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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vorbereitung des
Endes eines Hochspannungskabels zur Hochspannungsprüfung, bei welchem ein rohrförmiges,
aus synthetischem Harz geformtes Prüfendstück, das einen Beanspruchungskegel aufweist,
auf das freigelegte Ende des Kerndielektrikums aufgeschoben wird, eine am Beanspruchungskegel
angebrachte Elektrode mit der Kabelabschirmung verbunden wird und ein auf dem Prüfendstück
aufgebrachter, das freigelegte Ende des Kerndielektrikums umgebender Flüssigkeitsbehälter
mit isolierender Flüssigkeit gefüllt wird, so daß das Ende des Kabeldielektrikums
darin eintaucht. Das Verfahren nach der Erfindung kann z. B. bei Prüfendstücken,
wie sie in den britischen Patentschriften 893 376 und 930 017 beschrieben sind,
oder ähnlichen Ausführungsformen angewendet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zuverlässigkeit von
Prüfungen zu steigern, die gemäß diesem Verfahren durchgeführt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß ein rohrförmig
geformtes, aus synthetischem Harz bestehendes Prüfendstück auf das freigelegte Ende
des Kerndielektrikums aufgeschoben, daß auf das Prüfendstück ein Flüssigkeitsbehälter
montiert wird, daß dieser Behälter mit isolierender Flüssigkeit gefüllt, daß die
isolierende Flüssigkeit in das eine Ende der Bohrung des Prüfendstückes eingeführt
und veranlaßt wird, durch die Bohrung des Prüfendstückes hindurch zum entgegengesetzten
Ende zu fließen, und zwar für eine Zeit, die dafür ausreicht, daß die fließende
Flüssigkeit den Raum zwischen dem Kerndielektrikum und dem Prüfendstück von eingeschlossener
Luft im wesentlichen befreit.
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Wenn, was normalerweise der Fall ist, das Prüfendstück über einen
rohrförmigen Isolierkörper (gewöhnlich ein aus Schichten bestehender Körper), der
selbst auf dem Kerndielektrikum sitzt, aufgebracht wird, dann schließt der von eingeschlossener
Luft durch die fließende Isolierflüssigkeit befreite Raum irgendwelche Zwischenräume
zwischen dem Körper und sowohl dem Prüfendstück als auch dem Dielektrikum sowie
irgendwelche Zwischenräume innerhalb des Körpers ein, beispielsweise zwischen den
Schichten, aus welchen er besteht.
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Es sei darauf hingewiesen, daß, wenn die isolierende Flüssigkeit
dazu gebracht wird, durch die Bohrung des Prüfendstückes während einer genügend
langen Zeit, um Räume in der Bohrung von eingeschlossener Luft zu befreien, hindurchzufließen,
das Kerndielektrikum und, falls vorhanden, der rohrförmig aus Schichten bestehende
Körper im wesentlichen mit der isolierenden Flüssigkeit bis zur Sättigungsgrenze
getränkt sind.
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Die verwendete isolierende Flüssigkeit ist vorzugsweise eine Isolierflüssigkeit,
mit welcher das Kerndielektrikum bereits imprägniert ist. Sie ist normalerweise
ein Öl oder eine auf Öl basierende Zusammensetzung bzw. Mischung, es können jedoch
auch andere isolierende Flüssigkeiten oder Gemische verwendet werden, die bei der
Temperatur flüssig sind, bei welcher das Kabelende vorbereitet wird.
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Die isolierende Flüssigkeit wird vorzugsweise in die Bohrung des
Prüfendstückes dadurch zwangsweise hineingebracht, daß man einen druckmitteldichten
Deckel auf das Ende des Prüfendstückes, das dem Kabelende näher liegt, aufbringt
und isolierende Druckflüssigkeit in den durch den Deckel
eingeschlossenen Raum einführt,
der das Ende des Kabelleiters und das Ende des Kabeldielektrikums umgibt.
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Ein alternatives Verfahren besteht darin, eine druckmitteldichte
Kammer um den Kabelkern herum aufzubauen, und zwar zwischen der Kabelummantelung
und dem Ende des Prüfendstückes, das vom Kabelende entfernt liegt, und einen an
dem anderen Ende des Prüfendstückes angebrachten Behälter mit isolierender Flüssigkeit
zu füllen und diese Kammer zu evakuieren, um die Flüssigkeit durch die Bohrung des
Prüfendstückes hindurch und aus der Kammer zu saugen.
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Die Erfindung wird nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden
Zeichnung durch Beschreibung von zwei Verfahren, den Bereich zwischen dem Kerndielektrikum
eines ölgefüllten Einkern-Kabels von 275 kV und der Bohrung eines Prüfendstückes
unter Druck stehendem isolierendem Öl auszusetzen, näher erläutert, und zwar zeigt
F i g. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Prüfendstückes, das an einem
Ende des Kabels befestigt ist und zum zwangsweisen Einbringen einer isolierenden
Flüssigkeit in und durch das eine Ende der Bohrung des Prüfendstückes vorbereitet
ist, während F i g. 2 eine teilweise geschnittene Teilansicht eines Prüfendstückes
wiedergibt, das an einem Ende des Kabels befestigt ist und dazu vorbereitet ist,
eine isolierende Flüssigkeit in und durch das eine Ende der Bohrung des Prüfendstückes
zu ziehen.
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Bei dem ersten Verfahren, das an Hand der F i g. 1 beschrieben wird,
handelt es sich bei dem verwendeten Prüfendstück um das 275-kV-Prüfendstück, das
im einzelnen an Hand eines Beispiels in der Beschreibung der voraufgeführten Patentanmeldung
P 15 91 855.5 - 35 erläutert ist. Das Prüfendstück weist einen Körper 1 auf, der
aus einem Epoxyharz gegossen ist und aus einem Kopf 2 und einem einstückigen Hals
3 besteht, die eine gemeinsame axiale Bohrung mit einheitlichem Durchmesser durch
die gesamte Länge des Körpers aufweisen. Der Kopf 2 weist einen geradzylindrischen
Teil 4 auf, der mit der Bohrung und einem sich verjüngenden Teil 5 koaxial verläuft.
In seiner Endfläche, aus welcher der Hals 3 herausragt, ist der Kopf 2 mit einer
ringförmigen Nut 6 versehen, wobei die Oberfläche dieser Nut, die der Achse des
Prüfendstückes näher liegt, jenen Teil der äußeren Oberfläche des Halses innerhalb
des Kopfes bildet. Der Hals 3 weist eine Wandstärke auf, welche progressiv im Durchmesser
zunimmt, d. h. ¢ die Steigerung einer beliebigen Mantellinie nimmt, ausgehend von
dem vom Kopf 2 entfernt liegenden Ende bis zu einem Punkt in der Nut 6, der in etwas
weniger als der Hälfte der Tiefe der Nut liegt, ständig zu, und über den übrigen
Teil der Tiefe der Nut vergrößert sich der Durchmesser des Halses nur sehr langsam
mit konstanter Steigerung.
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Die gesamte äußere Oberfläche des Halses 3, der Boden der Nut 6 und
die dem Hals gegenüberliegende Oberfläche der Nut werden vom Boden der Nut bis innerhalb
0,75 Zoll (19 mm) der Endfläche des Kopfes 2 durch ein Metallaufsprühverfahren metallisiert
bzw. mit Metall überzogen, um eine Elektrode 7 zu bilden. Eine Metallhülse 10 wird
über der Elektrode 7 am dünnen Ende des Halses 3 dicht bzw. enganliegend angebracht.
Die Nut 6 wird mit einem kaltaushärtenden Harz 8 gefüllt, in welches
sechs
mit Innengewinde versehene Nylonbuchsen 9 eingebettet sind, die mit ihren Achsen
parallel zur Achse des Prüfendstückes verlaufen und in gleichmäßigen Abständen um
die Achse herum angeordnet sind. Die Buchsen bzw. Einsätze 9 stellen ein Mittel
zur Befestigung eines Behälters 12 für isolierendes Öl in einer Form und in einer
Weise dar, wie sie im nachstehenden noch beschrieben wird.
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Der Ölbehälter 12 wird aus zwei übereinanderliegenden bzw. aufeinandergesetzten
Teilen gebildet, wobei der untere Teil eine ringförmige Grundplatte 14 aus Polyvinylchlorid
aufweist, die um ihren unteren Umfangsrand herum eine hochstehende zylindrische
Wand aufweist, und wobei der obere Teil einen zylindrischen rohrförmigen Bauteil
19 aufweist. Die Grundplatte 14 ist mit dem Kopf 2 durch Bolzen 16 verschraubt,
welche durch entsprechend angeordnete Löcher in einem verstärkenden Kreisring 15
aus mit Fasern verstärktem Kunstharz verlaufen, der an der Unterfläche der Grundplatte
14 durch eine ringförmige Dichtungsscheibe 17 abgedichtet ist, und welche in die
mit Gewinde versehenen Einsätze 9 eingreifen. Die zylindrische Wand der Grundplatte
14 weist einen nach außen gerichteten Flansch 18 auf, welcher ein Mittel zur Befestigung
an einem ähnlichen Flansch 20 darstellt, der sich vom unteren Umfangsrand des zylindrischen
Bauteils 19 erstreckt, welcher den oberen Teil des Ölbehälters 12 bildet.
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Die Grundplatte 14 ist normalerweise mit einer Auslaßleitung 21 versehen,
welche, während der Raum zwischen dem Kerndielektrikum und der Bohrung des Prüfendstückes
durch den Fluß von Isolieröl durch die Prüfendstückbohrung von eingeschlossener
Luft befreit wird und auch während der anschließenden Hochspannungsprüfung des Kabelkerns,
mittels eines Stopfens geschlossen gehalten wird.
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Wenn das Prüfendstück auf ein Kabelende aufgebracht werden soll,
müssen die Kabelummantelung 23 und die dielektrische Abschirmung 25 so weit entfernt
werden, daß das Ende des Dielektrikums 24 über das obere Ende des Prüfendstückes
sicher vorragt, wenn das Prüfendstück am Kabel befestigt wird.
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Bevor man das Prüfendstück auf das freigelegte Dielektrikum 24 gleiten
läßt, wird eine imprägnierte Papierrolle 22 von kleiner radialer Dicke auf das freigelegte
Dielektrikum aufgebracht, um als Füllmittel zwischen dem Kabelkern und dem Prüfendstück
zu dienen, wenn das Prüfendstück daran befestigt wird. Nachdem das Prüfendstück
am Kabel angebracht worden ist, kann die elektrische Verbindung zwischen dem freigelegten
Ende der dielektrischen Abschirmung 25 und dem Metallring 10 am unteren Ende des
Halses 3 zweckmäßig beispielsweise durch eine Bewicklung 26 aus Bleidraht hergestellt
werden.
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Nachdem das Prüfendstück mit der daran angeschraubten Grundplatte
14 des Ölbehälters an dem freigelegten Ende des Kabels angebracht worden ist und
das Kabelende in einer senkrechten Stellung befestigt worden ist, wird ein Öldruckdeckel
30 am oberen Ende des Prüfendstückes befestigt.
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Der Deckel 30 besteht aus einem flachen Metallring 31 mit einer konisch
ausgebildeten inneren Oberfläche, welche etwa auf halbem Weg längs des sich verjüngenden
EndteilsS auf das Prüfendstück paßt, wobei die spitz zulaufende Oberfläche des Rings
mit einer Nut versehen ist, um einen O-Ring 32 aufzunehmen, der eine öldichte Abdichtung
gegenüber
dem Prüfendstück bildet. Angefügt bzw. angebracht an die obere Oberfläche des Rings
31 ist eine kegelstumpfförmige Wand 33 aus dünnem Metall, welche in der Form dem
sich verjüngenden Ende 5 des Prüfendstückes entspricht, das durch den Ring hindurchragt,
wenn sich der Ring auf dem Prüfendstück befindet, jedoch solche Abmessungen aufweist,
daß sie in einem kleinen Abstand von der Oberfläche des konischen Endteils gehalten
wird. An dem kleineren Ende der kegelstumpfförmigen Wand 33 ist eine dünne zylindrische
Metallwand 34 befestigt, die das Ende der hergestellten Papierrolle 22, die am Kerndielektrikum
24 anliegt, in einem geringen Abstand umgibt. Das gegenüberliegende Ende der zylindrischen
Wand 34 ist durch eine abgedichtete Deckelplatte 35 verschlossen, durch welche ein
oder mehrere Ölrohre 36 hindurchragen. Die Deckelplatte 35 ist außerdem mit einem
Handgriff 37 versehen.
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Der Metallring 31 wird auf dem konischen Ende 5 des Prüfendstückes
fest angezogen, um den O-Ring 32 zusammenzudrücken und eine gegenüber dem Medium
dichte Abdichtung mit Hilfe einer Anzahl von Zugstäben in Form der Bolzen 39 herzustellen,
die in Gewindelöcher des Rings eingeschraubt werden und glatte Schäfte haben, die
durch die Grundplatte 14 des Ölbehälters und den verstärkenden Kreisring 15 verlaufen,
wobei die Zugstäbe in regelmäßigen Abständen um die Kabel achse herum sowie parallel
zu dieser angeordnet sind. Die Bolzenköpfe 40 an den unteren Enden der Verbindungsbolzen
39, welche durch die Grundplatte 14 des Ölbehälters und durch den verstärkenden
Kreisring 15 verlaufen, werden gedreht, um die Zugstäbe unter Zugspannung zu bringen.
Jede Öffnung im Verstärkungsring 15, durch welche ein Bolzen 39 verläuft, weist
eine darin befestigte Buchse 42 aus faserverstärktem Kunststoff auf, deren innere
Oberfläche ein Paar von im Abstand angeordneten Nuten aufweist, die O-Ringe 43 aufnehmen,
um Ölleckage aus dem Ölbehälter durch die Öffnungen, durch welche die Verbindungsbolzen
verlaufen, zu verhindern. Eine Mutter 41, die auf das Gewindeende jedes Bolzens
39 aufgeschraubt wird, dient dazu, die Bolzen am Herausgleiten aus den Öffnungen
in der Basis 14 und dem Verstärkungsrings zu hindern, wenn der Metallring31 gelöst
wird.
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Nachdem die Bolzen angezogen worden sind, wird der zylindrische Bauteil
19, welcher den oberen Teil des Ölbehälters 12 bildet, an der Grundplatte 14 mittels
Schrauben 44 befestigt, die durch die Flansche 18 und 20 verlaufen, wobei eine öldichte
Abdichtung durch einen Dichtring 45 bewirkt wird. Der Ölbehälter 12 wird mit Kabelimprägnieröl
gefüllt. Das gleiche Öl wird unter einem Druck von 30 Ibs/ Quadratzoll oder 2, 1
kglcm° durch die Ölleitungen 36 in den vom Deckel 30 umschlossenen Raum eingeführt
und veranlaßt, durch das entgegengesetzte Ende der Bohrung des Prüfendstückes hindurchzufließen
und auszutreten. Wenn das Öl durch die Bohrung des Prüfendstückes während etwa 1
Stunde zwangsweise fließt, sind die Räume innerhalb der Bohrung des Prüfendstückes
im wesentlichen von eingeschlossener Luft befreit und gereinigt.
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Bevor die Hochspannungsprüfung des Kabels beginnt, wird der Deckel
30 entfernt.
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Bei einer alternativen Form des 275-kV-Prüfendstückes, welche in
der Beschreibung der voraufgeführten
Patentanmeldung P 15 91 855.5-35
erläutert ist, ist der sich verjüngende Teil des Kopfes von doppelt konischer Form,
wobei er sich über einen kleineren Teil seiner axialen Länge, näher am geradzylindrischen
Teil des Kopfes, stark verjüngt und sich dann über den übrigen Teil seiner axialen
Länge weniger stark verjüngt. Eine Anzahl von Innengewinde-Buchsen aus isolierendem
Material ist in den sich stark verjüngenden Teil des Kopfes eingebettet, wobei in
jede dieser Buchsen das Gewindeende eines Verbindungsbolzens eingeschraubt werden
kann, welcher einen glatten Schaft aufweist, der durch eine entsprechend angeordnete
Öffnung im Metallring verläuft, wobei der Kopf des Verbindungsbolzens am oberen
Ende des Bolzens gedreht wird, um den Verbindungsbolzen unter Zugspannung zu bringen.
Bei dieser Bauart werden die Verbindungsbolzen entfernt, wenn der Deckel entfernt
wird, und es ist nicht erforderlich, einen Verstärkungsring unter der Grundplatte
des Ölbehälters vorzusehen.
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Das zweite Verfahren, das an Hand der Fig.2 beispielsweise beschrieben
wird, ist ebenfalls bei den Prüfendstücken anwendbar, welche in der Patentanmeldung
P 15 91 855.5-35 beschrieben sind. Bei diesem Verfahren wird, nachdem das Prüfendstück
auf das Kabelende aufgebracht worden ist, ein Wickel oder Verband 50, beispielsweise
aus haftendem PVC-Klebeband, zwischen dem weggeschnittenen Ende der Kabelummantelung
23 und dem Kabelkern gebildet, um das Ausfließen des Öls aus dem Kabel zu verhindern,
wenn die druckmitteldichte Kammer evakuiert wird. Eine vorgeformte bzw. vorgefertigte
Metallhülse 51, welche über das Ende des Kabels geschoben wird, bevor das Prüfendstück
daran befestigt ist, wird dann in eine solche Lage gebracht, daß das eine ihrer
Enden den Metallring 10 überlappt und das andere ihrer Enden das weggeschnittene
Ende der Kabelummantelung 23 übergreift, wobei ein Verband 52 an jedem Ende der
Hülse aufgebaut wird, um die so gebildete Kammer 53 abzudichten, in welche das untere
Ende des Prüfendstückes eingeschlossen wird. Eine oder mehrere Rohrleitungen 54
verlaufen durch die Hülse 51, um eine Verbindung mit der Kammer 53 herzustellen.
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Der Ölbehälter wird auf dem Prüfendstück in der an Hand der Fig.
1 beschriebenen Weise befestigt und mit Öl bis zu solcher Höhe gefüllt, die normalerweise
für die Kabelprüfung verwendet wird.
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Die Rohrleitung oder Rohrleitungen 54, die durch die Hülse S1 verlaufen,
werden dann mit einer Vakuumpumpe verbunden und durch Aufrechterhaltung eines mäßigen
Grades an Vakuum in der Kammer 53 während etwa einer Stunde wird Öl von dem Ölbehälter
durch die Bohrung des Prüfendstückes in die Kammer gesaugt. Während dieser Zeit
wird das Öl im Behälter nach Bedarf ergänzt.
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Da sich die Verbindungen mit der Vakuumpumpe am geerdeten Ende des
Prüfendstückes befinden, können sie, falls gewünscht oder erforderlich, beibehalten
werden, während die Hochspannungsprüfung auf normale Weise durchgeführt wird.
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Das an Hand der Fig. 2 beschriebene zweite Verfahren ist auch bei
denjenigen Prüfendstücken anwendbar, welche in den britischen Patentschriften 893
376 und 930 017 beschrieben sind.
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Die voraufgeführten britischen Patentschriften entsprechen der deutschen
Patentanmeldung 13 59863
VIII d/21 c (Anwaltsakte 60 232) bzw. der deutschen Patentanmeldung
B 65832 VIII d/21 c (Anwaltsakte 62 120) des gleichen Erfinders.