DE1141695B

DE1141695B - Termination for polyethylene-insulated high-voltage cables

Info

Publication number: DE1141695B
Application number: DES32268A
Authority: DE
Original assignee: Cableries et Trefileries de Cossonay SA
Current assignee: Nexans Suisse SA
Priority date: 1952-03-19
Filing date: 1953-02-20
Publication date: 1962-12-27

Description

Abschluß für polyäthylenisolierte Hochspannungskabel Die Erfindung betrifft einen Abschluß für polyäthylenisolierte Hochspannungskabel mit metallischer Ab- schirmung und äußerem Is-oliermantel und ist durch eine Hülle aus einem ohne Wärmezufuhr erhärtenden Isolierstoff von hoher elektrischer Festigkeit gekennzeichnet, die wenigstens von der Kabel- bis zur Mantelisolation reicht und die zwischenliegenden Kabelteile festhaftend einschließt.Accounts for polyäthylenisolierte high voltage cable The invention relates to a closure for polyäthylenisolierte high-voltage cable with a metallic waste shielding and outer Is-oliermantel and is characterized by a shell of a without supplying heat-hardening insulating material of high electrical resistance which is at least sufficient of the cable to the sheath insulation and firmly adheres the intermediate cable parts.

Die Isolierung von Hochspannungskabeln mit Polyäthylen an Stelle des üblichen mit Compound oder Öl imprägnierten Papiers hat den Vorteil, daß das Isoliermaterial keine bei Betriebstemperaturen des Kabels flüssigen Bestandteile enthält. Derartige Kabel können also in Gegenden mit starken Höhenunterschieden verlegt werden, ohne daß ein Wandern des Isolierstoffes eintritt. Man vermeidet so die gefährlichen hydrostatischen Drücke im Innern des Kabels sowie das stellenweise Austrocknen der Isolation. Kabel mit Polyäthylenisolation besitzen außerdem ausgezeichnete elektrische Eigenschaften und sind unempfindlich gegen Feuchtigkeit. Man benötigt deshalb bei diesen Kabeln nicht mehr die schweren und teuren Endverschlußmuffen der papierisolierten Hochspannungskabel. Dies ist auch bei gummiisolierten Kabeln der Fall, die für kurze, flexible Verbindungen, besonders auf Montageplätzen, verwendet werden. Für solche Gummikabel sind Kabelendverschlüsse vorgeschlagen worden, die aus gieß- und härtbarem Kunstharz hergestellt werden, das in eine nach dem Aushärten wieder abgenommene Gußforin gebracht wird. Das verwendete Gießharz benötigt jedoch zum Härten die Zufuhr von Wärme und dies während 1 bis 2 Tagen, was bei einer Montage sehr störend ist. Auch besitzen diese Gummikabel über dem metallischen Schirm keinen Isoliermantel und somit eine ungünstige Verteilung des elektrischen Feldes.The insulation of high-voltage cables with polyethylene instead of the usual paper impregnated with compound or oil has the advantage that the insulating material does not contain any components that are liquid at operating temperatures of the cable. Such cables can therefore be laid in areas with large differences in height without the insulating material migrating. This avoids the dangerous hydrostatic pressures inside the cable and the occasional drying out of the insulation. Cables with polyethylene insulation also have excellent electrical properties and are insensitive to moisture. The heavy and expensive sealing sleeves of the paper-insulated high-voltage cables are therefore no longer required for these cables. This is also the case with rubber-insulated cables, which are used for short, flexible connections, especially in assembly areas. For such rubber cables, cable terminations have been proposed which are made from castable and hardenable synthetic resin which is brought into a casting mold which is removed again after hardening. However, the casting resin used requires the supply of heat for curing and this for 1 to 2 days, which is very annoying during assembly. These rubber cables also do not have an insulating jacket over the metallic screen and thus have an unfavorable distribution of the electrical field.

Nach Bekanntwerden der kalthärtenden Kunstharze wurde auch vorgeschlagen, Kabelabschlüsse für Röntgenanlagen und Fernsehempfänger aus diesen Harzen herzustellen.After the cold-curing synthetic resins became known, it was also suggested that Manufacture cable terminations for X-ray systems and television receivers from these resins.

Es ist auch versucht worden, bei polyäthylenisolierten Hochspannungskabeln mit metallischer Abschirmung ganz auf Kabelendverschlüsse zu verzichten und die Abschirmung in einem Ablenker auslaufen zu lassen und diesen genügend entfernt vom Ende des Leiters zu halten. Diese Versuche schlugen jedoch fehl, da sich auf dem hochisolierenden Polyäthylen Ladungsansammlungen bilden, die das Feldbild verzerren und zu Gleitentladungen führen, die das Isolierinaterial mit der Zeit zerstören und Durchschläge hervorrufen.Attempts have also been made with polyethylene insulated high voltage cables to completely dispense with cable terminations with metallic shielding and the Allow shielding to run out in a deflector and this far enough away from the Hold the end of the ladder. However, these attempts failed because the Highly insulating polyethylene form accumulations of charges that distort the field image and lead to sliding discharges which destroy the insulating material over time and cause breakdowns.

Die Erfindung hat den Zweck, bei polyäthylenisolierten Hochspannungskabeln mit metallischer Ab- schirmung und äußerem Isoliermantel einen Abschluß herzustellen, der die vorgenannten Schwierigkeiten behebt und erlaubt, bei gedrängter Bauform die erforderliche Spannungssicherheit zu gewährleisten.The invention has the purpose of shielding at polyäthylenisolierten high voltage cables with metallic waste and produce a final outer insulating jacket which overcomes the aforementioned difficulties and allows to ensure the required voltage safety summary design.

Ein gemäß der Erfindung ausgeführter Kabelabschluß unterliegt nicht den durch Oberflächenentladungen hervorgerufenen schädlichen Wirkungen, da diese - oft als Gleit- oder Büschelentladungen bezeichnet - infolge der günstigen Ausbildungen des Feldbildes, in der Luft nur noch bei Spannungen, die bedeutend höher als die Betriebsspannung sind, auftreten. Die Verbesserung des Feldbildes wird durch die völlige Einbettung der Abschirmung bis zu den Kanten des Ablenkers und durch die Abdeckung der Polyäthylenoberfläche erreicht. Versuche haben gezeigt, daß für ein mit einem frei liegenden Ablenker versehenes polyäthylenisoliertes Kabel für eine Betriebsspannung von 20 kV zwar eine Überschlagsspannung von 50 kV erreicht werden konnte, daß aber die Gleitentladungen schon bei 8 kV auftraten, und zwar praktisch unabhängig von der Länge des frei liegenden Kabelendes. Bei Verwendung eines Kabelabschlusses nach der Erfindung treten dagegen Gleitentladungen erst ab 40 kV auf.A cable termination made according to the invention is not subject to the harmful effects caused by surface discharges, since these - often referred to as sliding or brush discharges - only occur in the air at voltages that are significantly higher than the operating voltage due to the favorable formation of the field pattern . The improvement of the field image is achieved by completely embedding the shield up to the edges of the deflector and by covering the polyethylene surface. Tests have shown that for a polyethylene-insulated cable provided with an exposed deflector for an operating voltage of 20 kV , a flashover voltage of 50 kV could be achieved, but that the sliding discharges occurred at 8 kV , practically regardless of the length of the free lying cable end. When using a cable termination according to the invention, on the other hand, sliding discharges only occur from 40 kV .

Der Abschluß nach der Erfindung kann einen Teil des freigelegten Leiters einschließen sowie aJs Doppelkegel mit gemeinsamer Grundfläche ausgebildet sein. Der Abschluß kann auch bis zum Ende der freigelegten Kabelisolation reichen. Zweckmäßig wird als Isolierstoff für den Abschluß Äthoxylinharz verwendet.The termination according to the invention can be part of the exposed conductor Include as well as aJs double cone with a common base. The conclusion can also be until the end of the exposed Cable insulation are sufficient. Ethoxylin resin is expediently used as an insulating material for the conclusion.

In der Zeichnung sind neben einigen gebräuchlichen Kabelabschlüssen Beispiele der Erfindung schematisch dargestellt.The drawing shows some common cable terminations Examples of the invention shown schematically.

Abb. 1 zeigt die einfachste Ausführungsform des Abschlusses eines abgeschirmten Einleiterkabels, Abb. 2 das gleiche Kabel mit einem Metallring am Ende der Abschirmung, Abb. 3 das gleiche Kabel mit einem Ablenker (Deflektor) am Ende der Abschirmung.Fig. 1 shows the simplest embodiment of the termination of a screened single conductor cable, Fig. 2 the same cable with a metal ring at the end of the screen, Fig. 3 the same cable with a deflector at the end of the screen.

Diese drei Abbildungen veranschaulichen bereits bekannte Ausführungen von Kabelabschlüssen, während die folgenden Abbildungen Abschlüsse entsprechend der Erfindung darstellen.These three figures illustrate known designs of cable terminations, while the following illustrations terminate accordingly represent the invention.

Abb. 4 zeigt das Kabel gemäß Abb. 1, bei dem das Ende der Abschirmung mit Isolierstoff umkleidet ist, der die Form eines Zylinders aufweist; Abb. 5 das Kabel gemäß Abb. 2, bei dem das Ende der Abschirmung mit Isolierstoff umkleidet ist, der die Form eines durch einen Zylinder verlängerten Kegels aufweist; Abb. 6 das Kabel gemäß Abb. 3, bei dem das Ende der Abschirmung mit Isolierstoff in Form eines Doppelkegels mit gemeinsamer Grundfläche umgeben ist; Abb. 7 einen Kabelabschluß aus Isolierstoff, welcher eine Gruppe von Metallschirmen umkleidet; Abb. 8 einen Abschluß für ein Dreileiterkabel, bei dem die Enden der Abschirmungen der drei Leiter von einem gemeinsamen Abschlußkörper umkleidet sind.Fig. 4 shows the cable according to Fig. 1, in which the end of the shield is covered with insulating material which has the shape of a cylinder; Fig. 5 shows the cable according to Fig. 2, in which the end of the shield is covered with insulating material which has the shape of a cone elongated by a cylinder; Fig. 6 shows the cable according to Fig. 3, in which the end of the screen is surrounded by insulating material in the form of a double cone with a common base; Fig. 7 shows a cable termination made of insulating material, which surrounds a group of metal screens; Fig. 8 shows a termination for a three-core cable in which the ends of the shields of the three conductors are covered by a common terminating body.

In allen Abbildungen bezeichnet a den Leiter, b die Isolation, c die Metallabschirmung, d den Schutzmantel aus Isolierstoff, e den Metallring und f den Ablenker.In all figures, a denotes the conductor, b the insulation, c the metal shield, d the protective sheath made of insulating material, e the metal ring and f the deflector.

Kabelabschlüsse gemäß der Erfindung können, den örtlichen Verhältnissen und den Besonderheiten der -Anlage angepaßt, verschiedenartig ausgeführt werden.Cable terminations according to the invention can, the local conditions and adapted to the particularities of the system, executed in different ways.

Dementsprechend kann der das Ende der Abschirmung umkleidende Abschluß aus Isolierstoff g zylindrische Form, wie in Abb. 4 oder zylindrische Form mit konischein Ansatz wie in Abb. 5 oder die Form eines Doppelkegels 1 mit gemeinsamer Grundfläche, wie in Abb. 6 dargestellt, aufweisen.Correspondingly, the end of the shield covering the end of insulating material g can have a cylindrical shape, as in Fig. 4, or a cylindrical shape with a conical neck, as in Fig. 5, or the shape of a double cone 1 with a common base, as shown in Fig. 6 .

Die Ausführung in Form eines Doppelkegels ist dann besonders angebracht, wenn die Abschirmung in einem Metallring oder-einem zweckmäßig gestalteten Ablenker endet. Die Form des Doppelkegels mit gemeinsamer Grundfläche kann auch dann gewählt werden, wenn in der Isolierinasse i konzentrisch angeordnete Metallabschirmungen j zur Steuerung des elektrischen Feldes angeordnet sind.The design in the form of a double cone is particularly appropriate when the shielding ends in a metal ring or an appropriately designed deflector. The shape of the double cone with a common base can also be selected if concentrically arranged metal shields j for controlling the electrical field are arranged in the insulating material i.

Bei sämtlichen aufgezählten Ausführungsformen ist es wesentlich, daß alle an das Ende der Abschirmung c angeschlossenen metallischen Teile vom Isolierstoff des Abschlußkörpers umkleidet sind.In all of the embodiments listed, it is essential that all metallic parts of the insulating material connected to the end of the shield c of the closing body are encased.

Wenn der das Ende der Abschirmung umkleidende Abschluß die Gestalt eines Doppelkegels aufweist, so befindet sich dessen größter Durchmesser in der Nähe des Endes der Abschirmung e. Ist das Kabelende mit einem Ablenker f ausgerüstet, so liegt der größte Durchmesser des Doppelkegels an jener Stelle des Kabels, an der auch der Ablenker den größten Durchmesser aufweist.If the end covering the end of the shield has the shape of a double cone, its largest diameter is located in the vicinity of the end of the shield e. If the cable end is equipped with a deflector f , the largest diameter of the double cone is at that point on the cable where the deflector also has the largest diameter.

Normalerweise ist die der Abschirmung zugekehrte Seite des Doppelkegels kürzer als die dem Leiter zugewandte Seite. Die Abmessungen des Doppelkegels richten sich nach der Art des Kabels, insbesondere nach dessen Abmessungen, die ihrerseits von der angelegten Spannung und der zu übertragenden Leistung bestimmt werden.Usually the side of the double cone facing the shield is shorter than the side facing the conductor. Align the dimensions of the double cone depending on the type of cable, in particular its dimensions, which in turn can be determined by the applied voltage and the power to be transmitted.

Der größte Durchmesser des das Kabelende umschließenden Doppelkegels aus Isolierstoff ist im allgemeinen nur einige Millimeter größer als der Durchmesser der Abschirmung bzw. als der größte Durchmesser des die MetaHabschirinung abschließenden Ringes oder Ablenkers. Die Länge des Doppelkonus wird normalerweise 4- bis 15mal größer als der Durchmesser der Leiterisolation, das Längenverhältnis der beiden Kegelteile 1 : 2 bis 1 : 6 gewählt. Es ist angebracht, bei diesen Kegeln scharfe Kanten zu vermeiden.The largest diameter of the double cone made of insulating material surrounding the cable end is generally only a few millimeters larger than the diameter of the shield or the largest diameter of the ring or deflector closing the metal shield. The length of the double cone is normally 4 to 15 times greater than the diameter of the conductor insulation, the length ratio of the two cone parts 1: 2 to 1: 6 . It is advisable to avoid sharp edges on these cones.

Der das Ende der Abschirmung umkleidende Abschluß umgibt die von der Abschirmung befreite Isolation des Kabels entweder teilweise oder auf deren ganzer Länge, oder er bedeckt sogar auch noch ein Stück des Leiters. Er endet am anderen Ende auf dem Schutzmantel des Kabels.The termination covering the end of the shield surrounds that of the Shielding freed insulation of the cable either partially or entirely Length, or it even covers part of the conductor. It ends at the other End on the protective sheath of the cable.

Bei Mehrleiterkabeln, insbesondere bei Dreileiterkabeln, entsprechend Fig. 8 kann ein einziger Abschlußkörper k aus Isoherstoff die Enden aller Ab- schirmungen umfassen.In multi-conductor cables, in particular with three-conductor cables, as shown in FIG. 8, a single sealing body can Isoherstoff k from the ends comprise shields all ex.

Zweckmäßige Isoherstoffe sind Harze, die bei Zusatz eines Härtemittels bei Raumtemperatur erstarren, vorzugsweise Äthoxylinharz. Diesen Harzen können Zusätze, wie z. B. Porzellan- oder Quarzpulver, beigegeben werden, um ihre Wärmeleitfähigkeit zu verbessern und ihren Ausdehnungskoeffizienten zu verringern.Appropriate isoherstoff are resins, which with the addition of a hardening agent solidify at room temperature, preferably ethoxylin resin. These resins can contain additives, such as B. porcelain or quartz powder, are added to their thermal conductivity to improve and reduce their coefficient of expansion.

Bei einer Anwendung der Erfindung auf ein metallisch abgeschirmtes Einleiterkabel mit Polyäthylenisolation und Schutzmantel aus Polyvinylchlorid wurden folgende Abmessungen verwendet: Durchmesser des Leiters ....... 6,5 mm Durchmesser der Isolation ...... 13 mm Durchmesser der Abschirmung . . 13,5 mm Durchmesser des Mantels ...... 15 mm Größter Durchmesser des Ablenkers 32 mm Länge des Gienkers ........... 40 mm Länge des Doppelkegels ........ 180 mm Länge des oberen Kegels ....... 135 mm Länge des unteren Kegels ...... 45 mm Größter Durchmesser des Doppelkegels ...................... 42 mm Selbstverständlich ist es notwendig, daß der Isolierstoff nicht nur das Ende der Abschirmung umkleidet, sondern auch gut auf der Kabelisolation haftet, da sonst zwischen den beiden Dielektrika (Kabelisolation und Isolation des Abschlusses) Entladungen auftreten können.When the invention was applied to a metal-shielded single-conductor cable with polyethylene insulation and a protective jacket made of polyvinyl chloride, the following dimensions were used: diameter of the conductor ....... 6.5 mm diameter of the insulation ...... 13 mm diameter of the shield . . 13.5 mm diameter of the jacket ...... 15 mm Largest diameter of the deflector 32 mm Length of the giener ........... 40 mm Length of the double cone ........ 180 mm Length of the upper cone ....... 135 mm Length of the lower cone ...... 45 mm Largest diameter of the double cone ..................... . 42 mm it is of course necessary that the insulating cases not only the end of the shield, but also adheres well to the cable insulation because otherwise between the two dielectrics (cable insulation and isolation of financial statements) can discharges occur.

Bei der Herstellung des Kabelabschlusses gemäß der Erfindung beginnt man stets damit, den Leiter freizulegen, worauf man die Abschirmung und den Schutzmantel auf eine bestimmte Länge zurücknimmt.Begins with the manufacture of the cable termination according to the invention you always have to expose the conductor, whereupon the shield and the protective sheath decreases to a certain length.

Das bei Zimmertemperatur erhärtende Harz wird dann mit einem Härtemittel vermischt und kalt in eine Gießforin gegossen, die nach Erhärtung der Masse abgenommen wird.The room temperature hardening resin is then mixed with a hardening agent mixed and poured cold into a pouring mold, which is removed after the mass has hardened will.

Die zur Herstellung des Kabelabschlusses benutzte Isoliermasse kann beliebig gefärbt und mit Beschriftungen geeigneter Art versehen werden, aus denen beispielsweise die Herkunft und die Kabeltype ersichtlich sind.The insulating compound used to make the cable termination can can be colored as desired and labeled with a suitable type, from which For example, the origin and the cable type can be seen.

Claims

PATENT CLAIMS-1. Termination for polyethylene-insulated high-voltage cables with metallic shielding and outer insulating sheath, characterized by a sheath made of an insulating material of high dielectric strength that hardens without heat supply, which extends at least from the cable to the sheath insulation (bld) and firmly adheres the cable parts (c, e, fj) between them includes.

2. Termination according to claim 1, characterized in that the sheath encloses part of the exposed conductor (a). 3. Termination according to claim 1, characterized in that the shell is designed as a double cone (1) with a common base area. 4. Termination according to claim 1, characterized in that the sheath extends to the end of the exposed cable insulation (b). 5. Termination according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that ethoxylin resin is used as the insulating material for the shell. Considered publications: German Patent Nos. 623 833, 643 819, 655 111; British Patent No. 541,811; Swiss Patent No. 174 786; "Kunststoffe" magazine, year 1951, issue 11, p. 369; "Modern Plastics" magazine, vol. 1950, pp. 85 to 88.