DE1801105B2 - Endverschluss fuer kunststoffisolierte hochspannungskabel - Google Patents

Description

Um die Beanspruchung der Leiterisolierung an den Kabelenden von Hochspannungskabeln herabzusetzen, ist es bekannt, auf die Leiterisolierung keulenförmige Aufdickungen aus einem Isoliermaterial, beispielsweise aus Gießharz, aufzubringen (deutsche Auslegeschrift 1141695). Bei Kabeln mit einer Kunststoffisolierung aus Polyäthylen ergeben sich jedoch Schwierigkeiten bei der Endenzubereitung, da auf Polyäthylen seines unpolaren Charakters wegen ohne besondere Vorbehandlung andere Isoliermaterialien nicht haften.

Besondere Schwierigkeiten treten dadurch auf, daß sich der Wärmeausdehnungskoeffizient des Polyäthylens von den Wärmeausdehnungskoeffizienten anderer bekannter Isoliermaterialien für Hochspannungszwecke stark unterscheidet. Ist daher die Polyäthylenisolierung eines Hochspannungskabels mit einem anderen Isoliermaterial, z. B. mit einem Gießharz, umgeben, so bringen starke Temperaturschwankungen, wie sie beim Betrieb von Starkstromkabeln infolge der unterschiedlichen Belastung in der Regel auftreten, die Möglichkeit von Spaltbildungen an den Grenzflächen der beiden Werkstoffe mit stark unterschiedlichem Wärmeausdehnungskoeffizienten mit sich, wodurch Glimmerscheinungen und damit die Zerstörung der Isolation auftreten können.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten bei einem End Verschluß für polyäthylenisolierte Hochspannungsleiter unter Verwendung einer das Leiterende umgebenden Abschlußkeule ist es bereits bekannt (französische Patentschrift 1 399 469 ^ deutschen Auslegeschrift 1256 756), daß die Abschlußkeule aus einem in Form von Bahnen oder Bändern vorliegenden Gummi besteht und daß die Bahnen oder Bänder durch eine die Vulkanisation des Gummis bewirkende Wärmebehandlung miteinander und mit dem Polyäthylen der Leiterisolierung fest verbunden sind. In diese Abschlußkeule können leitende Einlagen zur Potentialsteuerung, also eine Kondensatorsteuerung, eingebettet sein. Dieser bekannte Endverschluß kann jedoch wegen der geringen Spannungsfestigkeit des Gummis nur beschränkt für Hochspannungszwecke verwendet werden.

Ein weiterhin bekannter Endverschluß für kunststoffisolierte Hochspannungskabel besteht aus einem das Kabelende umgebenden Gehäuse, das mit einem Tränkmittel gefüllt ist. Dieser Endverschluß ist jedoch wegen seines elektrischen Aufbaues für höhere Spannungen nicht geeignet (USA.-Patenischrift3359362).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Endverschluß für ein mit einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere mit Polyäthylen, isoliertes Hochspannungskabel zu schaffen, der über einen größeren Spannungsbereich als die bisher bekannten Konstruktionen angewendet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von dem bekannten Endverschluß aus, der aus einem das Kabelende umgebenden Gehäuse besteht, das mit einem Tränkmittel gefüllt ist. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß innerhalb des Gehäuses eine an sich bekannte Kondensatorsteuerung angeordnet ist, die in eine das Kabelende umgebende Wickelkeule aus einem dem Wärmespiel der Kabelisolierung folgenden, mit dem Tränkmittel tränkbaren Isoliermaterial eingebettet ist.

Der neue Endverschluß zeichnet sich durch eine verbesserte Glimmbeständigkeit und höhere Durchschlagsfestigkeit aus. Dies wird vor allem durch die Elastizität der Abschlußkeule erreicht, die dem Wärmespiel der Kabelisolierung leicht folgen kann. In Durchführung des Erfindungsgedankens besteht wenigstens der innere Bereich der Abschlußkeule aus gekrepptem Isolierpapier. Dieses Material ist infolge seiner elastischen Dehnbarkeit in der Lage, dem Wärmespiel der Kabelisolierung auch bei starken Temperaturschwankungen zu folgen. Da die spezifische Dehnungsbeanspruchung des Isoliermaterials

ίο mit zunehmendem Wickeldurchmesser der Abschlußkeule abnimmt, wird vorzugsweise nur der höher beanspruchte innere Bereich der Abschlußkeule aus gekrepptem Isolierpapier gewickelt. Für den übrigen Bereich der Abschlußkeule wird dann glattes Isolierpapier verwendet. Es ist aber ebenso möglich, die gesamte Abschlußkeule aus gekrepptem Isolierpapier zu wickeln.

An sich ist für papierisolierte Hochspannungskabel ein Endverschluß bekannt, bei dem die eigentliche

ao Abschlußkeule aus einem vorgefertigten Isolierkonus aus einem wärmehärtbaren synthetischen Harz besteht und bei dem zwischen diesem Isolierkonus und der Kabelisolierung eine Bandage aus imprägniertem Kreppapier vorgesehen ist, die an ihrem unteren Ende einen Regelkonus trägt. Auf Grund dieser Ausbildung wird zwischen dem Regelkonus und einem den Abschluß des Regelkonus bildenden, in den unteren Teil des Isolierkonus eingebetetteten Metallring eine Relativbewegung infolge unterschiedlicher Wärmedehnung der Teile, an denen sie befestigt sind, verhindert (deutsche Auslegeschrift 1168 989).

Die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Abschlußkeule kann auch aus einem Kunststoffgewebe oder Kunststoffvlies mit gleichen oder annähernd gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie die Kabelisolierung gewickelt sein. Der Ausgleich des Wärmespiels der Kabelisolierung erfolgt dann dadurch, daß sowohl das für die Abschlußkeule verwendete Material als auch die Kabelisolierung die Wärmeschwankungen in gleicher oder annähernd gleicher Weise folgen. Besonders geeignet dafür sind Vliese aus Polyolefinen, wie beispielsweise aus Polyäthylen oder Propylen.

Die Verwendung von Kunststoffvliesen als Isoliermaterial für elektrische Kabel ist an sich bekannt (britische Patenschrift 894 498).

Um zu vermeiden, daß das in dem Gehäuse des Endverschlusses befindliche Tränkmittel in die Hohlräume zwischen Kabelmantel und Kabelseele hineinläuft sowie zwischen dem Gehäuse und dem Kabelmantel entweicht, ist es weiterhin zweckmäßig, zwischen dem Gehäuse und der Seele des Hochspannungskabels am unteren Ende der Abschlußkeule eine Labyrinthdichtung vorzusehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an Hand der F i g. 1 und 2 näher erläutert. Dabei zeigt F i g. 1 einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Endverschluß für ein polyäthylenisoliertes Hochspannungskabel und F i g. 2 im Ausschnitt die zwischen dem Gehäuse des Endverschlusses und der Seele vorgesehene Labyrinthdichtung.

Das Gehäuse 1 eines Endverschlusses besteht aus dem metallischen Unterteil 2, dem Isolierrohr 3 und der Klemmkappe 4. Das Unterteil 2 und das Isolierrohr 3 sind miteis eines Druckringes 5 und nicht dargestellter Schrauben miteinander dicht verbunden. In dem Gehäuse 1 befindet sich das Leiterende eines Hochspannungskabels. Der Leiter 6 ist mit der Iso-

lierung 7 aus Polyäthylen umgeben und mit dem Klemmbolzen 8 der Klemmkappe 4 leitend verbunden. Der Klemmbolzen 8 und die Isolierung 7 sind mit der den abisolierten Teil des Leiters 6 umgebenden Dichtung 9 verbunden. Auf die Isolierung 7 ist die Abschlußkeule 10 aus gekrepptem Isolierpapierband aufgewickelt. In dieser Abschlußkeule befindet sich eine Kondensatorsteuerung 11 aus stromleitenden Schichten, beispielsweise aus Metallfolien.

Gekrepptes Isolierpapier ist besonders gut geeignet als Isoliermaterial für die Abschlußkeulen von Hochspannungskabelendverschlüssen. Denn durch die elastische Dehnbarkeit dieses Isolierpapieres, das infolge einer leichten Dehnung beim Aufwickeln unter einer Zugspannung steht, ist sichergestellt, daß die Abschlußkeule bei starken Temperaturschwankungen dem Wärmespiel der Leiterisolierung folgen kann, ohne daß an der Grenzschicht zwischen der Leiterisolierung und der Abschlußkeule Spaltbildungen auftreten, wodurch Glimmerscheinungen und damit eine Zerstörung der Isolierung hervorgerufen werden.

Um eine hohe Spannungsfestigkeit zu erreichen, ist die Abschlußkeule 10 mit dem Isolieröl 12 getränkt, das sich in dem Gehäuse 1 des Endverschlusses befindet. Die dichte Lötung 13 verbindet das metallische Unterteil 2 des Gehäuses 1 mit der Messinghülse 14, die auf dem Kabelmantel 15 aufgeschoben ist. Um zu vermeiden, daß das Isolieröl 12 aus dem Gehäuse 1 des Endverschlusses in die Hohlräume des Hochspannungskabels zwischen dem Mantel 15 und der Kabelseele 16 abwandert sowie zwischen dem Mantel 15 und der Messinghülse 14 austritt, ist zwischen der Messinghülse 14 und der Kabelseele 16 am unteren Ende der Abschlußkeule 10 eine Labyrinthdichtung

17 vorgesehen. Diese besteht aus mehreren kammartig ineinandergreifenden Schichten aus verschiedenen Werkstoffen, da eine dichte Verbindung eines einzigen Werkstoffes sowohl mit der Messinghülse 14 als auch mit der äußeren Schicht der Kabelseele 16 kaum möglich ist.

Die Labyrinthdichtung 17 ist in F i g. 2 vergrößert dargestellt. In der Schnittdarstellung ist nur die eine Hälfte der Dichtung wiedergegeben. Die im Kabel zwischen dem Mantel 15 und der auf die Isolierung 7 aufgebrachten leitenden Schicht 18 liegende Aderabschirmung 19 aus Kupferbändern ist am Ende des Mantels 15 von der Isolierung 7 abgehoben und mit der Messinghülse 14 verlötet. Darüber ist aus einem Gummiband in mehreren Lagen eine Schicht 20 gewickelt, die sich von der Messinghülse 14 über die abzudichtende Stelle bis zu der leitenden Schicht

18 erstreckt und die auf die Messinghülse 14 aufvulkanisiert ist. Damit ist die eine Dichtfläche der Labyrinthdichtung gegeben.

Von der leitenden Schicht 18 der Isolierung 7 her sind weiterhin mehrere Lagen 21 aus Polyäthylenbändern aufgewickelt, welche die Schicht 20 zum größten Teil überdecken. Diese Lagen 21 sind mit der leitenden Schicht 18 durch eine Wärmebehandlung verschweißt und liegen an der Schicht 20 aus den Gummibändern innig an. Damit ist die andere Dichtfläche der Labyrinthdichtung gegeben. Das Ganze ist mit einer weiteren Schicht 22, die ebenfalls aus mehreren Lagen Gummiband besteht, abgeschlossen. Diese Lagen sind unter leichtem Zug aufgewickelt und vulkanisiert, so daß sie an der Schicht 21 eng anliegen.

Diese verschiedenen, sich gegenseitig überlappenden Schichten ergeben in ihrer jeweiligen Zuordnung eine Labyrinthdichtung, so daß das Isolieröl 12 aus dem Gehäuse 1 des Endverschlusses nicht in die Hohlräume zwischen dem Mantel 15 und der Kabelseele 16 abwandern und zwischen dem Unterteil 2 des Gehäuses 1 und dem Mantel 15 entweichen kann.

Das Unterteil 2 des Endverschlußgehäuses und die dichte Lötung 13 sind in F i g. 2 gestrichelt angedeutet.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Endverschluß für ein mit einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere mit Polyäthylen, isoliertes Hochspannungskabel, bestehend aus einem das Kabelende umgebenden Gehäuse, das mit einem Tränkmittel gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (1) eine an sich bekannte Kondensatorsteuerung (11) angeordnet ist, die in eine das Kabelende umgebende Abschlußkeule (10) aus einem dem Wärmespiel der Kabelisolierung (7) folgenden, mit dem Tränkmittel (12) tränkbaren Isoliermaterial eingebettet ist.

2. Endverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der innere Bereich der Abschlußkeule (10) aus gekrepptem Isolierpapier besteht.

3. Endverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußkeule (10) aus einem Kunststoffgewebe oder Kunststoffvlies mit gleichem oder annähernd gleichem Ausdehnungskoeffizienten wie die Kabelisolierung (7) besteht.

4. Endverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende der Abschlußkeule (10) zwischen dem Gehäuse (1, 2) und der Seele (16) des Hochspannungskabels eine Labyrinthdichtung (17) vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen