DE19702801C1 - Dreiteilige aufschiebbare Verbindungsmuffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine aus einem elastomeren Material vorgefertigte dreiteilige Verbin­ dungsmuffe zum Aufschieben, insbesondere für Hochspannungskabel für 245 bis 420 kV.

Eine dreiteilige aufschiebbare Verbindungsmuffe für Hochspannungskabel wird üblicher­ weise im wesentlichen aus einem Leiterverbindungselement, einem die Leiterverbindungs­ stelle umgebenden hohlzylindrischen metallischen Kontaktkörper, der bekanntermaßen aus zwei Kontakthalbschalen besteht, zwei auf die Aderisolierung der abgemantelten Kabelen­ den aufgeschobenen Adaptern, die zur elektrischen Feldsteuerung eingebette Feldsteuer­ trichter enthalten, einem den Kontaktkörper und die Adapter einschließenden Muffenhaupt­ körper mit im Bereich des Kontaktkörpers integrierter Elektrodenhülse (Feldsteuerelektro­ de), einer den Muffenhauptkörper umgebenden Isoliermasse und einer diese umgebenden Schutzmuffe gebildet. Das Leiterverbindungselement kann eine schraub- oder preßbare Verbindungshülse sein. Alternativ kann die Leiterverbindung auch durch Löten oder Schweißen hergestellt werden. Die Kontakthalbschalen umschließen die Leiterverbin­ dungsstelle und sind über stirnseitig angeordnete Halteringe, in denen Ausnehmungen für die Leiter angeordnet sind, und Befestigungsschrauben mit den Aderisolierungen verbun­ den. Der elektrische Kontakt zwischen den Leitern und dem Kontaktkörper und damit auch der Elektrodenhülse (Potentialverbindung) wird durch ein Cu-Gewebeband sichergestellt. Die Elektrodenhülse überragt den Kontaktkörper beidseitig. Die Leiterverbindungsstelle bzw. der diese umgebende nähere Raum ist damit bei Übertragung des Leiterpotentials auf die Elektrodenhülse unter günstigen Wärmeableitungsverhältnissen in Funktion eines Faraday'schen Käfigs umschlossen. Das Muffenrohr weist des weiteren eine äußere leitfä­ hige Beschichtung auf, die auf dem Erdpotential des Kabelschirms liegt und ist schließlich zur metallischen Abschirmung mit einem Geflecht aus verzinntem Kupfer versehen. Die Schirmdrähte der beiden Kabel sind zusätzlich miteinander verbunden.

Es ist weiterhin bekannt (DE 29 51 001 C2 oder DE 26 21 642 A1), die mittlere Feldsteuer­ elektrode derart auszubilden, daß diese auch die muffenrohrseitigen Randbereiche der beiden Stirnflächen des Kontaktkörpers mit einschließt. Dazu ist sie geteilt und weist in bekannter Weise eine im Muffenhauptkörper (Muffenrohr) integrierte Elektrodenhülse und zusätzlich zwei an den Adaptern (mit integrierten Feldsteuertrichtern) umfangs- und kon­ taktkörperseitig angeordnete ringförmige Seitenteile auf, die im engen mechanischen und elektrischen Kontakt von der zentralen Elektrodenhülse umschlossen sind. Diese hat eine Dicke von einigen Millimetern.

Des weiteren ist eine vorgefertigte Aufschiebemuffe für Hochspannungskabel bis 150 kV bekannt (Prospekt "ixosil - Vorgefertigte Aufschiebemuffen" der Fa. Dätwyler). Diese weist eine vorgefertigte Hochspannungselektrode (Kontaktkörper) auf, die den Preßverbinder an der Leiterverbindungsstelle umhüllt, und zwei an diese grenzende Adapter. Letztere sind jeweils beidendig mit Feldsteuerelementen versehen, von denen die hochspannungselek­ trodenseitigen mit einer leitfähigen Silikon-Manschette zum Aufschieben auf die Hochspan­ nungselektrode versehen sind, die sich im aufgeschobenen Zustand in deren Mitte kontak­ tieren. Über den mit den Manschetten versehenen Adaptern ist ein Muffenhauptkörper ohne mittlere Elektrodenhülse angeordnet.

Die Dicke des Muffenkörpers ist abhängig von der Kabel-Nennspannung, so daß hinsicht­ lich der Reduzierung des äußeren Durchmessers des Muffenhauptkörpers in Abhängigkeit vom eingesetzten Material Grenzen gesetzt sind. Das gilt auch für den Bereich des Muffen­ hauptkörpers (Muffenrohr) zwischen der mittleren Feldsteuerelektrode und dessen Umfang. Überdies ist die Herstellung der Muffe mit der zentralen Feldsteuerelektrode im Muffen­ hauptkörper relativ aufwendig. Bei einer Herstellungsvariante wird zunächst der aus Isolier­ material bestehende Muffenhauptkörper mit einem entfernbaren Kern zur Bildung eines Hohlraumes für die Elektrodenhülse hergestellt, und anschließend wird der vom Kern befreite Hohlraum mit einem Material auf Silikonbasis durch Gießen zur Bildung der Elek­ trodenhülse ausgefüllt. Diese muß hohlraumfrei mit dem Muffenhauptkörper verbunden sein, wozu bekannte Haftvermittler auf die Innenoberfläche des Muffenhauptkörpers aufge­ tragen werden (DE 35 21 946 A1). Es ist auch möglich, zuerst die Elektrodenhülse und eine diese enthaltende dünne Innenbeschichtung durch Umgießen derselben mit einer verbin­ denden Silikonkautschukmasse herzustellen und darauf den Muffenhauptkörper aufzu­ gießen.

Aus der DE 31 00 221 C2 ist eine Muffe bekannt, bei der die Elektrodenhülse endseitig flach ausläuft. Die Elektrodenhülse ist dabei durch eine Wicklung aus leitfähigem Material her­ gestellt.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine vorstehend beschriebene dreiteilige aufschiebbare Verbindungsmuffe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die bei Verwen­ dung gleichen Materials für den Muffenkörper einen geringeren Durchmesser aufweist und die aufwandreduziert herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Verbindungsmuffe mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteran­ sprüchen beschrieben.

Die Verbindungsmuffe weist eine Feldsteuerelektrode auf, die die muffenhauptkörperseitigen Randbereiche der beiden Stirnflächen des Kontaktkörpers mit einschließt. Sie ist erfin­ dungsgemäß aus einer an der Innenseite des Muffenhauptkörpers aufgetragenen dünnen leitfähigen Schicht mit einem geringen elektrischen Widerstand und zwei in die Adapter mit integrierten Feldsteuertrichter kontaktkörper- und umfangsseitig integrierten Elektro­ denringen gebildet, die an den die Leiterverbindungsstelle umgebenden Kontaktkörper grenzen.

Die leitfähige Schicht umgibt den Kontaktkörper und die beiden Elektrodenringe, dicht an diesen anliegend, und ist im Kontaktierungsbereich mit diesen flach auslaufend ausgebil­ det, damit im aufgeschobenen Zustand keine eine Feldstärkeüberhöhung hervorrufende Stufe, verbunden mit der Bildung eines Hohlraums gegenüber den Elektrodenringen ent­ steht. Die Oberfläche des Muffenhauptkörpers ist glatt, damit auch die Oberfläche der auf diese aufgetragenen leitfähigen Schicht, die dem elektrisch hochbeanspruchten Feld zuge­ wandt ist, glatt ist.

Die leitfähige Schicht muß am Muffenhauptkörper gut haften, damit sie bei der Montage der Verbindungsmuffe nicht abgelöst wird und auch während des Betriebes keine Störungen auftreten. Kontaktkörperseitig muß die leitfähige Schicht ebenfalls glatt sein, damit bei der Montage durch Aufschieben auf den Kontaktkörper und die Adapter kein Abrieb und dadurch bedingte Unebenheiten entstehen.

Der elektrische Widerstand der leitfähigen Schicht muß sehr niedrig sein, damit die Steue­ rung des elektrischen Feldes sichergestellt ist.

Eine derartig gestaltete Verbindungsmuffe hat den Vorteil, daß der Muffenhauptkörper um einige Millimeter dünner sein kann, was den Materialaufwand reduziert. Aber auch der Her­ stellungsaufwand wird verringert, da das Herstellen der Elektrodenhülse in einer separaten Gieß- oder Preßform entfällt.

Es hat sich gezeigt, daß die leitfähige Schicht eine Dicke von 20 bis 50 µm aufweisen kann. Ihr elektrischer Widerstand liegt im Bereich von 5 bis 50 Ohm × cm.

Die leitfähige Schicht ist im Muffenhauptkörper so dimensioniert, daß sie beidseits jeweils in der Mitte des durch sie umschlossenen Elektrodenringes endet. Vorteilhaft ist es, wenn die Schicht die Elektrodenringe im demontierten Zustand der Verbindungsmuffe um minde­ stens 5 mm überdeckt, um im montierten Zustand einen sicheren Betrieb zu ermöglichen. Mit der angegebenen Überdeckung kann auch bei einer Reduzierung der Länge des Muf­ fenhauptkörpers, die bei einer größeren Aufweitung desselben beim Aufschieben auf Adap­ ter und einen Kontaktkörper größeren Außendurchmessers auftritt, einen zuverlässigen elektrischen Kontakt mit den Elektrodenringen hergestellt werden. Bei dieser Technik wer­ den Adapter einheitlicher Abmessungen für Kabel unterschiedlicher Durchmesser verwen­ det, wodurch der Außendurchmesser der dadurch unterschiedlich aufgeweiteten Adapter in Grenzen variiert, was wiederum eine unterschiedliche Aufweitung und Vorspannung des Muffenhauptkörpers, verbunden mit einer Längenänderung, nach sich zieht. Bezogen auf die leitfähige Schicht kann das auch eine Verkürzung um bis zu einigen Millimetern bedeu­ ten. Die angegebene Überdeckungslänge von 5 mm hat sich dabei als ausreichend erwie­ sen.

Die Elektrodenringe können in bekannter Weise aus leitfähigem HTV-Silikon oder alternativ aus isolierendem RTV-Silikon und einer leitfähigen Beschichtung aus HTV-Silikon beste­ hen. Ebenfalls können die Elektrodenringe in bekannter Weise in Gießtechnik hergestellt werden. Im Falle des Einsatzes von RTV-Silikon für diese kann der Auftrag der leitfähigen Schicht durch Aufspritzen oder durch einen Pinselauftrag erfolgen. Die Oberfläche muß glatt sein, weil deren größter Teil dem elektrischen Feld zugewandt ist.

Die Elektrodenringe und die aus der leitfähigen Schicht gebildete Elektrodenhülse im Muf­ fenhauptkörper müssen mit dem Potential der verbundenen Leiter sicher verbunden wer­ den. Dazu wird die Leiterverbindungsstelle in bekannter Weise über eine Cu-Litze mit dem Kontaktkörper elektrisch verbunden und dieser über die im elastisch anliegenden Muffen­ hauptkörper angeordnete Elektrodenhülse - erfindungsgemäß die an dessen innerer Fläche angeordnete leitfähige Schicht - mit den Elektrodenringen (Potentialverbindung).

Zusätzlich wird der Kontaktkörper mit den Aderisolierungen verbunden fixiert, um deren vorbestimmte Position an diesem sicherzustellen. Das kann mit jeweils einem stirnseitig am Kontaktkörper angeordneten Haltering und Befestigungsschrauben erfolgen, wobei die Halteringe die jeweilige Stirnfläche des Kontaktkörpers innenseitig hintergreifen und den wesentlichen Teil der jeweiligen Stirnwand bilden. Die Befestigungsschrauben befinden sich in dem durch die Elektrodenringe hochspannungstechnisch abgedeckten Raum. Am Haltering ist dann die Aderisolierung des betreffenden abgemantelten Kabels ange­ schraubt.

Im Hinblick auf eine weitere Erhöhung der Zuverlässigkeit der Verbindungsmuffe kann zwi­ schen den Elektrodenringen und dem Kontaktkörper zusätzlich ein Cu-Gewebeband ange­ ordnet werden, das eine elektrische Kontaktierung zwischen diesen unterstützt und das zweckmäßigerweise mit leitfähigem HTV-Silikon an der Innenseite des jeweiligen Elektro­ denringes stoffschlüssig mit diesem verbunden ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Die zugehö­ rigen Figuren zeigen schematisch:

Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt eines über einer Leiterverbindung angeordneten erfindungsgemäßen Muffenkörpers,

Fig. 2 einen Teil-Längsschnitt eines Muffenhauptkörpers und

Fig. 3 eine Einzelheit A aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt den Muffenkörper einer erfindungsgemäßen dreiteiligen aufschiebbaren Ver­ bindungsmuffe mit einem Preßverbinder 1, einem die Leiterverbindungsstelle 2 umgeben­ den hohlzylindrischen metallischen Kontaktkörper 3, in den an den Stirnseiten jeweils ein Haltering 4 mit einer zentralen Öffnung für den jeweiligen Leiter 5, 6, zwei auf die Aderiso­ lierungen 7, 8 der abgemantelten Kabel 9, 10 aufgeschobenen Adapter 11 mit integrierten Feldsteuertrichtern und einem die Adapter 11 in bekannter Weise unter Vorspannung ein­ schließenden Muffenhauptkörper 13. Die Adapter 11 weisen kontaktkörper- und umfangs­ seitig jeweils einen Elektrodenring 12 auf, der am Kontaktkörper 3 in dem an den Muffen­ hauptkörper 13 grenzenden Bereich am Muffenhauptkörper 13 anliegt. Dieser ist mit einer äußeren Leitschicht 14 aus HTV-Silikon und einer auf seiner Innenseite in einer Dicke von 20 µm angeordneten leitfähigen Schicht 15 aus HTV-Silikon als Elektrodenhülse versehen, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Die Schicht 15 hat einen elektrischen Widerstand von 50 Ohm × cm und ist in beiden End­ bereichen 16 flach auslaufend ausgebildet und weist sowohl auf der dem Muffenhauptkör­ per 13 als auch auf der dem Kontaktkörper 3 zugewandte Seite eine glatte Oberfläche auf. Die Schicht 15 endet beidseits etwa in der Mitte der Elektrodenringe 12 und überdeckt diese in einem Bereich von größer/-gleich 5 mm. Die Elektrodenringe 12 sind aus RTV-Sili­ kon gegossen und mit leitfähigem HTV-Silikon beschichtet.

Fig. 3 zeigt in vergrößerter Darstellung die Verbindung des Kontaktkörpers 3 mit den Aderi­ solierungen 7 (nicht dargestellt) und 8 innerhalb der Verbindungsmuffe. Diese sind am Kontaktkörper 3 jeweils über die an diesem abgestützten Halteringe 4 mit mehreren im Abstand angeordneten Befestigungsschrauben 17 zuverlässig fixiert, so daß auch die mit Vorspannung auf den Aderisolierungen 7 und 8 angebrachten Adapter 11 fixiert sind und die aus der leitfähigen Schicht 15 und den Elektrodenringen 12 gebildete Feldsteuerelek­ trode infolge des ebenfalls mit Vorspannung elastisch anliegenden Muffenhauptkörpers 13 zuverlässig zu einer Einheit komplettiert und deren Funktion sichergestellt ist.

Claims (10)

1. Dreiteilige aufschiebbare Verbindungsmuffe mit einem Leiterverbindungselement (1), einem die Leiterverbindungsstelle umgebenden hohlzylindrischen metallischen Kontaktkör­ per (3), zwei auf die Aderisolierung (7, 8) der abgemantelten Kabel (9, 10) aufgeschobenen Adaptern (11) mit integriertem Feldsteuertrichter mit jeweils einem kontaktkörper- und umfangsseitig integrierten Elektrodenring (12), einem den Kontaktkörper (3) und die Adap­ ter (11) einschließenden Muffenhauptkörper (13) mit einer äußeren Leitschicht (14) und einer Elektrodenhülse, die den Kontaktkörper (3) und die Elektrodenringe (12) umgibt und mit letzteren eine Feldsteuerelektrode bildet, und mit einer äußeren Schutzmuffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenhülse aus einer auf die Innenseite des Muffenhaupt­ körpers (13) aufgetragenen dünnen leitfähigen Schicht (15) mit einem geringen elektrischen Widerstand gebildet ist, die in beiden Endbereichen (16) flach auslaufend ausgebildet und muffenhauptkörperseitig glatt ist.

2. Verbindungsmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht (15) aus HTV-Silikon besteht und eine Dicke von 20 bis 50 µm hat.

3. Verbindungsmuffe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektri­ sche Widerstand der Schicht (15) 5 bis 50 Ohm × cm beträgt.

4. Verbindungsmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (15) die Elektrodenringe (12) auf einer Länge von wenigstens 5 mm überdeckt.

5. Verbindungsmuffe nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektro­ denringe (12) aus einem mit einer leitfähigen Beschichtung aus HTV-Silikon versehenen Isolierkörper aus RTV-Silikon gebildet sind.

6. Verbindungsmuffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schicht (15) und die leitfähige Schicht der Elektrodenringe (12) durch Pinsel­ auftrag oder in Spritztechnik hergestellt sind.

7. Verbindungsmuffe nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenringe (12) aus HTV-Silikon bestehen.

8. Verbindungsmuffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen den Elektrodenringen (12) und dem Kontaktkörper (3) ein Cu-Gewebe­ band angeordnet ist.

9. Verbindungsmuffe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Cu-Gewebe­ band mit leitfähigem HTV-Silikon an der Innenseite des jeweiligen Elektrodenringes (12) befestigt ist.

10. Verbindungsmuffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kontaktkörper (3) mit Halteringen (4) und mit Befestigungsschrauben (17) mit den Aderisolierungen (7, 8) verbunden ist.