DE1088119B - Elektrisch belastete Fuge zwischen Isolierteilen - Google Patents

Description

Bei der Verbindung von elektrisch isolierten, Hochspannung führenden Teilen, beispielsweise von als Hochspannungssamtnelschienen verwendeten Hochspannungskabeln mit geerdetem Mantel mit in Isolation eingebetteten Metallteilen, z.B. mit Hochspannungssteckern oder Hochspannungsanschlüssen, ist es erforderlich, die Kabelisolation in die Isolation des mit ihm zu verbindenden Teils einzuführen und in diese mit einzubetten. Dabei entstehen zwischen den verschiedenen Isolationsschichten sogenannte elektrische Fugen, wie es beispielsweise in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, die die Verbindung eines Hochspannungskabels mit einem Stecker zeigt. Der Kabelleiter 1 hat einen inneren Isoliermantel 2, z. B. einen PVC-Mantel (Mantel aus Polyvinylchlorid), darüber einen äußeren Isoliermantel 3, ebenfalls einen PVC-Mantel. Zwischen beiden liegt ein geerdeter Metallmantel, z. B. ein Drahtgeflecht 4. Mit 5 ist ein Isolierstoffzylinder bezeichnet. Er hat verschiedene Aufgaben, und zwar soll er das Kabel vor mechanischen Beschädigungen schützen, ein axiales Verschieben des Metallmantels 4 verhindern und elektrisch als Ionenbarriere wirken. Mit 8 ist ein Gießharzklotz bezeichnet, der zu einem Stecker gehören möge und in den der elektrische Leiter 1 zusammen mit dem inneren Isoliermantel 2 eingeführt ist. Hier entsteht ein elektrisches Feld, dessen Feldlinien sich vom spannungführenden Teil 1 zur nächsten Erde 4, vorzugsweise durch das schlechtere Dielektrikum, in diesem Fall also in der Fuge von 1 über 6 a, 6 b, 6 c bis 4 erstrekken. Die stark verdichteten Feldlinien verlaufen parallel, d. h. längs zur Kabelachse. Die Fuge 7 ist also eine bevorzugte Stelle für einen eventuell auftretenden elektrischen Durchschlag, wozu der Umstand beiträgt, daß die Dielektrizitätskonstanten der Kabelisolation und des Gießharzes relativ hoch liegen.

Zur Steuerung elektrischer Felder, die senkrecht zum eigentlichen Leiter eines Kabels ausgerichtet sind, ist es bekannt, die Isolation des Leiters mit elektrisch leitenden Einlagen zu umgeben, um hierdurch einen bestimmten Potentialverlauf senkrecht zum Leiter zu erzielen. Bei diesen Kabeln wird also die Richtung des Feldlinienverlaufes nicht geändert. Demgegenüber enthält eine Verbindung von elektrisch isolierten, Hochspannung führenden Teilen mit elektrisch belasteter Fuge zwischen den Isolierteilen gemäß der Erfindung an sich zur Feldbeeinflussung bekannte elektrisch leitende Einlagen, die das an sich parallel zu der Fuge verlaufende elektrische Feld in eine Richtung senkrecht zum Feld ablenken.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Der Kabelisolationsmantel 2 reicht tief in den Gießharzklotz 8, z. B. bis zur Stelle 11, hinein. Der Kabelisolationsmantel 3 dagegen endet Elektrisch belastete Fuge
zwischen Isolierteilen

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Akti enges ells chaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

- Erich SiIb ermann, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

an der Stelle 12 vor dem Gießharzklotz 8. In diesem ist mit geringem Abstand von der Fuge 7 konzentrisch um sie ein geerdeter Metallbelag 10 eingebettet. Dadurch bilden sich die Feldlinien 9 radial zur Kabelachse aus. Es wird ein in axialer Richtung homogenes Feld quer zur Fuge 7 geschaffen. Elektrisch sind also die Erde 16, das Gießharze, die Fuge7, die Kabelisolation 2 und der Leiter 1 in Reihe geschaltet, was ein Vorteil ist, weil die hohe Durchschlagsfestigkeit der Isolationsstoffe, z. B. PVC und Gießharz, voll ausgenutzt wird.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen die Herstellung der Verbindung. Zuerst werden die verschiedenen Lagen der Kabelisolation, wie in Fig. 3 dargestellt, gegeneinander abgestuft abgesetzt. Der innere, härter gestellte Isoliermantel 2 mit höherer elektrischer Festigkeit und höherer mechanischer Festigkeit ist dicker als der äußere, weicher gestellte Isoliermantel 3 mit niedrigerer elektrischer und mechanischer Festigkeit. Der innere Mantel 2 ist so bemessen, daß er vollständig für die geforderte Isolation, z. B. 6000 Volt, ausreicht. Der äußere Mantel 3 braucht daher nur noch mechanischen Anforderungen gerecht zu werden. Ferner bietet er einen gewissen Schutz gegen thermische Auswirkungen von Lichtbogen, die von außen an das Kabel herankommen können, wenn es z. B. als Sammelschiene verwendet ist. Das zwischen beiden Mänteln liegende Drahtgeflecht 4 besteht beispielsweise aus dünnem verzinntem Kupferdraht. Nunmehr wird der Teil 5 auf- oder angegossen.

Die Fig. 4 zeigt diesen Teil 5, die sogenannte Barriere, die verschiedene Aufgaben hat: Erstens soll sie die Enden des Drahtgeflechtes 4 abdecken und Glimm-

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erscheinungen an den Drahtenden verhindern. Zweitens soll sie Kabeldurchmessertoleranzen ausgleichen, was sich für das Abdichten der Gießformen, z. B. für Kabelstecker, als günstig erweist. Drittens dient sie als Träger des Mittels zur Steuerung des elektrischen Feldes, nämlich des Metallmantels 10. Er kann zweckmäßigerweise aus einem elektrisch leitenden Silberanstrich bestehen (Fig. 5), weil ein Abblättern des Anstrichs nicht zu befürchten ist, zumal dieser nämlich durch die noch aufzugießende Materialschicht des Gießharzklotzes 8 (Fig. 6) überdeckt wird. Vorteilhaft ist es, wenn man als Isolierstoff Gießharz nimmt, weil beim Aufgießen des flüssigen Gießharzes 8 auf gehärtetes Gießharz 5 keine Fugen mehr entstehen (s. die gestrichelte Stelle 13). Der Metallbelag 10 ist bei 16 geerdet. Er hat außer der Aufgabe, das elektrische Feld in der Fuge 7 zu steuern, d. h. zu richten, die weitere Aufgabe, als Berührungsschutz zu dienen. Der bei der bisherigen Ausführung noch vorhandene Abstand 14 (Fig. 1) ist fortgefallen, so daß die Baulänge der Verbindung entsprechend kürzer ist. Der bei 17 geerdete Metallmantel 4 ist durch den Hals 15 des Gießharzklotzes 8 bis etwa an die Stelle 18 vorgezogen.

In Fig. 7 ist eine Steckverbindung zwischen zwei mit Gießharz ummantelten elektrischen Geräten dargestellt. Die Gießharzendkeulen sind mit 19 und 20 bezeichnet. Sie weisen an den zueinander zugeordneten Enden treppenförmige Absätze 21 auf, die formschlüssig ineinandergeschoben werden können. Durch die treppenförmigen Absätze 21 wird die Länge der elektrischen Fuge vergrößert und somit die Gefahr eines Durchschlags an sich schon verringert. Zusätzlich sind in den beiden Endkeulen 19, 20 parallel zum Leiter elektrisch leitende Einlagen 10 vorgesehen, die, wie dargestellt, aus einem oder mehreren konzentrischen Ringen bestehen können. Durch diese konzentrischen Ringe wird der Feldlinienverlauf in der Fuge senkrecht zum Leiter ausgerichtet. Dabei sind die elektrischen Einlagen 10 nicht geerdet, sondern wirken wie die Zwischenbelege der Reihenschaltung von Kon- -. densatoren. Erst der elektrisch leitende Außenmantel der Endkeulen ist geerdet.

In Fig. 8 ist ebenfalls die elektrische Steckverbindung zwischen zwei mit Gießharz ummantelten elekirischen Geräten dargestellt, nur daß die einander zugeordneten Enden der Gießharzkeulen 22 und 23 keine treppenförmigen Absätze enthalten, sondern konisch ausgebildet sind. Parallel zu den Konusschrägflächen sind elektrisch leitende Einlagen 10 angeordnet, die die Form von konischen Ringen aufweisen. Ähnlich wie bei der Steckverbindung nach Fig. 7 wirken auch diese Einlagen wie ein Kondensator und zwingen das parallel zur Schrägfläche der Fuge verlaufende elektrische Feld in eine Richtung senkrecht zur Fuge, wodurch die Durchschlagsfestigkeit der Steckverbindung wesentlich erhöht wird.

Die Erfindung ist nicht an das beschriebene Ausführungsbeispiel gebunden. Die Steuerung des elektrischen Feldes in der Fuge kann auch in vielen anderen Fällen angewendet werden, wie z. B. bei der Verbindung von Sammelschienen mit Rund- oder Flachprofil, bei Abzweigen oder Klemmstellen, bei Stromwandlern und anderen Anlagen in Geräten mit elektrischen Fugen. Die Erfindung ist anwendbar bis zu den höchsten Wechsel- und Gleichstromspannungen. Bei sehr hohen Spannungen werden mehrere Metallzylinder 10 hintereinander mit Abstand angeordnet und an abgestufte Zwsichenspannungen, der letzte aber an Erde angeschlossen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verbindung von elektrisch isolierten, Hochspannung führenden Teilen mit elektrisch belasteter Fuge zwischen den Isolierteilen, gekennzeichnet durch an sich zur Feldbeeinflussung bekannte elektrisch leitende Einlagen, die das an sich parallel zu der Fuge verlaufende elektrische Feld in eine Richtung senkrecht zur Fuge ablenken.

-2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage konzentrisch um die - Fuge angeordnet ist.

3. Verbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage geerdet ist.

4. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Einlage ein Metallzylinder verwendet ist.

5. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Einlage einLeitsilberanstrich verwendet ist.

6. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage als Berührungsschutz ausgebildet ist.

7. Verbindung nach Anspruch 1 zwischen einem isolierten Stecker und einem Kabel mit geerdetem Schutzmantel, der von der Isolation des mit dem Kabel zu verbindenden Steckerteiles umgeben ist, bei der die elektrisch belastete Fuge durch die aufeinanderliegenden Isolationen des Kabels und des Steckers gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage von einer Ionenbarriere getragen ist, die den geerdeten Schutzmantel des Kabels umgibt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 665 834, 558 360;
schweizerische Patentschrift Nr. 257218;
"deutsche Patentanmeldung L 10321 VHId/21c (bekanntgemächt am 23. 4. 1953).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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