DE1690498A1 - Einsteckendverschluss fuer abgeschirmte Hochspannungskabel zur Einfuehrung in ein elektrisches Geraet - Google Patents

Description

Electric Corporation Pittsburgh

1 8. AUG. 1967

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Einsteckendverschluß für abgeschirmte Hochspannungskabel zur Einführung in ein elektrisches G-erät

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden amerikanischen Patentanmeldung Ser.No. 587 040 vom 17.10.1966

beansprucht.

Die Erfindung betrifft einen neuen und verbesserten Einsteckendverschluß für ein abgeschirmtes Hochspannungskabel, der in einer öffnung im Gehäuse von elektrischen Geräten, wie z.B. Transformatoren oder Schaltgeräten befestigt ist.

Im allgemeinen wird die Verbindung eines abgeschirmten Hochepannungskabels zu einem elektrischen Gerät ao ausgeführt, daß

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auf die einzuführende Kabelader eine kapasitiv spannungssteuernde WickelkeuLe gewickelt wird. Ein Gehäuse aus Isolierstoff trennt das Isoliermittel des Kabels von dem des elektrischen Gerätes. Die Herstellung einer derartigen gewickelten Spannungskeule erfordert sehr viel Zeit und Geschicklichkeit.

Manche mit einem Hochspannungskabel verbundene elektrische Geräte, wie z.B. unterirdisch oder in Gewölben angeordnete Trans- ^ formatoren, müssen unter Umständen auch betrieben werden, wenn sie völlig von ..asser überflutet sind. Dies erfordert einen feuchtigkeitsdichten Endverschluß des Hochspannungskabels. Durch die Erfindung wird ein dazu geeigneter Endverschluß eines Hochspannungskabels erhalten, dei schnell und einfach montiert werden kann und als Binsteckendvers-chluß ausgebildet., ist.

Gemäß der Erfindung ist in dem aus Gießharz bestehenden Isolierkörper des Einsteckendverschlusses, der eine Öffnung zur Aufnahme des Einsteckteils und den Gegenkontakt enthält, an der dem Kabel zugewandten Seite ein rohrförmigen, zur Spannungssteuerung dienender Metallkörper eingegossen, der elektrisch mit der geerdeten Abschirmung des Kabels verbunden ist und an dem der Einsteckteil befestigt ist.

Das spannungssteuernde Mittel zum Abbau der Spannungen am Abschluß der Kabelabschirmung ist also in den aus Gießharz bestehenden Isolierkörper des Einsteckendverschlusses, der bereits vorgefertigt an dem Gehäuse des elektrischen Gerätes befestigt wird, verlegt, so daß allein die elektrische Verbindung der

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Kabelabschirmung mit dem im Gießharz eingegossenen Metallteil genügt, um die Steuerung der Spannungen wirksam werden zu lassen. Am Montageort entfällt daher die Notwendigkeit, diese spannungssteuernde Mittel erst herzustellen. Der Endverschluß läßt sich also in einfachster Weise montieren, indem das Ende des Hochspannungskabels als Einsteckteil zubereitet und in den Einsteckendve schluß geschoben wird. Zur Umarbeitung des Kabelendes zu dem Einsteckteil werden die einzelnen Schichten des Kabelendes in bestimmten Längen freigelegt und mit dem Kontakt und Befestigungsmitteln versehen.

Der Aufbau des Einsteckendverschlusses gemäß der Erfindung ist außerdem besondeis einfach, da jeder Teil fur mehrere Funktionen ausgenutzt wird. So dient der spannungssteuernde Metallkörper auch zur Befestigung des Einsteckteils am Isolierkörper. Er trägt dazu in zweckmäßiger Weise in Durchführung des Erfindungsgedankens an der Außenfläche seines aus dem Gießharz herausragenden Teiles ein Gewinde, auf das eine am Einsteckteil befestigte Mutter aufgeschraubt wird, die nach Herstellung der Verbindung am Einsteckteil gegen Lageveränderungen gesichert wird. Damit der Einsteck- | endverschluß gemäß der Erfindung auch bei Geräten verwendet we. den kann, die in sehr feuchten Räumen oder gar unter Wasser stehen, ist zwischen dem spannungssteuernden Metallkörper und der Mutter ein Dichtungsring angeordnet.

Zum besseren Abbau der Spannungen zwischen dem Ende der Kabelabschirmung und dem Leiter ist es zweckmäßig, in Durchführung des Eifindungsgedankens zwischen die geerdete Abschirmung des

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Kabel und den spannungssteuernden Metallkörper eine leitende Schicht zu schalten. Diese schwaehleitende Schicht kann mit Vorteil aus einem spannungsabhängigen Widerstand bestehen. Dadurch kann diese Schicht, die das Ende der Abschirmung mit dem · Metallkörper verbindet, ihren spezifischen Widerstand automatisch jäer Größe der anliegenden elektrischen Spannung anpassen. Sie wird also in Gebieten hoher Spannung ein guter Leiter und in Gebieten niedriger Spannung ein schlechter Leiter sein und somit dazu beitragen, die elektrischen Beanspruchungen am Ende der Kabelabschirmung zu steuern.

Es empfiehlt sich weiterhin, die schwachleitende Schicht als elastische Hülse auszubilden und sie über das als Einsteckteil vorbereitete Kabelende so zu schieben, daß sie in Kontakt mit der geerdeten Abschirmung steht. Dadurch wird die Aufbringung der schwachleitenden Schicht erleichtert. Durch Änderung der Wandstärken der Hülse kann man weiterhin in einem bestimmten Bereich für verschiedene Kabeldurchmesser einen guten Sitz der vorgefertigten Befestigungsmittel erreichen.

Als Material für eine derartige schwachleitende elektrische Hülse kann Gummi oder ein anderer geeigneter Werkstoff mit Silikonkarbid oder anderen schwachleitenden Teilchen vermischt werden. \ ; " .

In manchen.Fällen muß ein Hoehspannungska'b'el aus Baumgründen •in eine*. ' engeren Ki ümmung an ein elektris'cM'es Gerät herangezogen werdön, als dies für das Kabel zulässig Wf. ^:%W eim derartige

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enge Krümmung zu ermöglichen, gibt es sogenannte Winkelendverschlüsse. Damit man nun auch in diesen fällen den Einsteckendverschluß gemäß der Erfindung anwenden und seine leichte Hontage ausnutzen kann, empfiehlt es sich, andern spannungsstuernden Metallkörper ein den Abmessungen des Isolierkörpers angepaßtes,-als Einsteckkontakt ausgebildetes Zwischenstück zu befestigen, das an einen normalen Winkelendversehluß eines abgeschirmten Hochspannungskabels angeschlossen ist.

Im folgenden sei die Erfindung noch an Hand der in den Figuren 1 bis 4 jeweils teilweise im Schnitt dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen EinsteckendverschluB gemais der Erfindung, bei dem das Binsteckteil in den Isolierkörper eingeführt und _; an diesem befestigt ist. Figur 2- zeigt den Isolierkörper allein und Figur 3 zeigt allein den Einsteckteil. In Figur 4 ist ein als Einsteckkontakt ausgebildetes Zwischenteil dargestellt, das an einem normalen Winkelendvers-chluß eines abgeschiimten Hochspannungskabels angeschlossen ist und zur Einführung in den Isolierkörper des erfindungsgemäßen Einsteckendverschlussea dient.

Der gemäß der Erfindung ausgebildete Einsteekendversehluß 1 zur Verbindung eines abgeschirmten Hochspannungskabels 2 mit einem nicht dargestellten elektrischen Gerät, wie z.B. einem iransformator, besteht im wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich dem" Isolierkörper 3. und dem Einsteckteil 4. . . .·,.

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Der Isolierkörper 3 hat eine langgestreckte konische Form mit einer in der Mitte liegenden öffnung 5 zur Aufnahme des Einsteckteils 4 und besteht aus Gießharz. Als Material dafür sind Epoxyd- oder PolyestergieSharzsysteme geeignet, die auch mit neutralen Füllstoffen, wie Quarz, Silikon, Aluiainium-Trihydroxyd (AIpO;*·3 HpO) versetzt sein können. Die Komponenten des GieB-harzsystems werden so gewählt, daß der Isolierkörper auch bei höhen Temperaturen gute physikalische Eigenschaften aufweist, nicht zui Bildung von Rissen neigt und einen niedrigen Wärme- ^ ausdehnungskoeffizienten besitzt, der dem der eingeschlossenen Metallteile eng benachbart, ist. Man wählt vorzugsweise ein warmhärtendes Harz; man kann jedoch auch ein thermoplastisches Harz verwenden, wenn dessen Erweichungstemperatur höher liegt als die ' Betriebstemperatur des Endverschlusses.

Im Isolierkörper 3 ist an dem einen Ende der Gegenkontakt 6 für den Einsteckteil 4 angeordnet und am anderen, dem Kabel zugewandten Ende sind der rohrförmige spannungssteusrnde Metall- ψ körper 7 und der Flansch 8 eingegossen. Der Flansch 8 dient zur

Befestigung des Isolierkörpers 3 in der vffnung 9 des Gehäuses 10 des elektrischen Gerätes, mit dem das Hochspannungskabel verbunden werden soll. Der Flansch 8 kann an dem Gehäuse durch die Schweißnaht 11 befestigt werden odör auch durch andere Mittel, die stark genug sind, um KurzsehluSkräfte aufnehmen zu können* Zusammen mit dem Flansch 8 ist der Dicntungsring 12 in ; dem Gießharz eingegossen, der neben dem abgewinkelten Rand 13 des Flansches 8 angeordhet Ist. Er soll für den Fall, daß die

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Adhäsion zwischen dem Plansch und dem Gießharz aufgehoben ist, einen feuchtigkeitssicheren Abschluß der Befestigung ergeben.

Der spannungssteuernde rohrförmige Metallkörper 7 ist konzentrisch zur Öffnung 5 angeordnet und ragt zum Teil aus dem Gießharz heraus. Sein im Gießharz eingegossener Teil erweitert sich konisch, so daß eine bessere Verankerung erhalten wird und die Endkanten 14·sind stark abgerundet, damit die Abschirmung des Kabels nicht mit scharfen Kanten endet. An der Außenfläche des aus dem Gießharz he ausragenden Teiles trägt der spannungssteuernde Metallkörper 7 ein Gewinde 15.

Der Gegenkontakt 6 schließt an dem einen Ende des Isolierkörpers 5 die durchgehende Öffnung 5 ab. Er wird bei der Herstellung des Isolierkörpers mit eingegossen. Ein Ansatz 16 ragt aus dem Isolierkörper 3 heraus, so daß daran, z.B. mit Hilfe des Gewindes 17, ein Leiter des elektrischen Gerätes angeschlossen werden kann. ·

Der Gegenkontakt 6 besteht aus elektrisch leitfähigem Material und ist in seiner zur Aufnahme des Einsteckkontaktes 18 rohrförmig ausgebildeten Kontaktstelle geschlitzt, so daß mehrere Segmente 19 entstehen, die einen federnden Steckkontakt bilden. Die Segmente 19 sind an einer Stelle leicht nach innen gebogen und verringern dort den inneren Duichmesser des Gegenkontaktes, um in einer entsprechenden Aussparung 20 im Einsteckkontakt 18 einrasten zu können. Dadurch kann bei der Montage mit Sicherheit

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festgestellt werden, ob der Einsteckkontakt 18 seine Bndlage im Gegenkontakt 6 eingenommen hat.

Damit die"Segmente 19 trotz des EingieSens des Gegenkontaktes 6 in das Gießharz radial gerichtete Bewegungen "beim Einfügen des Einsteckkontaktes 18 durchführen können, wird vor dem Eingießen eine elastische Hülse 21 über die Segmente gezogen. Diese Hülse verhindert, daß das Gießharz in die Nähe derSegmeate und in die Schlitze zwischen ihnen gelangen kann und ermöglicht ein Nach-R geben der Segnen te in radialer Richtung,wenn der Einsteckkontakt 18 ein- oder ausgeführt wird. ⁼

Der Einsteckteil 4 des Einsteckendverschlusses 1 kann am Montageort selbst aus dem abgeschirmten Hochspannungskabel 2 hergestellt werden. Dazu werden die über der Isolierung liegenden einzelnen Schichten des Hochspannungskabels 2 in bestimmten abgestuften, sich aus den Abmessungen des Isolierkörpers 3 ergebenden Längen entfernt. Der innere Leiter 22 des Hochspannungskabels 2 wird -am Ende freigelegt und mit dem Einsteckkontakt 18 so verbunden, daß eine-gute elektrische und mechanische Verbindung entsteht. Die elektrische Isolierung 23 des Hochspannungskabels 2 wird nur so weit entfernt, um die Verbindung dös inneren Leiters 22 mit dem Einsteckkontakt 18 zu erlauben und bleibt ansonsten unversehrt. Die über der halbleitenden Schicht 24 angeordnete äußere elektrisch leitfähige Abschirmung 25 wird so weit entfernt, daß sie ungefähr mit der Stirnfläche der auf das Kabel aufzubringenden Mutter 26 zusammenfällt. Zwischen der Mutter 26 und der Ab-

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schirmung 25 ist (3ie. elastische Hülse 27 angeordnet» Diese elastische Hülse 25 umgibt die freiliegend en .Enden der halbleiter den Schicht 24 und überdeckt die Abschirmung- 25 soweit, daß kein direkter-Kontakt zwischen der Mutter 26 und der Abschirmung 25 entsteht. Die elastische Hülse 27 ist aus einem schwach elektrisch leitendem Material mit spannungsabhängiger Widexstandscharakteristik zwischen die Abschirmung 25 und dem spannungssteuernden Metallkörper 7 im Isolierkörper 3 geschaltet.

Nachdem der Einsteckteil 4 durch Aufbringen des Einsteckkontaktes M 18 un der elastischen Hülse 27 sowie der lutter 26 und einer darauf befestigten Festklemmschelle 28 vorbereitet ist, wird er in den Isolierteil 3 eingeführt. Durch das Einrasten der .Segmente in die Aussparung 20 des Einsteckkontaktes 18 wird die Endlage des Einsteckteils 4 erreicht» Nun wird die Mutter 26, die ein Innengewinde 29 aufweist, auf das 'Gewinde 15 des spannungssteuernden Metallteils 7 aufgeschraubt. Dadurch wird der im Innern der Mutter 26 liegende, über die elastische Hülse 27 geschobene Dichtungsring 30 gegen die Stirnfläche des spannungssteue.nden Metallkörpers 7 gedrückt, so daß ein feuchtigkeitsdichter Abschluß entsteht. Bis zu. dieser Befestigung ist das Ilochepannungskabel 2 unversehrt.

Bevor der Einsteckteil 4 in den Isolierkörper 3 eingeschoben wird, wixd eine abgemessene Menge Isolieröl oder eine andere ■. passende dielektrische"Flüssigkeit in die öffnung 5 des Isolierkörpers 3 gegossen. Dadurch wird sichergestellt, da8 die in der

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Öffnung 5 befindliche luft herausgepreßt wird, wenn de ι -Einsteckteil 4 in die Öffnung 5 eingeführt wird.· lachdein die Mutter 26 so weit auf das Gewinde 15 des spannungs st euernd en Metallteils aufgeschraubt wurde, daß ein genügend starkes Zusammenpressen des Dichtungsringes 30 erzielt wird, wird die auf der Mutter angeordnete Festklemmsebelle 28 soweit angezogen, daß. die Mutter 26 ihre Lage auf dem Hoehspannungskabel 2 nicht mehr verändern kann. Zur Vereinfachung des Festklemmen« ist der !Beil der Mutter 26, auf dem die Festklemmschelle 28 liegt, mit Schlitzen 31 ver- Wk sehen. Die beiden Teile des Einsteckendverschlusses sind- somit in ihrer gegenseitigen Lage zueinander unveränderlich- festgelegt, so daß das Hochspannungskabel nicht mehr zufällig aus der , Mutter 26 gezogen werden kann, nachdem die Verbindung zwischen dem Isolierkörper 3 und dem Einsteckteil· 4-siehergestellt ist. Auch bei Kurzschlüssen auftretende Beanspruchungen können die lage der Teile zueinander nieht mehr verändern»

Fach Einfügung des Eindteckteiles 4 in den Isolierkörper 3 ist der spannungs steuernde Metallkörper 7 übe: die Mutter 26 und die schwachleitende Hülse 27 mit dem Ende der geerdeten Abschirmung 25 des Hoehspannungsfcabels 2 verbunden. Auf Grund der -elektrostatischen und kapazitiven Verhältnisse - bedingt durch den Aufbau des Einsteckendverschlusses - nimmt der spannungasteuernde Metallkörper 7 ein bestimmtes Potential an. Dieses elektro- ^ !statisch gebildete Potential kann dazu verwendet werden» um zu bestimmen, ob das Hociispannungskabel 2 Energie führt. Dazu besitzt der spannungssteuernde Metallkörper 7 äen fingerartigen Vorspxung 32, der an die Außenfläche des Isolierkörpers 3 ge-

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führt ist ο Mit Hilfe einer Prüfsonde kann am fingerartigen Vorsprung 32 das Potential des spannungssteuernden Metallkörper 7 gernessen werden und somit festgestellt werden, ob das Hochspannungskabel 2 Energie führt.

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten· Einsteckendverschlusses 1, bei dem der Einsteckteil 40 nicht aus dem Ende des Hoohspannüngskabels selbst hergestellt wird, sondern ein Zwischenteil ist, das an einem normalen, gestrichelt angedeuteten Winkelendverschluß 41 eines _Λ abgeschirmten Hochspannungskabels angeschlossen ist und zur Ein- ^ führung in den Isolierkörper 3 dient. Durch dieses Zwischenstück 40 kann der erfi ndungsgemäße EinsteckendverschluS auch in den Fällen ve wendet werden, bei denen aus Eaumgründen das Hochspannung skab el "nur mit einer nicht mehr zulässigen Krümmung an das Gehäuse des elektrischen Gerätes herangeführt werden kann, so daß die Verwendung eines Winkelendversclilusses 41 erforderlich wird ο

Der Zwischenteil 40 enthält den inneren elektrischen Leiter 42, I der in dem Isolierkörper 43 aus Gießharz eingegossen ist. Das Ende des inneien Leiters 42 ist mit dem Kontaktstück 44 verbunden, dessen äußere Abmessungen dem Einsteckkontakt 18 entsprechen. Das entgegengesetzte Ende 45 des Leiters 42 ist rohrförmig ausgebildet und geschlitzt, um den Leiter 46 des "Winkel-" • endverschlusses 41 aufzunehmen. Damit dieses rohrförmige Ende 45 des Leiters 42 für "das Einführen des Leiters 46 nachgiebig ist, ist es von der elastischen Hülse 47 umgeben.

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Im Isolierkörper 43 ist weiterhin der Gewindering 48 eingegossen, der zur elektrisch leitfähigen Befestigung auf dem Gewinde 15 des spannungasteuernden Metallköi-p-ers 7 des Isolierkörpers 3 dient. Dieser Gewindering 48 ist über den Metallmantel 49 mit dem nicht dargestellten äußeren elektrischen Leiter im Y/inkelendverschluß 41 verbunden, der seinerseits mit der Abschirmung des Hochspannungskabels' in Verbindung steht,, Dadurch wird die Abschirmung des Hochspannung^kabels bis zu dem spannungssteuernden Metallkörper 7 im Isolierteil 3 geführt.

11 Ansprüche
4 Figuren

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Claims (11)

« PLl 67/8009 Patentansprüche

1. Einsteckendverschluß fur abgeschirmte Bochapannungskabel zur Einführung in ein elektrisches Gerät, z.B. einen.Transformator, der in einer Öffnung im Gehäuse des Gerätes "befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem aus Gießharz bestehenden. Isolierkörper (3) des Einsteckendverschlusses (i), der eine Öffnung (5) zur Aufnahme des Einsteckteiles (4) und den Gegenkontakt (6) enthält, an der dem Kabel zugewandten Seite ein rohrförmiger, zur Spannungssteuerung dienender Metallkörper (7) eingegossen ist, der elektrisch mit der geerdeten Abschirmung (25) des Kabels (2) verbunden ist und an dem der Einsteckteil (4) befestigt ist.

2. EinsteckendverschluS nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Gießharz eingegossene Teil des spannungssteuernden Metallkörpers (7) sich konisch erweitert und seine Endkante (14} stark abgerundet ist. ' f

3. Einsteekendverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß zwischen der geerdeten Abschirmung (25) <3es Kabels (2) und dem spannungssteuernden Metallkörper (7) eine schwachleitende Schicht (27) geschaltet ist.

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4. .Einsteckendverschluß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,' daß die schwachleitende Schicht (27) aus einem spannungsabhängiger Widerstand besteht.

5. Einsteckendverschluß nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schwachleitende S hicht (2?)als elastische Hülse ausgebildet ist und über das als Einsteekteil (4) vorbereitete Kabelende so geschoben ist, daß "sie in Kontakt mit der geerdeten Abschirmung (25) steht.

6ο Einsteckendverschluß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Hülse (27) aus schwachleitfähigem Gummi besteht.

7. EinsteckendverschluS nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungssteuernde Metallkörper (7) an der Außenfläche seines aus dem Gießharz hejausragenden Teiles ein Gewinde (15) trägt.

8. Einsteckendveischluß nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß auf den spannungssteueinden Metallkörper (7) eine am Einsteekteil (4) befestigte Mutter (26) aufgeschraubt v/ird, die nach Herstellung de-i Verbindung am Einsteekteil (4) gegen Lageveränderungen gesichert wird.

9. Einsteckendveischluß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Mutter (26) und dem spannungssteuernden Metallkörper (7) ein Dichtungsring (30) angeordnet ist.

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10. EinsteckendTrersehluß nach Anspruch 1- oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem spannungssteuernden Metallkörper (7) ein
den Abmessungen des Isolierkörpers (3) angepaßtes, als Einsteckkontakt ausgebildetes Zwischenstück (40) befestigt ist, das an
einem normalen V/inkelendverschluß (41) eines abgeschirmten Hochspannungskabels (2) angeschlossen ist.

11. Einsteclcendversciiluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungssteuernde Metallkörper (7) einen
fingerartigen Vorsprung (32) besitzt, der zur AufSenflache des m Isolierkörpers (3) herausgeführt ist. ·

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