DE2133453B1

DE2133453B1 - METHOD FOR MANUFACTURING HIGH AND HIGH VOLTAGE ELECTRICAL CABLES

Info

Publication number: DE2133453B1
Application number: DE19712133453
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl-Phys Justus
Original assignee: Felten and Guilleaume Kabelwerke GmbH
Current assignee: Felten and Guilleaume Kabelwerke GmbH
Priority date: 1971-07-06
Filing date: 1971-07-06
Publication date: 1973-01-04

Description

Nach einem bekannten Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Hochspannungskabels für Gleich-oder Wechselstrom (deutsche Offenlegungsschrift 1490173) werden als Dielektrikum Isolierstreifen aus Kunststoff auf den Leiter aufgebracht, die voneinander durch dünne, durchlässige Isolierlagen in Form von Einzelfäden, Geweben, Umklöppelungen od. dgl. getrennt sind, und das geschichtete, feste Dielektrikum wird mit einem trockenen, inerten Gas gefüllt. Als Füllgas kann beispielsweise Stickstoff, Schwefelhexafluorid oder auch Fluorkohlenwassërstoff bzw. ein Gemisch sole her und ähnlicher Gänse verwendet werden, das unter einem Druck im Bereich von 2 bis 50 atü eingebracht wird. Kabel dieser Art sind sehr umständlich herzusteilen und wegen des relativ geringen Druckes des Isoliergases für sehr hohe Spannungen von mehr als 100kV hicht ver wendbar. Auch ist die insbesondere bei der Überträgung großer Leistungen erforderliche Wärmeabfuhr bei einem solcheri Kabel relativ gering, nebst der Ge; fahr der Ionisierung im Bereich der Stoßfugeü der leitfähigen Feldbegrenzung. According to a known method for producing an electrical High-voltage cable for direct or alternating current (German Offenlegungsschrift 1490173) insulating strips made of plastic are applied to the conductor as a dielectric, separated from each other by thin, permeable insulating layers in the form of individual threads, Fabrics, braiding or the like. Are separated, and the layered, solid dielectric is filled with a dry, inert gas. For example, nitrogen, Sulfur hexafluoride or fluorocarbon or a mixture of brine and similar geese are used which is introduced under a pressure in the range of 2 to 50 atmospheres. cable of this type are very cumbersome to produce and because of the relatively low pressure of the insulating gas cannot be used for very high voltages of more than 100kV. The heat dissipation required, in particular, when transmitting large powers with such a cable relatively small, in addition to the Ge; drive the ionization in the area the butt joint of the conductive field delimitation.

Es ist auch ein Herstellungsv erfahren für Kabel bekannt (französische Patentschrift 1 ~084096), bei dem in das aus einem isolierenden, thermbplastisehen Material bestehende Dielektrikum beim Strangpressen Gas hineingedrückt wird, welches nach dem Austritt aus der Düse expandiert, so daß die Kunststoffisolierung Gasblasen unbestimmter Gr ße und Anordnung enthält; Dabei wurde als nachteilig enlpfunden, daß Weder die mechanisChe Festigkeit noch die Elgenschafteii einer solchen Isolierung über die ganze Länge des Kabels konstant sind. Der tntscheidende Nachteil einer solchen Isolierung aus geschäumtem Kunststoff ist jedoch der relativ geringe Druck des Isoliergases, das zwar vor dem Extrudieren unter einem relativ hohen Druck in die erhitzte thermoplastische Masse eingebracht wird, jedoch nach dem Extrudieren expandiert, wobei der Druck auf einen geringen Wert abfällt. There is also a known manufacturing method for cables (French Patent specification 1 ~ 084096), in which in the from an insulating, thermbplastisehen Material existing dielectric is pressed in during extrusion, which after exiting the nozzle expands, so that the plastic insulation gas bubbles contains indefinite size and arrangement; It was found to be disadvantageous that neither the mechanical strength nor the properties of such an insulation are constant over the entire length of the cable. The main disadvantage of a However, such insulation from foamed plastic is the relatively low pressure of the insulating gas, which, although under a relatively high pressure in the heated thermoplastic mass is introduced, but after extrusion expands, the pressure dropping to a low value.

Ein ähnliches bekanntes Verfahren (französische Patentschrift 1 369 705) sieht vor, daß in die aus einem thermoplastischen oder auch härtbaren Kunst-Stoff bestehende Isolierung eines Hocfrspannungskabels bei der Herstellung ein isolierendes Gas unter einem Druck eingebracht wird, der in Abhängigkeit von der mechanischen Festigkeit des Kunststoffes so hoch wie möglich gewählt wird. A similar known process (French patent 1 369 705) provides that in the made of a thermoplastic or hardenable synthetic material existing insulation of a high voltage cable in the manufacture of an insulating one Gas is introduced under a pressure that depends on the mechanical Strength of the plastic is chosen as high as possible.

Dabei ist in einer Anwendungsform dieses bekannten Verfahrens vorgesehen, daß das die schaumstoffartige Isolierung eines derart herzustellenden Kabels bildende Kunststoff-Gas-Gemisch zunächst in ein feststehendes erwärmtes Rohr extrudiert und darin ausreichend lange geführt und zusammengehalten wird, bis der extrudierte Kunststoff erstarrt ist, in weichem Zustand er einem Druck der Gaseinschlüsse von etwa 10 bis 15 atü standzuhalien vermag, wenn die diese enthaltenden Hohlräume sehr klein dimensioniert sind. Auf die bereits erhärtet aus dem erwärmten Rohr austretende Schaumstoff-Isolierung kann überdies ein herkömmlicher Metallmantel z. B. It is provided in one application of this known method, that this forms the foam-like insulation of a cable to be produced in this way Plastic-gas mixture is first extruded into a fixed, heated tube and is guided and held together for a long enough time until the extruded plastic is solidified, in the soft state it has a pressure of the gas inclusions of about 10 to Can withstand 15 atmospheres if the cavities containing them are very small are. On the already hardened foam insulation emerging from the heated pipe can also be a conventional metal sheath z. B.

aus Aluminium aufgebracht werden.made of aluminum.

Da jedoch die mechanische Festigkeit der hierfür in Betracht gezogenen Kunststoffe, wie Polyäthylen, Polystyrol oder auch gewisse härtbare Kunstharze, nicht sehr groß ist, besteht keine Möglichkeit der unmittelbaren Anwendung höherer Gasdrücke von mehr als 20, z. B. 50 oder 100 atü, wie sie nach den Erkenntnissen des Faschen'schen Gesetzes über die erhöhte elektrische Durchschlagsfestigkeit hoher komprimierter Gase wünschenswert wäre, es sei denn unter der Voraussetzung eines difundierbaren Werkstoffes - nachträglich von außen z. B. in einem geschlossenen Druckgefäß oder nach dem Verlegen des Kabels in druckfeste und gasdichte Stahlrohre od. dgl. However, since the mechanical strength of the considered for this Plastics such as polyethylene, polystyrene or certain curable synthetic resins, is not very large, there is no possibility of applying higher ones directly Gas pressures greater than 20, e.g. B. 50 or 100 atmospheres according to the findings of Faschen's law about the increased dielectric strength higher Compressed gases would be desirable unless one diffusible material - subsequently from the outside z. B. in a closed Pressure vessel or after laying the cable in pressure-resistant and gas-tight steel pipes or the like

Neben dem im obigen erläuterten Nachteil einer begrenzten Druck anwendung in bezug auf das einge- brachte Isoliergas, die zu einer schaunistoffartigen, gäsgetiänlCten Isolierung der auf diese bekannte Weise hergestellten Kabel führt, wird aber wegen der geringen Wärineabfuhr auch als sehr nachteilig empfinden, daß sich mit dem bekannten Verfahren die räumliche Ausdehnung der gasgefüllten Hohlräume der Kabelisolierung nur wenig oder gar nicht beeinflüssen läßt. Bekanntlich ist bei für den Transport großer Energiemengen bestim3nten elektrischen Kabeln eine ausreichende Wärmeabfuhr ein wesentliches Erfordëinnis, da Sonst zufolge der ohmschen Verluste im Leiter sowie der dielektrisChen Verluste in der Isolierung ein Wäniiestäu auftritt, der zur Eier; störung des Kabels, z. B. durch Wärmedurchschlåg, führen kann. Zuletzt sei auf die Umständliclikeit sowie den großen Platzbedarf dieses Verfahrens, bedingt durch die Länge des verwendeten Rohres, verwiesen, die sich aus dem Erfordernis der Erstarrung des Kunstsroffes durch Wärmeentzug bei gleichieiti; ger äußerer Erwärmung des Rohres ergibt und äuf das aus Gründen der Wirtschaftlichkeit nicht minder wichtige Erfordernis einer vereinfachten Herstellung solcher für hohe und höchste Betriebsspannungen bestimmter Kabel, welches Bedürfnis mit den bisher bekannten Kabelherstellungsverfahren nicht in ausreichendem Maße befriedigt werden kann. In addition to the disadvantage of a limited pressure application explained above in relation to the brought insulating gas, which led to a glass fabric-like, gas-covered Insulation of the cables produced in this known way leads, but is due to The low heat dissipation also feel very disadvantageous that with the known Process the spatial expansion of the gas-filled cavities in the cable insulation has little or no influence. It is well known that for the transport With large amounts of energy, electrical cables must have adequate heat dissipation an essential requirement, otherwise due to the ohmic losses in the conductor as well as the dielectric losses in the insulation a heat build-up occurs to eggs; disturbance of the cable, e.g. B. by Wärmedurchschlåg, can lead. Last is due to the inconvenience and the large space requirement of this process referenced by the length of the pipe used, resulting from the requirement the solidification of the plastic due to the extraction of heat at the same time; ger external warming of the pipe gives and auf that which is no less important for reasons of economy Requirement for a simplified production of those for high and extremely high operating voltages certain cables, which need with the previously known cable manufacturing processes cannot be satisfied to a sufficient degree.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein wesentlich vereinfachtes Herstellungsverfahren für mit einer druckgasgefüllte Hohlräume aufweisenden Kunststoffisolierung versehene Kabel anzugeben, die für den Betrieb mit sehr hohen Spannungen von mehr als 100kV geeignet sind, wobei sich sowohl der Druck des die Hohlräume der Kabelisolierung ausfüllenden Gases als auch die räumliche Ausdehnung dieser Hohlräume, unabhängig von der mechanisehen Festigkeit des hierbei verwendeten Kunststoffes, im Einklang mit den zu erwartenden betrieblichen Erfordernissen bestimmen läßt. The invention is therefore based on the object of a significantly simplified Manufacturing process for plastic insulation with pressurized gas-filled cavities to indicate provided cables that are designed to operate at very high voltages of more than 100kV are suitable, whereby both the pressure of the cavities of the cable insulation filling gas as well as the spatial expansion of these cavities, independently of the mechanical strength of the plastic used here can be determined with the expected operational requirements.

Diese Aufgabe läßt sich mit einem Verfahren der eingangs umrissenen Art lösen, bei welchem erfindungsgemäß der metallische Mantel zugleich mit dem Strang der Isolationsschicht jedoch mit gegenüber dessen Querschnittsabmessungen merklich größeren Innendurchmesser extrudiert wird, und das Material der Isolationsschicht, bei sogleich einsetzender Kühlung des Mantels, für eine zur Bildung der Hohlräume und zum Einbringen des Mediums, z. B. This task can be accomplished with a method of the initially outlined Solve type in which according to the invention the metallic jacket at the same time with the strand the insulation layer, however, with its cross-sectional dimensions noticeably larger inner diameter is extruded, and the material of the insulation layer, when cooling of the jacket starts immediately, for one to form the cavities and for introducing the medium, e.g. B.

einem Isoliergas oder einer kühlenden Flüssigkeit, in diese ausreichende Zeitspanne auf einer Temperatur, bei welcher es noch plastisch verformbar ist, gehalten und bei der Bildung der Hohlräume bis zur Anlage an der Mantelinnenfläche gedrückt wird.an insulating gas or a cooling liquid, in this sufficient Period of time at a temperature at which it is still plastically deformable, held and pressed during the formation of the cavities until it rests on the inner surface of the jacket will.

Mit Hilfe dieses sehr wirtschaftlichen Verfahrens lassen sich auf einfache Weise Starkstromkabel der eingangs umrissenen Art herstellen, deren aus einem Künststoff gebildetes Dielektrikum mit einem Druckme'dium, wie insbesondere gasgefüllte Hohlräume großer Ausdehnung aufweist. Diese Hohlräume köhnen sich mit einem Querschnitt von einigen, z.- B. 5, 10 oder mehr Millimetern, bei Anwendung von nachstehend näher erläuterten Maßnahmen, über eine beliebige Länge, z. B. ein Mehrfaches der Querschnittsabmessung oder auch über eine gesamte Fertigungslänge eines solchen Kabels erstrecken, entsprechend den für den jeweiligen Zweck zu berücksichtigenden Erfordernissen erhöhter Wärmeabfuhr durch erhöhte Konvektion des Isoliergases. Als solches kann z. B. With the help of this very economical process you can get on simple way to produce power cables of the type outlined at the outset, from which a plastic formed dielectric with a Druckme'dium, such as in particular Has gas-filled cavities of great expansion. These cavities coexist with a cross section of a few, e.g. 5, 10 or more millimeters, when used of measures explained in more detail below, over any length, e.g. B. a A multiple of the cross-sectional dimension or even over an entire production length of such a cable, according to those to be considered for the respective purpose Requirements for increased heat dissipation through increased convection of the insulating gas. as such can e.g. B.

Stickstoff Sehwefelhexafluorid od. dgl. oder auch ein Luft-Gas-Gemisch mit einem Anteil von wenigstens 80 O/o eines Gases oder Gemisches von Gasen, dessen bzw. deren kritischer Punkt unter - 200 C liegt, in Betracht gezogen werden. Dabei kann der Druck dieses Gases so hoch gewählt werden, wie dies unter Berücksichtigung der Erkenntnisse des Paschen'schen Gesetzes, entsprechend den zu erwartenden Betriebsbedingungen erforderlich ist, und kann, bei entsprechender Bemessung des metallischen Mantels, jeden beliebigen Wert bis weit über 100 atü betragen.Nitrogen, sulfur hexafluoride or the like, or even a Air-gas mixture with a proportion of at least 80 O / o of a gas or mixture of gases, its or whose critical point is below - 200 ° C. Included the pressure of this gas can be chosen as high as this under consideration the knowledge of Paschen's law, according to the expected operating conditions is required, and can, with appropriate dimensioning of the metallic jacket, any value up to well over 100 atmospheres.

Durch das bewußte Einbringen der unter sehr hohem Druck stehenden Gaseinschlüsse großer Dimension in die Isolation eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kabels wird dessen Spannungsfestigkeit durch den ungewöhnlich hohen Druck und die, an sich bekannte, Diffusion des Gases in die praktisch unvermeidbaren kleinen Hohl-und Spalträume in bzw. am Rande der Isolationsschicht aus Kunststoff sehr wesentlich auf bisher unerreichbar hohe Werte der Durchschlagsfestigkeit erhöht. By consciously bringing in those who are under very high pressure Gas inclusions of large dimensions in the insulation of a according to the invention The cable produced by the process is characterized by the unusual dielectric strength high pressure and the known diffusion of the gas into the practically unavoidable small cavities and crevices in or on the edge of the plastic insulation layer very significantly increased to previously unattainable high dielectric strength values.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Einbringen des Isoliergases in das thermoplastische Material der Isolierung im allgemeinen unmittelbar bei deren Herstellung unter einem so hohen Druck erfolgen, daß sich ein nachträgliches Unterdrucksetzen des Kabels zwecks Durchtränkung der Kabelisolierung zumeist erübrigt, mit Ausnahme von im nachstehenden erörterten Sonderfällen, in denen eine solche Maßnahme, insbesondere zur Prüfung des Festigkeit und Dichte des Mantels, nützlich sein kann. According to the method according to the invention, the introduction of the insulating gas in the thermoplastic material of the insulation generally immediately at their Production take place under such a high pressure that a subsequent pressurization occurs of the cable is mostly unnecessary for the purpose of soaking up the cable insulation, with the exception of the special cases discussed below in which such a measure, in particular for testing the strength and density of the jacket, can be useful.

Als wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens sei herausgestellt, daß sich mit seiner Hilfe ein derart ausgebildetes Hoch- oder Höchstspannungskabel auf einfache Weise und in einem einzigen Arbeitsgang herstellen läßt. As a major advantage of the method according to the invention, it should be emphasized that that with its help a high or extra high voltage cable designed in this way can be produced in a simple manner and in a single operation.

Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der gleichzeitigen Herstellung von Mantel und Isolation in einem einzigen Extrudiervorgang zu erblicken, wobei durch die Steuerung der Kühlung des Mantelmaterials der Mantel die notwendige Festigkeit erhält, während das die Isolierung bildende Material im Inneren des Mantels noch plastisch verformbar ist. Dadurch kann das zu diesem Zeitpunkt in die Isolierung eingebrachte Druckmedium in dieser Hohlräume der gewünschten Größe bilden. Der Druck dieses Mediums, z. B. eines Glases, wird beim Einbringen so hoch gewählt, daß er nach dessen Eindringen in die plastisch verformbare Masse und deren Verdrängung bis zum Anliegen an der Innenfläche des bereits erstarrten Mantels in den derart gebildeten Hohlräumen auf dem gewünschten Wert liegt. An essential feature of the method according to the invention is in the simultaneous production of jacket and insulation in a single extrusion process to behold, by controlling the cooling of the jacket material of the jacket receives the necessary strength, while the insulation forming material in the Inside the jacket is still plastically deformable. This can do that at this point pressure medium introduced into the insulation in these cavities of the desired size form. The pressure of this medium, e.g. B. a glass, is so high when introduced chosen that he after its penetration into the plastically deformable mass and its Displacement until it rests against the inner surface of the already solidified shell in the voids thus formed is at the desired value.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Oberfläche des Leiterstranges in einem Fertigungsgang mit und unmittelbar vor der Kabelfertigung, beispielsweise durch hochfrequente Induktionserhitzung, in einer dünnen Schicht aufgeschmolzen und geglättet wird, um die Ionisierung im Bereich der Leiteroberfläche mit Sicherheit auszuschließen. It is advantageous if the surface of the conductor strand in a production run with and immediately before the cable production, for example by high-frequency induction heating, melted in a thin layer and is smoothed to ensure the ionization in the area of the conductor surface to exclude.

In einer einfachen Anwendungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Hohlräume der Isolationsschicht durch intermittierendes Einblasen eines lediglich in Abhängigkeit von der mechanischen Festigkeit des Mantels unter einem hohen Druck von mehr als 20 atü stehenden, gasförmigen Mediums in das sich im verformbaren, erweichten Zustand befindliche Material dieser Schicht gebildet. In a simple application of the method according to the invention are the cavities of the insulation layer by intermittently blowing in a only depending on the mechanical strength of the jacket under one high pressure of more than 20 atmospheres standing, gaseous medium in the deformable, softened State material of this layer is formed.

Aus fertigungstechnischen Gründen ist es vorteilhaft, den Metallmantel bei Temperaturen in der Nähe des Schmelzpunktes des Metalles herzustellen und die Temperatur des Mantels sodann rasch auf einen Wert zu senken, bei dem der Mantel mit dem Isolierstoff verträglich ist. Dabei kann zwischen dem Mantel und dem Kunststoff eine Temperaturbegrenzungsschicht vorgesehen sein, die den Durchtrittsquerschnitt für den isolierenden Kunststoff reduziert.For manufacturing reasons, it is advantageous to use the metal jacket at temperatures close to the melting point of the metal and the Then quickly reduce the temperature of the jacket to a value at which the jacket is compatible with the insulating material. It can be between the jacket and the plastic a temperature-limiting layer can be provided which defines the passage cross-section for the insulating plastic reduced.

Um eine Verlagerung des Leiterstranges in der Isolierung auszuschließen und nach Beendigung des Formgebungsprozesses am Kabel den Kunststoff möglichst bald zum Erstarren zu bringen, wird man die Kunststoffextrusionstemperatur möglichst wenig über der Erweichungstemperatur des Kunststoffes wählen. Dadurch wird aber eine Mindestfertigungsgeschwindigkeit vorgegeben, da die Erstarrung des Kunststoffes vom Leiter aus nach einem bekannten Gesetz fortschreitet. Wenn man das strömungsfähige Medium durch die Temperaturabgrenzungsschicht zuführt, kann man dessen niedrige Temperatur unter Verzicht auf umfangreiche Wärmedämmschichten dazu ausnutzen, die Temperaturdifferenz zwischen dem Mantel und dem Kunststoff im dynamisch-stationären Fall zu gewährleisten; und da wegen der Hohlräume nicht allzuviel Kunststoff durch den reduzierten Querschnitt zu bringen ist, kann die Mitnahme des Kunststoffes durch den Leiter als ein den Vorgang stabilisierender Faktor ausgenutzt, und ein unerwünschter Druckanstieg dadurch vermieden werden. In order to exclude a shift of the conductor line in the insulation and after the end of the shaping process on the cable, the plastic as soon as possible To solidify, one is the plastic extrusion temperature as possible choose a little above the plastic's softening temperature. But this will a minimum production speed is specified because the solidification of the plastic advances from the ladder according to a well-known law. If you have the fluid The medium feeds through the temperature delimitation layer, its low Take advantage of the temperature without using extensive thermal insulation layers Temperature difference between the jacket and the plastic in the dynamic-stationary Ensure case; and because of the cavities not too much plastic through to bring the reduced cross-section, the entrainment of the plastic can through exploited the conductor as a stabilizing factor and an undesirable one Pressure rise can thereby be avoided.

In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Ausdehnung bzw. die Längserstreckung der Hohlräume nach Wunsch bestimmt werden, und zwar durch Steuerung des Relativdruckes zwischen dem Druck des in das Material der Isolationsschicht eingebrachten Mediums und dem Druck des Materials selbst sowie der Zeitintervalle, in denen das Medium in die Isolationsschicht eingebracht wird. In an advantageous development of the method according to the invention, the extent or the longitudinal extent of the cavities can be determined as required, by controlling the relative pressure between the pressure in the material the medium introduced into the insulation layer and the pressure of the material itself as well as the time intervals in which the medium is introduced into the insulation layer.

In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Hohlräume der Isolationsschicht in einem geringen Abstand von der Extrudierstelle, durch stellenweises, gleichmäßiges Verdrängen des extrudierten Materials der Isolationsschicht aus einer ringförmigen, mittleren Lage gegen die äußere Randzone derselben, und zwar bis zur Anlage an der Innenfläche des metallischen Mantels, mechanisch geformt und zugleich mit dem Druckmedium gefüllt. Bei dieser Anwendungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Querschnittsform der Hohlräume und deren Querschnitts abmessung genau bestimmt werden. In another advantageous development of the invention Procedure, the cavities of the insulation layer are at a small distance from the extrusion point, by evenly displacing the extruded material in places Material of the insulation layer from an annular, middle layer against the outer edge zone of the same, up to the abutment on the inner surface of the metallic Sheath, mechanically formed and at the same time filled with the pressure medium. At this The form of application of the method according to the invention can be the cross-sectional shape of the cavities and whose cross-sectional dimension can be precisely determined.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die bereits geformten Hohlräume unmittelbar nach deren Bildung und Füllung mit dem unter Druck stehenden Medium durch zeitweilige Steigerung des Druckes in der Isolationsschicht und Vergrößerung des Volumens des zur Bildung derselben zugeführten Materials, bei gleichzeitiger Unterbrechung der Zufuhr des Mediums, wieder verschlossen werden. Dies gibt die Möglichkeit einer genauen Bestimmung der Längenausdehnung dieser Hohlräume, die sich über ein Vielfaches, z. B. ein Dreifaches ihrer Querschnittsabmessungen, aber auch über eine Länge von einigen Metern erstrecken können. In an advantageous development of the invention, the already shaped Cavities immediately after their formation and filling with the pressurized Medium by temporarily increasing the pressure in the insulation layer and enlarging it the volume of the material supplied to form the same, with simultaneous Interruption of the supply of the medium, must be closed again. This gives the Possibility of an exact determination of the length of these cavities, which many times over, e.g. B. three times their cross-sectional dimensions, but can also extend over a length of a few meters.

Wenn ein dichter Verschluß des vorderen Kabelendes erwünscht ist, wird bei Beginn der Herstellung der metallische Mantel vor dem Material der Isolationsschicht extrudiert und sein anfänglicher Abschnitt in noch weichem Zustand rings um den Leiterstrang bis zur Anlage an diesem radial zusammengedrückt. In ähnlicher Weise jedoch umgekehrter Reihenfolge kann auch das ausgehende oder hintere Ende einer Kabelfertigungslänge dicht verschlossen werden. Die zusammengedrückten Mantelendabschnitte können nach der Herstellung einer Fertigungslänge vom abgekühlten und erhärteten Kabel gekappt werden. Sie können gegebenenfalls aber auch zunächst belassen und z. B. erst bei der Montage entfernt werden, so daß bei dessen Lagerung ein Herausdifundieren des Druckmediums aus den Kabelenden sowie auch deren Verschmutzung mit Sicherheit verhindert wird. If a tight seal of the front cable end he wishes is, at the start of production, the metallic jacket is in front of the material of the Insulation layer extruded and its initial section is still soft radially compressed all around the conductor strand until it rests on it. In a similar way However, in reverse order, the outgoing or rear end can also be used a cable production length are tightly sealed. The compressed shell end sections can after the production of a production length of the cooled and hardened Cable to be cut. You can, however, also initially leave and z. B. only be removed during assembly, so that when it is stored a diffusion out of the pressure medium from the cable ends as well as their contamination with certainty is prevented.

Die Kabelisolierung kann aber in vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch noch vor der Montage von einem gekappten Ende aus wenigstens für mehrere Stunden einem den Betriebsdruck weit überschreitenden Druck ausgesetzt werden, z. B. zur Prüfung der Festigkeit und Dichtigkeit des Mantels eines für besonders hohe Spannungen bestimmten Kabels, mit unter sehr hohem Druck stehenden Gaseinschlüssen. The cable insulation can, however, in an advantageous development of the Method according to the invention even before assembly from a trimmed end from a pressure that far exceeds the operating pressure for at least several hours Subjected to pressure, e.g. B. to test the strength and tightness of the jacket a cable designed for particularly high voltages, with very high pressure standing gas inclusions.

In Anwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens nach der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, die Kabelisolierung so auszubilden, daß deren Hohlräume bei dicht verschlossenen Kabelenden über die gesamte Fertigungslänge des Kabels durchgehend geformt werden. In die Hohlräume eines solchen Kabels kann zunächst unmittelbar nach deren Bildung ein kühlendes, insbesondere flüssiges Medium, z. B. destilliertes Wasser, eingebracht werden, das erst zu einem späteren Zeitpunkt nach Trocknung der Hohlräume durch ein die gewünschten Eigenschaften aufweisendes Isoliergas ersetzt zu werden braucht. Dies bringt wegen der unmittelbaren Zufuhr eines das weiche Material abstützenden und kühlenden Druckmittels in die Hohlräume der Kabelisolierung den Vorteil einer sehr raschen Fertigung durch Erhöhung der Extrudiergeschwindigkeit mit sich. Auf diese Weise lassen sich Kabel herstellen, deren Isolierung von einem bis zum anderen Ende einer Fertigungslänge durchgehende, den Leiterstrang in konzentrischer Anordnung umgebende, im wesentlichen Achsparallele Kanäle aufweist. Bei solchen Kabeln können beide Enden einer Fertigungslänge gekappt, deren Hohlräume entleert und sodann, z. B. Using the above-described method according to the invention there is also the possibility of designing the cable insulation so that its cavities with tightly sealed cable ends over the entire production length of the cable continuously shaped. In the cavities of such a cable can first immediately after their formation a cooling, especially liquid medium, e.g. B. distilled water can be introduced at a later point in time after the cavities have been dried by a material having the desired properties Insulating gas needs to be replaced. This brings in because of the immediate supply a pressure medium supporting and cooling the soft material into the cavities the cable insulation the advantage of a very fast production by increasing the Extrusion speed with itself. In this way cables can be produced whose insulation is continuous from one end to the other of a production length, substantially parallel to the axis surrounding the conductor strand in a concentric arrangement Has channels. With such cables, both ends of a production length can be cut, their cavities emptied and then, for. B.

durch Zufuhr durch ein hygroskopisches Filter gefilterter und erwärmter Druckluft an ein Kabelende getrocknet und bis zur Montage wieder dicht verschlossen werden. Nach dem dichten Zusammenschluß mehrerer Kabelfertigungslängen zu einer einheitlichen Leitung können die Hohlräume von einer gemeinsamen Stelle, z. B. einer Verbindungsmuffe aus, mit dem gewünschten Druckgas gefüllt und wie an sich bekannt, bis zur völligen Diffusion dieses Gases in dem gesamten Bereich der Isolationsschicht einem höheren als dem vorgesehenen Betriebsdruck ausgesetzt werden.filtered and heated by feeding through a hygroscopic filter Compressed air dried at one end of the cable and sealed again until assembly will. After the tight amalgamation of several cable production lengths into one uniform line, the cavities from a common point, z. B. one Connection sleeve from, filled with the desired compressed gas and as known per se, up to the complete diffusion of this gas in the entire area of the insulation layer are exposed to a higher than the intended operating pressure.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispielen von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kabeln erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 im Querschnitt eine Ausführungsform eines solchen Kabels, ausgelegt nach großen Lastmomen ten und hohen Isoliergaskosten, Fig. 2 ebenfalls im Querschnitt eine andere Ausführungsform, ausgelegt nach geringen Lastmomenten und/oder geringen Isoliergaskosten, Fig. 3 einen Schnitt durch die Längsachse eines Kabels mit Hohlraumunterbrechung, Fig. 4 ebenfalls im Schnitt durch die Längsachse einer Ausführungsform des Kabels mit durchlaufenden Hohlräumen. In the following the invention is illustrated with reference to in the drawing Embodiments of cables produced by the method according to the invention explained. In the drawing, F i g. 1 in cross section an embodiment of a such Cable, designed for large Lastmomen th and high insulating gas costs, Fig. 2 also in cross section another embodiment, designed for low load torques and / or low insulating gas costs, FIG. 3 shows a section through the longitudinal axis of a Cable with cavity interruption, Fig. 4 also in section through the longitudinal axis an embodiment of the cable with continuous cavities.

In allen Zeichnungsfiguren ist mit A ein Kabel bezeichnet, das in allen Fällen aus einem zentrisch angeordneten LeiterstrangE, einer diesen unmittelbar umgebenden Isolationsschicht C, insbesondere aus einem Kunststoff und einem diese umfassenden dichten Metallmantel B hoher Festigkeit besteht. Die Hohlräume D der Isolationsschicht C sind in allen Zeichnungsfiguren deutlich zu erkennen. Diese sind mit einem isolierenden Druckmedium, wie insbesondere einem Gas oder Gasgemisch gefüllt. Mit F sind Gasausgleichskanäle bezeichnet. In all the figures of the drawing, A denotes a cable that is in in all cases from a centrally arranged conductor strand E, one of these directly surrounding insulation layer C, in particular made of a plastic and one of these comprehensive dense metal jacket B is made of high strength. The cavities D the Insulation layer C can be clearly seen in all drawing figures. These are with an insulating pressure medium, such as in particular a gas or gas mixture filled. With F gas equalization channels are designated.

Der Leitersftang E kann, wie dies in den Zeich nungsfiguren dargestellt ist, als einziger massiver Volleiter oder - um bei konstanter Isoliergeometrie den Leiterquerschnitt ändern zu können - als Hohlleiter, z. B. in Form eines massiven Zylinderringes, ausgebildet sein. Er kann jedoch auch aus einer Anzahl von einander zur Kreisform ergänzenden, sektorförmigen Massivleitern oder aus verseilten Kupfer- und/oder Aluminiumlitzen bestehen, und von einem diesen unmittelbar anliegenden inneren Aluminiummantel umgeben bzw. in einen leitend gemachten Kunststoff, z. B. mit Graphitpulver versetzten Polyäthylen, eingebettet sein. The Leitersftang E can, as shown in the drawing figures is, as the only solid solid conductor or - with constant insulation geometry To be able to change conductor cross-section - as a waveguide, e.g. B. in the form of a massive Cylinder ring, be formed. However, it can also consist of a number of one another Sector-shaped solid conductors that complement the circular shape or made of stranded copper and / or aluminum strands, and one of these directly adjacent inner aluminum jacket surrounded or in a plastic made conductive, z. B. polyethylene mixed with graphite powder.

Die jeweils bevorzugte Ausführungsform des Lei ters richtet sich nach dem Verwendungszweck des Kabels. Vom fertigungstechnischen Standpunkt ist die Anordnung eines massiven Voll- oder Hohlleiters am günstigsten, da ein entsprechendes Leiterglättungsverfahren, beispielsweise durch hochfrequente Induktionserhitzung der Leiteroberfläche, der Kabelfertigung unmittelbar vorgeschaltet werden kann. Die erforderliche Biegbarkeit des Kabels kann durch Verwendung eines Aluminiums geringerer Festigkeit für den Leiter in einem ausreichenden Maß gewährleistet werden, wobei gewöhnlich die Biegbarkeit des Leiters größer als jene des metallischen Mantels mit der erforderlichen hohen Festigkeit ist. The preferred embodiment of the Lei age is based according to the intended use of the cable. From the manufacturing point of view, the Arrangement of a solid solid or waveguide is best, since a corresponding one Conductor smoothing process, for example through high-frequency induction heating the conductor surface, the cable production can be connected directly upstream. The required flexibility of the cable can be achieved by using an aluminum lower strength for the conductor can be guaranteed to a sufficient extent, usually the bendability of the conductor greater than that of the metallic jacket with the required high strength.

In der einfachsten Ausführungsform gemäß F i g. 1 und/oder F i g. 3 sind die Hohlräume D der Isolationsschicht C durch intermittierendes Einblasen eines Isoliergases mit hohem Druck gebildet, wobei die Länge der Hohlräume z. B. das Dreifache ihrer größten Querschnittsabmessungen betragen kann. In the simplest embodiment according to FIG. 1 and / or F i g. 3 are the voids D of the insulation layer C by intermittent blowing an insulating gas formed at high pressure, the length of the cavities z. B. can be three times their largest cross-sectional dimensions.

Die Querschnittsabmessungen dieser Hohlräume D können in einer Größenordnung von einigen, gegebenenfalls auch mehr als 10 mm liegen. Derart ausgebildete Kabel lassen sich in Anwendung einer Form des erfindungsgemäßen Verfahrens sehr einfach in Fertigungslängen von beispielsweise 500 m herstellen, wobei die mit Druckgas gefüllten Hohlräume D in einer oder auch in mehreren Lagen beliebig angeordnet sein können.The cross-sectional dimensions of these cavities D can be of an order of magnitude of some, possibly more than 10 mm. Such trained cables can be very easily implemented using one form of the method according to the invention Manufacture in production lengths of 500 m, for example, using compressed gas filled cavities D can be arranged in one or more layers as desired can.

Andere Anwendungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen zur Herstellung von in F i g. 4 gezeigten Kabeln, bei welchen die Hohlräume D in gleichmäßiger Verteilung und kreisförmiger Anordnung rings um den Leiterstrang E im wesentlichen achsparallel mit diesem angeordnet und in Form langgestreckter Kanülen etwa kreis- oder segmentförmigen Querschnitts ausgebildet sind. Diese in einem geringen Abstand von der Extrudierstelle durch stellenweises gleichmäßiges Verdrängen des extrudierten Materials der Isolationsschicht C mechanisch geformten und zugleich mit dem Druckmedium gefüllten Hohlräume D solcher Kabel können in Abschnitte etwa gleicher Länge unterteilt sein. Sie können sich jedoch auch von einem Ende einer Kabelfertigungslänge, das ist eines einstückig gefertigten Kabeiabschnilles bis zu deren anderem Ende erstrecken und an beiden Enden druckdicht verschlossen sein. Other forms of application of the method according to the invention are used for Production of in FIG. 4 shown cables, in which the cavities D in more uniform Distribution and circular arrangement around the conductor strand E essentially axially parallel arranged with this and in the form of elongated cannulas approximately circular or segment-shaped Cross-section are formed. This at a short distance from the extrusion point by evenly displacing the extruded material of the insulation layer in places C mechanically formed and at the same time filled with the pressure medium cavities D such Cables can be divided into sections of approximately the same length. you can however, also from one end of a cable manufacturing length, that is one in one piece Manufactured cable ties extend to the other end and at both Ends are sealed pressure-tight.

Die durchgehenden Hohlräume D mehrerer zu einer Leitungsanlage zusammengeschlossener Kabelfertigungslängen können kommunizierend miteinander verbunden sein. Bei der Fertigung können die Hohlräume D von Kabeln A dieser Ausführungsform zunächst mit einem unter Druck stehenden, fließfähigen und kühlenden Medium, z. B. destilliertes Wasser, gefüllt werden. Dies hat den Vorteil einer sehr raschen Kühlung des die Hohlräume umgebenden Materials der Isolierschicht C in der vorgesehenen Struktur, wodurch eine sehr rasche Fertigung ermöglicht ist. Fertigungslängen von Kabeln dieser Ausführungsform können in diesem Zustand an die Montagestelle gebracht, in der oben beschriebenen Weise an den Enden gekappt, entleert, mittels geeigneter Verbindungsmuffen miteinander verbunden, sodann getrocknet und schließlich als Einheit mit dem unter hohe Druck stehenden IsolierGas gefüllt werden. The continuous cavities D of several interconnected to form a line system Cable production lengths can be connected to one another in a communicating manner. In the Manufacturing can initially use the cavities D of cables A of this embodiment a pressurized, flowable and cooling medium, e.g. B. distilled Water to be filled. This has the advantage of cooling the die very quickly Voids surrounding material of the insulating layer C in the intended structure, whereby a very rapid production is made possible. Manufacturing lengths of cables of this Embodiment can be brought to the assembly site in this state, in the above described manner capped at the ends, emptied, by means of suitable connecting sleeves connected to each other, then dried and finally as a unit with the below high pressure insulating gas must be filled.

In vielen Fällen, etwa für die Verwendung in Bereichen zwischen 100 und mehreren 100, bis etwa 750 kV, sind die elektrischen Eigenschaften der z. B. In many cases, such as for use in areas between 100 and several hundreds, up to about 750 kV, are the electrical properties of the e.g. B.

in den Fig. 1 und 3 gezeigten Ausführungsformen von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kabeln, bei denen die Hohlräume der Isolierung unmittelbar bei der Herstellung mit dem Druckgas gefüllt werden, durchaus ausreichend. Diese Kabel sind auf einfache Weise herstellbar und auch leicht montierbar.1 and 3 shown embodiments of according to the invention Process manufactured cables in which the voids of the insulation immediately be filled with the compressed gas during manufacture, quite sufficient. These Cables can be produced in a simple manner and are also easy to assemble.

Aus Gründen der Biegbarkeit wird man die Wandstärke des Kabelmantels nicht wesentlich über, jedoch aus Festigkeitsgründen kaum wesentlich unter einem Millimeter wählen. Über diese Erwägungen hinaus besteht ein starkes Verlangen nach einer Vereinheitlichung der Kabelfertigung. Deshalb wird man im allgemeinen die Spannungsebene eines Kabels allein durch entsprechende Wahl des Isoliergases bzw. For reasons of flexibility, the wall thickness of the cable jacket is used not significantly above, but for reasons of strength hardly significantly below one Choose millimeters. Beyond these considerations, there is a strong desire for a standardization of cable production. That's why one becomes generally the voltage level of a cable simply by choosing the appropriate insulating gas or

des Gasdruckes bestimmen, ohne die Abmessungen des Leiterstranges bzw. der Isolierung zu verändern.determine the gas pressure without the dimensions of the conductor strand or to change the insulation.

Ein solches, für viele Zwecke anpassungsfähiges, Kabel läßt sich z. B. mit einem Leiteraußcndurchmesser von etwa 18 mm und einem Mantelinnendurchmesser von etwa 40 mm herstellen. Dabei können im Bereich des Kabelmantels B durchlaufende Gaskanäle F (Fig. 1) vorgesehen sein, die bei wärmebedingter Kontraktion des Kunststoffes den erforderlichen Gasdruck im Bereich der Innenfläche des Kabelmantels unter allen Umständen mit Sicherheit gewährieisten, wobei sich die Frage der Isolicrgasvcrschottung durchaus den sonstigen Anforderungen an die Sicherheitsvorschaltung einer vollständigen Anlage unterordnen kann.Such, adaptable for many purposes, cable can be z. B. with a conductor outer diameter of about 18 mm and an inner jacket diameter of about 40 mm. In the area of the cable jacket B, continuous Gas ducts F (Fig. 1) can be provided, the contraction of the plastic caused by heat the required gas pressure in the area of the inner surface of the cable jacket under all Circumstances with certainty, whereby the question of Isolicrgasschottung quite the other requirements for the safety upstream connection of a complete Can subordinate plant.

Abschließend sei auf die Möglichkeit hingewiesen, eine bereits im Betrieb stehende, aus in der beschriebenen Weise mit durchgehenden Hohlräumen versehenen Kabeln zusammengesetzte Kabelstrecke geänderten Bedingungen anzupassen: Unter der Voraussetzung einer gegebenen Entfernung und einer bestimmten über diese zu überragenden elektrischen Maximalleistung wird man bei der Konzipierung einer Kabelstrecke die Spannungsebene und den Leiterquerschnitt so wählen, daß das Kabel bei freier Konvektion eines Gases, wie z. B. Stickstoft, in den Hohlräumen eine maximale Belastung im Rahmen des zulässigen Lastmomentes erhält. Steigen nun aus irgendwelchen Gründen die Anforderungen an die über diese Strecke zu übertragende Leistung, so wird man dem Stickstoff beispielsweise 10 O/o Schwefelhe xafluorid zusetzen, und dadurch die elektrische Spannung und mithin die Übertragungsleistung entsprechend erhöhen können. Sollten die Leistungsanforderungen danach noch weiter steigen, so kann man das Isoliergas zwecks besserer Wärmeableitung umwälzen und dadurch Bedingungen schaffen, um elektrische Energie bei gleichbleibender Spannung, doch mit wesentlich höherer Stromstärke transportieren zu können. Durch die beschriebenen Maßnahmen ist bei einer aus nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kabeln bestehenden Anlage eine Leistungsvervierfachung möglich. Eine Kondensation des Schwefelhexafluorids, z.B. im Leerlauffall, läßt sich durch Aufbringen einer hohen Verlustleistung auf das Kabel jederzeit verhindern. Finally, it should be noted the possibility of an already in Operation standing, provided in the manner described with continuous cavities Cables to adapt the composite cable route to changed conditions: Under the The prerequisite for a given distance and a certain distance to be surpassed electrical maximum power is used when designing a cable route Select the voltage level and the conductor cross-section in such a way that the cable runs with free convection a gas, such as B. Stickstoft, a maximum load in the cavities Within the permissible load torque. Now rise for some reason the requirements for the power to be transmitted over this route, so one becomes add 10% sulfur oxafluoride to the nitrogen, for example, and thereby increase the electrical voltage and therefore the transmission capacity accordingly can. Should the performance requirements increase even further afterwards, you can circulate the insulating gas for better heat dissipation and thereby create conditions about electrical energy with constant voltage, but with much higher To be able to transport amperage. With the measures described, one consisting of cables produced by the method according to the invention Plant a quadrupling of the capacity is possible. A condensation of the sulfur hexafluoride, e.g. when idling, can be reduced by applying a high power loss prevent the cable at all times.

Claims

Claims: 1. Process for the production of electrical high- and extra-high voltage cables, in which a Insulation layer made of a thermoplastic material by extrusion a strand of conductors to be centrally embedded in it is applied, with a Pressurized, flowable medium-filled cavities, their proportion by volume is at least 50e / o of the volume of the insulation layer, ge: are formed and in which the insulation layer is surrounded by a dense, metallic sheath, characterized in that the metallic jacket (2?) at the same time with the strand the insulation layer (C), but with a cross-sectional dimension compared to its noticeably larger inside diameter, is extruded, and the material of the insulation layer, when cooling of the jacket starts immediately, for one to form the cavities (D) and for introducing the medium, e.g. an insulating gas or a cooling liquid, in this sufficient period of time at a temperature at which it is still plastic is deformable, held and in the formation of the cavities until it rests on the Jacket inner surface is pressed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the surface of the conductor strand (E) in one production process with and immediately before the extrusion the insulating layer, for example by high-frequency induction heating, in one thin layer is melted and smoothed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the cavities (D) of the insulation layer (C) by intermittently blowing in a only depending on the mechanical strength of the jacket under one high pressure of more than 20 atmospheres standing, gaseous medium in the deformable, softened state material of this layer can be formed.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that by controlling the relative pressure between the pressure of the in the material Insulation layer (C) introduced medium and the pressure of the material itself as well the time intervals in which the Mcdium is introduced into the insulation layer, the extent or longitudinal extent of the cavities (D) is determined as desired.

5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the cavities (D) at a small distance from the extrusion point by locally uniform displacement of the extruded material of the insulation layer (C) an annular middle layer against the outer edge zone of the same mechanically be shaped and at the same time filled with the medium.

6. The method according to claim 5, characterized in that the already shaped cavities (D) immediately after their formation and filling with the under Medium under pressure by temporarily increasing the pressure in the insulation layer and increasing the volume of the material supplied to form the same terials, with simultaneous interruption of the supply of the medium, are closed again.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in, that the hollow spaces (D) of the insulation layer (C) over an entire production length of the cable (A) can be shaped continuously, with before and after the end the extrusion of the insulation layer, the cable end in question in a known manner Way is tightly sealed.

8. The method according to claim 7, characterized in that in the Cavities (D) unit ~ bélbar when they are formed initially a cooling, in particular liquid medium introduced and only at a later point in time, after drying the cavities, replaced by a compressed gas having the desired properties will.

9. The method according to claim 8, characterized in that both ends a production length of the cable (A) cut, the cavities (D) emptied, then, z. B. by supplying heated and filtered compressed air through a hygroscopic filter at one end of the cable, dried and tightly closed again until assembly, and that the cavities of a plurality of cage production lengths are tightly joined together formed line from a common point with the desired compressed gas filled and, as is known, until the complete diffusion of this gas into the entire area of the insulation layer (C) a higher than the intended operating gas pressure get abandoned.

The invention relates to a method for producing electrical High and extra high voltage cables in which in a continuous production process an insulating layer made of a thermoplastic material by extrusion is applied to a central strand of conductors to be embedded in it, with a pressurized, flowable medium filled cavities, their volume fraction is at least 50 ovo of the volume of the insulation layer, and in which the insulation layer is surrounded by a dense, metallic jacket.

The high and extra high voltage cables to be produced are from that one Type in which the conductor strand is formed from a thermoplastic material Isolation layer is centrally embedded, which has gas-filled cavities and is surrounded by a pressure-resistant, metallic jacket, the proportion of gas-filled, cross-sectional dimensions of a few millimeters having cavities is at least 50% of the volume of the insulation layer.