig vorgesehene Außenmantel als zeitweiliger Mantel ausgeführt sein, der vom Kabel beim Einziehen in die Rohrleitung abgestreift wird. Die Einzelheiten der Konstruktion des Leiters, der Abschirmschichten und des Mantels können sehr verschieden gestaltet sein.The cable ladder 11 can be of any suitable design. As an exemplary embodiment, a segment-shaped one Waveguide shown. Each of the six segments is stranded in the usual way. The shield of the conductor 12 is preferably carried out in the manner shown. Above the shielded conductor the insulating wall 13, which consists of many spiral wound layers of fibrous tapes which again from a web of randomly arranged, finely divided continuous fiber threads made of synthetic Polymer are built up, the fibers mainly at the transition points of the threads are connected. The tape is just as thick as cellulose paper electrical tape, and the thickness of the Isolation wall is determined by the voltage for which the cable is designed. For the sake of the better Illustration is in FIG. 1 the outer insulating tape is shown partially unwound. On the insulating wall the insulation screen 14 is applied. The outer jacket 15 can be of any suitable construction, z. B. be made of lead. When the cable is pulled into a pipe filled with oil or compressed gas is to be, the factory-provided outer jacket can be designed as a temporary jacket, the is stripped from the cable when it is pulled into the pipeline. The details of the construction of the The conductor, the shielding layers and the jacket can be designed very differently.

Die Dupont Company stellt ein Material aus einer faserförmigen papierähnlichen Struktur in Bogenform her, das aus Polyäthylen hoher Dichte gefertigt ist. Der Werkstoff wird von Dupont als »Spunbonded« bezeichnet (etwa entsprechend »Kleber« oder »Schweißgespinst«), wobei das Wort als Adjektiv benutzt und wie folgt definiert wird: »Ein Fachausdruck für eine faserige Struktur, die aus kontinuierlichen synthetischen Polymerfädeii in einem integrierten Spinn- und Verbindungsverfahren hergestellt wird«.The Dupont Company manufactures a material made from a fibrous paper-like structure in a sheet shape made of high density polyethylene. The material is called "Spunbonded" by Dupont referred to (roughly corresponding to "glue" or "weld web"), with the word as an adjective is used and is defined as follows: »A technical term for a fibrous structure consisting of continuous synthetic polymer threads in an integrated spinning and joining process will".

Das für die Experimente dienende Material, das hier beschrieben wird, wird von Dupont als »Type 822 Series R« bezeichnet. Das Material wiegt 68 g/m² und besitzt eine Stärke von 0,165 mm. Der Durchmesser der Fasern ist mit dem der Fasern von Zellulosepapier vergleichbar, d. h., er liegt in der Größenordnung Mikron. Andererseits besteht das »Spunbonded«- Polyäthylenpapier aus langen, praktisch kontinuierlichen Fasern im Gegensatz zu den kurzen Fasern des Zellstoffpapiers. Die Fasern sind hauptsächlich an den Übergangspunkten der Fäden miteinander versponnen und verbunden, so daß sie ein Band ergeben, das die meisten mechanischen Eigenschaften von Zellulosepapier besitzt und sich weitgehend wie dieses verhält.The material used for the experiments, which is described here, is called "Type 822 Series R" by Dupont. The material weighs 68 g / m ² and is 0.165 mm thick. The diameter of the fibers is comparable to that of the fibers of cellulose paper, ie it is on the order of microns. On the other hand, the "spunbonded" polyethylene paper consists of long, practically continuous fibers in contrast to the short fibers of cellulose paper. The fibers are mainly spun and connected to one another at the transition points of the threads, so that they result in a tape which has most of the mechanical properties of cellulose paper and which largely behaves like it.

Das »Spunbonded«-Papier besteht im wesentlichen aus linear aufgebautem Polyäthylen, und sein Erweichungspunkt liegt bei etwa 110 bis 125 C. Um die Wärmebeständigkeit dieses Bandes zu erhöhen, kannThe "spunbonded" paper consists essentially of linear polyethylene, and its softening point is around 110 to 125 C. To increase the heat resistance of this tape, you can

es chemisch oder elektromagnetisch vernetzt werden. Die chemische Vernetzung erfolgt durch Behandlung mit einem geeigneten organischen Superoxyd. Die elektromagnetische Vernetzung erreicht man dadurch, daß man das Band einer elektromagnetischen Strahlung aussetzt. In beiden Fällen kann die Wärmebeständigkeit durch eine Erhöhung des Erweichungspunktes von etwa 110 bis 125⁰C auf etwa 15O⁰C vergrößert werden.it can be crosslinked chemically or electromagnetically. The chemical crosslinking takes place through treatment with a suitable organic superoxide. Electromagnetic crosslinking is achieved by exposing the tape to electromagnetic radiation. In both cases, the heat resistance can be increased from about 110 to 125 ⁰ C to about 15O ⁰ C by an increase in the softening point.

Ein anderes Mittel zur wirksamen Erhöhung der Wärmebeständigkeit dieses Polyäthylenpapiers besteht darin, es mit einer dünnen Schicht von Zellulosepapier zu lamellieren, welches infolge seiner größeren Formbeständigkeit gegenüber Wärme und Öl das Polyäthylenpapier wirksam verstärkt. Ein aus einem solchen Schichtband aufgebautes Kabel würde, obwohl elektrisch nicht ganz so gut wie ein mit reinem Polyäthylenpapier isoliertes Kabel, noch immer eine Verbesserung gegenüber den anderen Ausführungsformen der vorstehend vorgeschlagenen Schichtverbindungen darstellen, weil es einen geringeren Verlustfaktor und einen sehr geeigneten Luftwiderstand besitzt.Another means of effectively increasing the heat resistance of this polyethylene paper is in laminating it with a thin layer of cellulose paper, which owing to its larger size The polyethylene paper effectively reinforces its dimensional stability against heat and oil. One from one a cable made up of such a layered tape would, although not electrically as good as one with a pure one Polyethylene paper insulated cable, still an improvement over the other embodiments of the laminated joints proposed above because it has a lower loss factor and a very suitable air resistance owns.

Tabelle I zeigt die wichtigen elektrischen und mechanischen Eigenschaften von kommerziell für Hochspannungskabel verwendetem Zellulosepapier, »Spunbonded«-Polyäthylenpapier und anderen ArtenTable I shows the important electrical and mechanical properties of commercial for Cellulose paper, "spunbonded" polyethylene paper and other types are used for high-voltage cables

1515th

25 von synthetischen Polymerpapieren sowie von Papier-Polymerfilmverbindungen. Der Verlustfaktor des »Spunbonded«-Papiers ist äußerst gering und viel niedriger als die der anderen Arten. Gleichzeitig macht der Luftwiderstand dieses Werkstoffes das Material für Anwendungen in Hochspannungskabeln geeignet. Der extrem niedrige Luftwiderstand von Polyäthylen-Terephthalat läßt es für Hochspannungskabel ungeeignet erscheinen, und die Durchschlagsfestigkeit ist gering. Die papierähnliche Struktur von Polyäthylen-Terephthalat und Polyacrylnitril ergibt sich aus den gröberen Fasern, die im Vergleich zu den gut verfilzten Fibern von Mikrongröße aus Zellulosepapier und dem »Spunbonded«-Polyäthylenpapier schlecht verfilzt sind. Der kleine Luftwiderstand und die geringe Durchschlagfestigkeit von ölimprägnierten Polyäthylen-Terephthalat- und den Polyacrylnitril-Papieren sind anscheinend eine Folge dieser beiden Faktoren — grobe Fasern und schlechte Verfilzung. Die Tatsache, daß der Luftwiderstand eines Films aus Zellstoffpapier/Polypropylen unendlich ist, läßt es im Vergleich zum »Spunbonded«-Papier ganz ungeeignet erscheinen, da dies ja bedeutet, daß das ölige Imprägniermittel das Papier nicht radial durchdringen kann, sondern längs zwischen den Schichten hindurchfließen muß und radial lediglich durch die Stoßstellen eindringen kann. 25 of synthetic polymer papers and paper-polymer film compounds. The loss factor of the "spunbonded" paper is extremely low and much lower than that of the other types. At the same time, the air resistance of this material makes it suitable for applications in high-voltage cables. The extremely low air resistance of polyethylene terephthalate makes it unsuitable for high voltage cables, and the dielectric strength is low. The paper-like structure of polyethylene terephthalate and polyacrylonitrile results from the coarser fibers, which are poorly felted compared to the well-matted micron-sized fibers made from cellulose paper and the "spunbonded" polyethylene paper. The low air resistance and the low dielectric strength of oil-impregnated polyethylene terephthalate and polyacrylonitrile papers are apparently a consequence of these two factors - coarse fibers and poor felting. The fact that the air resistance of a film made of cellulose paper / polypropylene is infinite makes it appear completely unsuitable in comparison to "spunbonded" paper, since this means that the oily impregnant cannot penetrate the paper radially, but longitudinally between the layers must flow through and can only penetrate radially through the joints.

Table I.

Wichtige elektrische und mechanische Eigenschaften von Zellstoff- und synthetischen PolymerpapierenImportant electrical and mechanical properties of cellulose and synthetic polymer papers

Eigenschaftcharacteristic Zellstoffcellulose »Spunbonded «-»Spunbonded« - Polyäthylen-Polyethylene Polyacryl-Polyacrylic Papier ausPaper off VerbundpapierComposite paper papierpaper Polyäthylen-Polyethylene Terephthalat-Terephthalate nitrilpapiernitrile paper Zellfaser mitCell fiber with aus Zellstoffpapieimade of cellulose paper Papierpaper Papierpaper PolyäthylenPolyethylene und Polypropylenand polypropylene verkapseltencapsulated filmMovie Dielektrizitätskonstante,Dielectric constant, 3,503.50 2,202.20 2,302.30 3,453.45 2,532.53 2,872.87 100°C100 ° C LeistungsfaktorPower factor 0,270.27 0,050.05 0,260.26 5,605.60 7,977.97 0,170.17 (°/o)bei 100°C(° / o) at 100 ° C VerlustzifferLoss figure 0,950.95 0,110.11 0,600.60 19,319.3 20,320.3 0,490.49 (»/0) bei 100° C(»/ 0) at 100 ° C LuftwiderstandAir resistance 10901090 145145 00 11,511.5 unendlichinfinite unendlichinfinite (Gurley-Sek.)(Gurley sec.) Elastizitätsmodulmodulus of elasticity 0,440.44 0,0360.036 0,2410.241 —- —- 0,820.82 in Spannungin tension (10⁵kp/cm²)(10 ⁵ kg / cm ² ) Gurley^Steife korrigiertGurley ^ stiffness corrected 375375 44,844.8 150150 108108 453453 150150 auf 0,127 mmto 0.127 mm

Die vorstehenden Daten sind von Papieren abgeleitet, die mit einem Isolieröl hoher Güte imprägniert wurden.The above data are derived from papers impregnated with a high quality insulating oil.

Die großen Vorteile des »Spunbonded«-Polyäthylenpapiers gegenüber den anderen Arten ergeben sich aus der Tabelle I. Es besitzt bei weitem die geringste Verlustziffer und gleichzeitig gute mechanische Eigenschaften, wie z. B. Luftwiderstand und Steife. Der höhere Luftwiderstand dieses Bandes erklärt sich aus der Mikrogröße des Faserdurchmessers und der besseren Verfilzung im Vergleich zu allen anderen Arten der gemessenen Papiere, die aus synthetischen Polymeren hergestellt sind, von denen Polyäthylen-Terephthalat und Polyacrylnitril lediglich zwei Beispiele darstellen.The great advantages of the "spunbonded" polyethylene paper over the other types result from Table I. It has by far the lowest loss figure and at the same time good mechanical Properties such as B. Drag and stiffness. The higher air resistance of this tape explains from the micro size of the fiber diameter and the better felting compared to all others Types of measured papers made of synthetic polymers, of which polyethylene terephthalate and polyacrylonitrile are just two examples.

Bei der Herstellung der üblichen Starkstromkabel aus ölimprägnicrtem Papier erfolgt das Trocknen des Papiers vor der Imprägnierung mit Öl in einem Vakuum und vorzugsweise bei Temperaturen über 100°(
Dies ist deshalb erforderlich, weil das Zellstoffpapi
zwischen 1 und 6 °/o Feuchtigkeit enthält, je nach d
Luftfeuchtigkeit, die zur Zeit der Herstellung des K
bels herrscht. Im Gegensatz hierzu ist das »Spu
bonded«-Polyäthylenpapier gegenüber Feuchtigki
unempfindlich und enthält weniger als 0,1 °/o Feuc
tigkeit. Auf Grund dieser Tatsache genügen eine kü
zere Trocknungszeit und eine niedrigere Trocke
temperatur, um jede Oberflächenfeuchtigkeit ausz
trocknen, die sich an der Oberfläche des mit »Spu
bondeda-Polyäthylenpapicr isolierten Kabels befi
den kann. Es genügt eine Vakuumtrocknung η
nachfolgender ölimprägnierung bei 50⁰C. Die V<
arbeitung bei dieser viel niedrigeren als der normalWhen manufacturing conventional power cables from oil-impregnated paper, the paper is dried before impregnation with oil in a vacuum and preferably at temperatures above 100 ° (
This is necessary because the pulp papi
contains between 1 and 6% moisture, depending on d
Air humidity at the time the K
bels prevails. In contrast to this, the »Spu
bonded ”polyethylene paper to Feuchtigki
insensitive and contains less than 0.1 per cent of Feuc
activity. Due to this fact, a kü
Lower drying time and lower dryness
temperature to remove any surface moisture
dry on the surface of the with »Spu
bondeda-Polyäthylenpapicr insulated cable befi
can. Vacuum drying η is sufficient
subsequent oil impregnation at 50 ^° C. The V <
working at this much lower than normal

Temperatur verringert die Wahrscheinlichkeit des Anschwellens des Polyäthylens.Temperature reduces the likelihood of swelling of the polyethylene.

Weiter ergab sich, daß aus »Spunbonded«-Polyäthylenbändern hergestellte Kabel hervorragende mechanische Eigenschaften für die praktische Handhabung besitzen, wie z. B. das Abbiegen. Sie besitzen eine extrem niedrige Verlustziffer, wodurch sie sich für den Betrieb im Bereich von 500 bis 700 kV und vielleicht noch höhere Bereiche eignen. Die Eigenschaften dieser Kabel sind in Tabelle II wiedergegeben. It was also found that made of "spunbonded" polyethylene tapes manufactured cables have excellent mechanical properties for practical handling own such. B. turning. They have an extremely low loss rate which makes them stand out suitable for operation in the range of 500 to 700 kV and perhaps even higher ranges. The properties these cables are shown in Table II.

Table II

Eigenschaften von Kabeln aus Zellstoff- und synthetischen FasernProperties of cables made from cellulose and synthetic fibers

Eigenschaftcharacteristic

Übliches Kabel aus
ZellstoffpapierUsual cable out
Cellulose paper

Verbessertes Kabel aus ZellstoffpapierImproved cellulose paper cable

Kabel aus »Spun-Cable from »Spun-

bonded«-Poly-bonded «-Poly-

äthylenpapierethylene paper

Dielektrizitätskonstante, 100° C
Leistungsfaktor (cos φ) °/o bei 100° C
Verlustziffer °/o bei 100° CDielectric constant, 100 ° C
Power factor (cos φ) ° / o at 100 ° C
Loss coefficient ° / o at 100 ° C

3,403.40 3,303.30 2,202.20 0,280.28 0,160.16 0,040.04 0,950.95 0,530.53 0,090.09

Die unter Verwendung von »Spunbonded«-Poly- 20 »Spunbondedw-Polyäthylenpapiers niedriger sind al«The 20 “spunbonded” polyethylene paper made using spunbonded polythene paper is lower than

äthylenpapier erreichte niedrige Verlustziffer fällt so- sogar die entsprechenden Werte der besseren QualitäEthylene paper reached the low loss rate so even the corresponding values of the better quality fall

fort auf. Dieser Wert wird deshalb erreicht, weil der von Zellstoffpapieren, die für die Herstellung voraway on. This value is achieved because of the cellulose paper used for manufacture

Leistungsfaktor und die Dielektrizitätskonstante des Kabeln für 345 kV Verwendung finden.Power factor and the dielectric constant of the cable for 345 kV are used.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. High voltage electrical cable .ait one by spirally layered windings of fibrous ribbons made of synthetic polymers insulated conductor, a wound insulation impregnated with insulating oil, a den insulated Conductor enclosing impermeable jacket and one filling the jacket under pressure insulating fluid, characterized in that the fibrous ribbons (13) consist of webs of randomly arranged, fine distributed, continuous fiber threads consist of synthetic polymers, mainly are connected at the crossing points of the threads.

2. Electrical high voltage cable according to claim 1, characterized in that the synthetic Polymer fibers are polyethylene fibers.

3. Electrical high-voltage cable according to claim 1, characterized in that the synthetic Polymer fibers are high density polyethylene fibers.

4. Electrical high voltage cable according to claim 1, characterized in that the fiber ribbons (13) consist of essentially linearly arranged polyethylene fibers

5. Electrical high voltage cable according to claim 1, characterized in that the fibrous Tapes (13) are spunbonded tapes made of polyethylene fibers.

6. A method for producing a high-voltage electrical cable according to any one of the claims 1 to 5, characterized in that the insulated conductor at a temperature of at most 50 ° C is dried in vacuo and that the insulation at the same temperature with oil is impregnated.