DE3504041A1 - Optisches kabel fuer hochspannungsfreileitungen - Google Patents

Optisches kabel fuer hochspannungsfreileitungen

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    • H01B7/295—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to flame

Description

Optisches Kabel für Hochspannungsfreileitungen
Die Erfindung betrifft ein optisches Luftkabel für Hochspannungsfreileitungen mit einem aus Kunststoff bestehenden Außenmantel.
Wenn ein optisches Luftkabel nicht an einem Leitseil einer Hochspannungsfreileitung (U - 30 kV) angeschellt ist, sondern als selbsttragendes Luftkabel allein für sich aufgehängt wird, können Korona- und Kriechstrombeanspruchungen auftreten, und zwar insbesondere bei stärkeren Luftfeldern aufgrund der kapazitiven Ankopplung der verschmutzten und befeuchteten Kabeloberfläche an benachbarte Phasenseile.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mantel für ein optisches Luftkabel derart auszubilden, daß sein Kriechstromverhalten ausreichend gut ist, und er nicht ohne weiteres schmilzt oder verdampft. Weiterhin soll gewährleistet sein, daß das Mantelmaterial preiswert ist. Gemäß der Erfindung wird dies bei einem optischen Luftkabel der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß als Material für den Außenmantel ein selbstlöschender teilentladungs- und kriechstromfester, selbstschützender Stoff verwendet ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß Teilentladungsvorgänge und auch Kriechströme zu keiner unerwünschten Beeinträchtigung des Luftkabels führen.
Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der bei einer Erhitzung oder Verbrennung verbleibende Rückstand des Außenmantels hochisolierend und kriechstromfest ist.
Jb 1 Buh / 05.02.85
—2 VPA 84 P 1470 DE Ol
Das gemäß der Erfindung verwendete Mantelmaterial enthält auch einen nichtverkohlenden Kunststoff und kann bevorzugt dadurch beständig gemacht werden, daß ihm ein hoher Anteil eines bei höheren Temperaturen wasserabgebenden Metall-Hydroxyds zugesetzt ist, der abkühlend auf die Glimm-, Kriech- oder Lichtbogenentladung und dadurch löschend wirkt, ohne daß die Kombination leitfähige Reste erzeugt. Es hat sich herausgestellt, daß diese Eigenschaften nicht nur auf die Zündung durch einen leistungsstarken Lichtbogen, sondern vor allem auch auf die Glimm- und Kriechentladungen anwendbar sind. Dort wird die Oberfläche eines an sich isolierenden Kunststoffes durch die in einem (sehr stromschwachen) Entladungskanal wirkende hohe oder örtlich stark begrenzte Temperatur des Entladungsweges zerstört. Der sofort freigesetzte Wasserdampf wirkt auch dort löschend und kühlend. Das zurückbleibende Metall-Oxyd-Gerüst ist vollisolierend und schützt die Kunststoffoberfläche vor weiterer Erosion. Da der Kunststoff direkt unter dem freigelegten Aluminium-Oxyd geschützt ist, kommt die Kriechentladung zum Stillstand. Vergleichbare Eigenschaften haben sonst nur (teure) Fluorpolymer-Mantelstoffe, bei deren Verbrennung jedoch HF (Flußsäure) und deren Reaktionsprodukte freigesetzt werden. Bei der Erfindung bildet die unverbrannte oder teilverbrannte Kunststoff-Matrix keine leitfähigen Reste oder Brücken. Das Kabel bleibt also nichtleitend.
Das Kriechstromverhalten des erfindungsgemäßen Kabels ist weit besser als das normale Polyäthylen-Copolymer-Mäntel. Die dem Kriechstromschaden zugrunde liegende örtliche Erhitzung wird bei dem erfindungsgemäßen Mantelmaterial durch Wasserdampfabgabe gemildert.
VPA 84 P 1470 DE Ol Schmelz- und Verdampfungsvorgänge (z.B. bei Lichtbogenerhitzung) sind kaum nachweisbar, da nach dem Angriff der Oberfläche aus dem Metall-Hydroxyd z.B. dem Aluminium-Hydroxyd AL(OH)3 sofort eine schützende Mineraloberfläche (Al2O3) entsteht. Diese resultiert daraus, daß in der Mantelmischung ein möglichst hoher Anteil von 30 bis 60 Gewichtsprozenten, vorzugsweise um 50 Gewichtsprozent Metall-Hydroxyd enthalten ist. Als Basismaterial wird vorteilhaft ein PE-EVA-Copolymer verwendet. Die Einbindung des Metall-Hydroxyds kann aber auch ohne EVA durch Vernetzung des Basis-Kunststoffs erfolgen. Andere geeignete Basis-Kunststoffe sind ERP und EPDM.
Als Kunststoffanteil für den Mantelaufbau werden zweckmäßig unpolare oder schwach polare Verbindungen verwendet. Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 im Querschnitt den Aufbau eines optischen Luftkabels für Hochspannungsfreileitungen,
Fig. 2 die Verhältnisse bei einer Hochspannungs-Freileitung mit einem optischen Luftkabel
Fig. 3 die Zusammenhänge bei einer Kriechstrombeanspruchung.
In Fig. 1 ist das optische Luftkabel mit OK bezeichnet. Sein Außenmantel AM besteht aus einem ein Metall-Hydroxyd, insbesondere Aluminium-Hydroxyd enthaltenden Kunststoffmaterial. Dabei ist der Anteil des Metall-Hydroxyds zwischen 30 und 60 Gewichtsprozent, vorzugsweise um 50 Gewichtsprozent (20 - 30 Volumenprozent) gewählt.
—k VPA 84 P 1470 DE 01
Ein derartiges Mantelmaterial ist kriechstrombeständig, so daß es bei stromschwacher Oberflächenentladung zu keiner Zerstörung kommen kann. Das Kriechstromverhalten ist weit besser als zum Beispiel bei normalen Polyethylen-Mänteln. Auch die Resistenz gegen radiale Teilentladungen (Korona) ist weit besser als bei sonst üblichen Stoffen.
Der Aufbau der Kabelseele kann in üblicher Weise erfolgen, wobei im vorliegenden Beispiel ein gefülltes Kabel dargestellt ist, bei dem als Seelenfüllung eine Füllmasse FM verwendet ist. Elektrisch leitende Teile sind bei dem Kabel OK nicht vorhanden (d.h. es ist ein volldielektrischer Aufbau gewählt). Die einzelnen Lichtwellenleiter LW sind im Inneren einer aus Kunststoff bestehenden stützenden Hülle AH untergebracht, auf der eine zugfeste Bespinnung BS aufgebracht ist. Das in Fig. 2 dargestellte optische Kabel OK kann (nichtleitend) an einem isolierenden Tragseil TS angeschellt werden (Schellen SC) (vgl. Fig. 2). Falls ein selbstragendes optisches Kabel verwendet wird, genügt jeweils eine Befestigung an der Traverse eines Mastes. Dabei ist der Kabelaufbau entsprechend abzuändern und im Kabel selbst ein Tragseil vorzusehen, welches die mechanische BeIastung übernehmen kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist eine Hochspannungsleitung gezeichnet, bei der das optische Kabel OK selbständig (d.h. außerhalb der Phasenseile und des Erdseiles) verlegt ist und an der Traverse eines Gittermastes GM gehalten wird. Das Erdseil ist mit ES bezeichnet und eines der Phasenseile mit PS. Da das optische Kabel OK aus Isoliermaterial besteht, kann die
-5 VPA 84 P 1470 DE Ol
Manteloberfläche im Ersatzschaltbild durch eine Folge von Langswiderstanden RL nachgebildet werden. Zwischen dem optischen Kabel OK und dem Erdseil ES liegen Querkapazitäten, die mit CE bezeichnet sind, während die Querkapazitäten zwischen dem optischen Kabel OK und dem Phasenseil PS die Bezeichnung CP tragen. Die bei einer derartigen Anordnung sich ergebende Korona- und Kriechstrombelastung kann zu einem örtlichen Abbau des Mantels und zu Erosion führen, die durch Wasserdampfabgabe gemildert wird. Ein Schmelzen und Verdampfen ist kaum nachweisbar, da nach dem Angriff der Oberfläche sofort eine schützende Mineraloberfläche entsteht, die auf die Verwendung von Aluminium-Hydroxyd im Mantelmaterial zurückgeht.
Die Zusammensetzung für den Außenmantel AM des optischen Kabels OK kann vorteilhaft folgende Werte aufweisen:
55 Gew % Aluminium-Hydroxyd
38 " PE/EVA-Copolymer
4 " Ethylen/Propylen-Rubber
0,3 " Stabilisator
0,5 " Gleitmittel
1,5 " Farbpigmente
0,7 " Silan
Es ist auch möglich, in der vorstehenden Zusammensetzung das Aluminium-Hydroxyd durch Zink-Hydroxyd oder Magnesium-Hydroxyd zu ersetzen. Bevorzugt ist aber der Einsatz von Aluminium-Hydroxyd.
11 Patentansprüche
3 Figuren
Leerseite -

Claims (11)

—6- VPA 84 P 1470 DE Ol Patentansprüche
1. Optisches Luftkabel für Hochspannungsfreileitungen mit einem aus Kunststoff bestehenden Außenmantel (AM), dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den Außenmantel (AM) ein selbstlöschender teilentladungs- und kriechstromfester, selbstschützender Stoff verwendet ist.
2. Optisches Luftkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bei einer Erhitzung oder Verbrennung verbleibende Rückstand des Außenmantels (AM) hochisolierend und kriechstromfest ist.
;
3. Optisches Luftkabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, l
daß der Außenmantel (AM) einen hohen Anteil an Metall- f Hydroxyd aufweist.
4. Optisches Luftkabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (AM) zwischen 30 und 60 Gewichtsprozent Metall-Hydroxyd enthält.
5. Optisches Luftkabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (AM) um 50 Gewichtsprozent Metall-Hydroxyd enthält.
6. Optisches Luftkabel nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall-Hydroxyd in ein Kunststoffmaterial , insbesondere aus unpolaren oder schwach polaren Verbindungen, eingebunden ist.
VPA 84 P 1740 DE
7. Optisches Luftkabel nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Metall-Hydroxyd in ein PE-EVA-Copolymer als Basis Material eingebunden ist. 5
8. Optisches Luftkabel nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Metall-Hydroxyd in EPR oder EPDM als Basis-Material eingebunden ist.
10
9. Optisches Luftkabel nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß als Metall-Hydroxyd Aluminium-Hydroxyd verwendet ist.
15
10. Optisches Luftkabel nach einem der Ansprüche bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß als Metall-Hydroxyd Magnesium-Hydroxyd verwendet ist.
11. Optisches Luftkabel nach einem der Ansprüche bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß als Metall-Hydroxyd Zink-Hydroxyd verwendet ist.
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