DE2236854C2

DE2236854C2 - Abstandshalter für gasisolierte Hochspannungskabel

Info

Publication number: DE2236854C2
Application number: DE2236854A
Authority: DE
Inventors: Jan Dr. Artbauer; Harald Roderburg; Friedrich 3012 Langenhagen Schatz
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1972-07-27
Filing date: 1972-07-27
Publication date: 1983-12-29
Also published as: JPS4992571A; JPS6034324B2; GB1416207A; DE2236854A1; US3996414A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Abslandshalter für gasisolierte Hochspannungskabel mit äußerem gecrc'cten Metallrohr und einem darin zentrisch angeordneten elektrischen Leiter, bestehend aus senkrecht zur Achsrichtung des Kabels über dem Leiter zu einer Vollscheibe mit senkrecht zur Leiteroberfläche vorhandenem Spalt zusammenfügbarc und dort durch Spannelemente gehaltene Einzelelemente.

Bekannt sind bereits gasisolierte Hochspannungsleitungen in F-'orin eines äußeren Mantelrohres und einem im Innern dieses Rohres durch Abstandshalter elektrisch γόη dem Außcnrohr getrennten Strom führenden Irincnlcitcr. die aus einzelnen Tcillängcn von einigen Metern bestehen. Zur Abstandshalterung des inneren Leiters werden bei solchen Anordnungen scheibenförmige Abstandshalter verwendet, die auf die kurzen Tcillängcn von den Enden des Leiters her auf diesen aufgeschoben und in ihrer Lage gesichert werden, bis das äußere Mantelrohr über den so vorbereiteten Leiter hinübergesehoben wird. Bei größeren Kabellängen, wo also einige hundert scheibenförmige Abstandshalter je Kabellänge eingesetzt werden, ist ein solches Verfahren ohne wesentliche Beeinträchtigung der Fertigungsgeschwindigkeil in einfacher Weise nicht durchführbar. Das gilt nicht nur für das Auffädeln der Abstandshalter auf den Innenieiter. sondern auch für solche Verfahren, bei denen Abstandshalter unmittelbar durch Gießen oder Spritzgießen auf den Innenieiter ,-lufgebracht werden.

to Bei Hochfrequenzkabeln für höchste Leistungen und beliebiger Länge, die aus einem Innenieiter und einem darüber angeordneten gewellten Außenleiter bestehen, werden auch bereits Abstandshalter verwendet, die aus drei gleichen, am Umfang des Leiters symmetrisch

. > angeordneten Stützisolatoren bestehen und mit einem federnden, nicht geschlossenen Drahtring zusammengehalten werden. Diese Abstandshalter werden während des Ummantelungsprozesses. d. h. während der Außenleiter aus einem längseinlaufenden Metallband zum Rohr geformt und an den Kanten verschweißt wird, seit"Ch auf den Lciii-f aufgeschoben und durch die Kraft der Feder auf ihn gedrückt und festgehalten. Auch wenn man die für Hochspannung metallische Halterung und die Form der Stützisolatoren entsprechend ändern würde, hätten solche Abstandshalter für gasisolierte Hochspannungskabc' den Nachteil, daß sie im Falle eines Durchschlages das Wandern des Lichtbogens und die Verbreitung der dabe'¹ entstehenden Zersetzungsprodukte bis weit von dem Durchschlagsort zulassen. In

jo einem solchen Fall müßte dann die gesamte verseuchte Länge ausgewechselt werden.

Für einadrige Heiz- und Hochfrequenzkabel sind auch bereits geteilte zylindrische Formkörper bzw. geteilte scheibenförmige Abstandshalter bekannt

J5 (DE-PS 6 44 243). wobei die Einzelelemente durch Spannringe zusammengehalten werden. Weder reichen die Spannelemenle aus. auch Elemente größerer Abmessungen, wie sie für güsiselierie Hochspannungsenergickabel notwendig sind, stiver zusammenzuhalten.

noch sind die bekannten Scheiben standfest genug, den für den Energietransport benötigten Leiter eines I lochspannungskabels sicher im Mantelrohr zu halten. Das gleiche gilt für die bekannten scheibenförmigen Abstandshalter (DE-PS 8 92 006) für elektrische Leitungen zur Übertragung von Hochfrcquenzsignalen. Hinzu kommt in diesem speziellen Fall, daß der hier vorgesehene schräg zur Achsrichtung verlaufende Spult den Einsatz diener Scheiben für Hochspannung nicht zu'iifit.

Vi ^u;cr schafft Abhilfe eine andere bekannte Konstruktion (GB-PS Il 33 270). bei der die kreisringförmigen Abstandshalter den mechanischen und elektrischen Beanspruchungen in einem gasisolierten Hochspannungskabel entsprechend ausgebildet sind. Diese bekannten Abstandshalter sind auf einem Innenieiter mit wellenförmiger Oberfläche angebracht und weisen Öffnungen auf. die einen Durchtritt des Isoliergases ermöglichen. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß diese zwar funktionsgerecht ausgebildeten Abstandshalter M) vom Ende des Kabeis her auf cJcn Innenlciter aufgefädelt werden müssen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde. Abstandshalter für gasisoliertc Hochspannungs'<abcl zu schaffen, die hi auch bei praktisch endlosen Kabellängen öhre Behinderung der Fertigungsgeschwindigkeit aufgebracht werden können und gleichzeitig den bei größeren l.citcrqiicrschnittcn auftretenden mechanischen Bean-

spruehungen genügen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch mindestens zwei über dem Leiter zu einer Vollscheibc mit verjüngtem Steg und breit auslaufendem Kopf- und Fußteil zusammcnfügbaren Einzelelementen sowie Spannelenientcn lediglich im Bereich der im Kopfteil der gegeneinander stoßenden Einzelelemente endenden Spalte. Der Vorteil einer solchen Konstruktion ist die selbst bei gasisolierten Kabeln mit großen Leiterdimensionen erreichbare leichte Montage und hohe Standfestigkeit der Abstandshalter auf dem Innenleiter. Das ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das Mantelrohr z. B. aus einem Band gebildet wird, das längseinlaufend um die Abstandshalter herum zum Rohr geformt und anschließend an den Kanten verschweißt wird.

Derartige Abstandshalter können während der Formung des äußeren Mantelrohres fortlaufend von der Seile auf den Innenieiter aufgesteckt und dort arretiert werden, bevor das äußere Mantelrohr geschlossen und anschließend gewellt wird. Die Scheibenkonstruktion verhindert darüber hinaus eine Wanderung solcher Zersetzungsprodukte, die infolge eines Durchschlager sich im Rohrinneren befinden oder im Betriebszustand entstehen. Die Einzelelemente sind so zusammengefügt, daß mit der Vereinigung zu einer Scheibe gleichzeitig die Befestigung auf dem Innenleiter erfolgt. Diese Befestigung auf dem Innenleitcr. beispielsweise durch die Verwendung von Nuten und Federn an den Oberflächen der in Verbindung zu bringenden Teile, verhindert eine Bewegung der Abstandshalter in axialer jo Richtung, was z. B. für eine einwandfreie Fertigung unerläßlich ist.

Die Fixierung des Abstandshalter auf dem Leiter in der axialen Richtung kann auch dadurch erreicht worden, daß von den einander zugekehrten Flächen des 3> Abstandshalter und des Leiter die eine mil einer oder mehreren Rillen und die andere mil einer entsprechenden Anzahl von Rippen versehen wird, so daß Rillen und Rippen in Eingriff kommen. Als besonders vorteilhaft ist hier z. B. ein über den Leiter zumindest im Bereich des Abstandshalter geschobenes Wellrohr anzusehen, in dessen Wellentäler entsprechend geformte Rippen des Abstandshalters eingreifen.

Die Teile des zur Vollscheibc zusammcnfügbaren Abstandshalter werden gegen den Leiter mit einer 4". solchen Kraft gedrück¹., daß hierdurch ^c;ine ausreichende Reibungskraft erzielt wird. Diese Wirkung kann noch dadurch verstärkt werden, daß die sich berührenden Flächen nicht glatt sind. Es kann auch z. B. eine Oberfläche elastisch ausgebildet sein. z. B. durch eine "'" aufcxlrudi>;rte Kunststoff- oder Elastomcrschicht, während die andere Oberfläche mit Rillen. Rippen oder dergleichen versehen sein kann. Selbstverständlich können die angeführten Maßnahmen zur Festlegung der Abstandshalter in beliebiger Weise kombiniert werden. v>

Für die Halterung der zusammenfügbiircn Einzelelemente der Abstandshalter /11 einer Vollscheibe können einfache mechanische Hilfsmittel verwende! werocn. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, die Einzelelemente beispielsweise durch eine Klemm- ^b0 verbindung· zusammenzuhalten, etwa in Fnnr, einer Keilverbindung. Solche Keilverbindungen haben den besonderen Vorteil, die zulässigen Toleranzen der Abmessungen des Inncnleilers durch ein mehr oder wer.iger großes Verschieben des Keiles auszug.e.cncn. hi so dall in jedem la" eine sichere Halterung der Abstandshalter auf dem Innenleiter gewährleistet ist.

Hm einen sicheren Sit/ Crcs Abstandshalter auf dem Innenleiter zu gewahrleisten, ist zwischen den einander zugekehrten Flächender Einzelelemente vorteilhaft ein kleiner Spalt vorgesehen, so daß der Verschluß erst dann möglich ist. wenn die dem Innenleiter zugekehrte Fläche des Abstandshalter tatsächlich satt auf diesem aufliegt.

Der bzw. bei mehreren Einzelelementen die zwischen den Einzelelementen nicht vermeidbaren Spalte veriaufen in Durchführung der Erfindung zumindest in der Nähe des Leiters senkrecht zu dessen Oberfläche, so daß bereits hierdurch eine elektrische Entlastung spürbar wird. Die Spalte können weiter entlastet werden, wenn in Weiterführung der Erfindung im Bereich hoher Feldstärken, d. h. auf der dem Leiter zugekehrten Fläche der Abstandshalter, schwachleitende oder leitende Einsätze vorgesehen sind, die bei einem zweiteiligen Abstandshalter den Innenleiter nierenförmig umgeben und im Bereich der vorhandenen Spalte mit abgerundeten Kanten enden. Leitende Schichten können aber auch vorteilhaft an der dem Leiter abgekehrten Seite des Abstandshalter, also beispielsweise im breit auslaufenden Kopfteil angeordnet werden, um für eine weitere elektrische Entlastung der Abstandshalter zu sorgen. Auf diese Weise ist es auch möglich, Entladungen in den Zwickelräumen zwischen dem umgehenden äußeren Wellrohr und dem Abstandshalter zu vermeiden. Als leitende Schicht kann beispielsweise ein leitender Anstrich, eine Metallisierung der Abstandshalter oder auch ein haftendes Metaliteil verwendet werden. Die leitende Schicht kann aus einem Elastomeren oder auch aus einem hochelastischen Kunststoff bestehen und durch ihre Elastizität die Ungenauigkeiten des verwendeten Rohres des Abstandshalters und de·. Leiters ausgleichen, um so Spaltbildungen weitestgehend zu vermeiden. Für die Abstandshalter selbst kommen vorteilhaft solche Isolierstoffe in Frage, die bei hoher mechanischer Festigkeit und Wärmebestiindigkeit auch eine gewisse Elastizität aufweisen, wie beispielsweise l'olykarbwial. Polyphenylenoxid (PPO) und Polvsiilfon.

Bei Reparaturarbeiten, z. B. Ersetzen einer Kabellänge du.ch eine neue und Füllen mit Isoliergas, ist es erforderlich, eine durchgehende Gasverbindung sicherzustellen. Dies ist bei Verwendung eines Wellrohres als Mantelrohr in vorteilhafter Weise durch die z. B. spiralförmig verlaufende Wellung gegeben, deren dem Leiter zugekehrten Wellentäler ein forllaufendes Leitungssystem bilden.

Auch durchgehende Öffnungen im Abstandshalter selbst finden eine vorteilhafte Anwendung. Um einen Gasdurchlaß zu sichern. Schmutzteilchen, Zerset/ungsproduktc etc. jedoch an einer Wanderung in Richtung des Kabels zu hindern, ist es zweckmäßig, in den Öffnung :i Filter. z.B. in Form feinmaschiger Gitter. Netze. Gewebe. Papiere oder Vliese, vorzugsweise aus Kunstsloffascrn. vorzusehen. Kanüle können mich am äußeren Umfang der Abstandshalter vorgesehen sein, um einen Gasdurchkiß zu ei möglichen.

Die Erfindung sei anhand der in ilen I·" i g. 1 bis 7 dargestellten Ausfühi ungsbeispielen näher erläutert.

Zur Abstandshalterung des Inncnleilers eines gasisulierten I lochspannungskabels im umgebenden iiuCereii Mantelrohr dient, wie aus der I" ig. 1 ersichtlich, eine aus den beiden Einzelelementen I und 2 bestehende Vollscncibc. die von der Seite her auf den Leiter 3 des Hochspannungskabels aufgebracht werden kann. l,n Schnitt isi diese Anordnung in Fig. 2 dargestellt, wobei ersichtlich, daß die Abstandshalier.scheibe einen ;ius

elektrischen (iriiiiileii verjüngten Sie}: und ein breit auslaufendes Kopf- und l'ulileil besii/i.

Line besonders vorteilhafte Aiistrcsliiltiinti der Lriin dun;: isl in der Γ i g. i dargestellt, hei der die beiilen Linzelelemenie 8 iinij 9 um den Leiter IO herum aufklappbar und wieder zusammenklappbar angeordnet sind. Hierzu dient ein elastischer Sie» II. an dem die beiden Linze'elemenlc 8 und 9 zusammengehalten werden, und ein Verschlußteil 12. beispielsweise in l'orm eines Schnappversehlii'.ses. der nach dem Umlegen der beiden Kinzelelemenie 8 und 9 um den Leiter IO ein Aufklappen verhindert und ύαι Abstandshalter in seiner Lage auf dem Leiter Kl sichert. Der nicht vermeidbare Spall verläuft auch hier senkrecht zur Lederoberfläche. In der I' i g. 4 isl eine aus den beiden Linzelelementen 8 und 9 bestehende Vc^;lseheibe dargestellt, bei der zur elektrischen Lntlastung insbesondere im Bereich hoher l'eltlstärken. d.h. in l.eilernähe. die leitenden Einlagen 13. z. I?. aus Metall oder einem leitfähig gemachten Kunststoff, vorgesehen sind. Diese Kinlagen weisen feldsteuernde Rundungen in der Nähe der einen Spalt zwischen sich einschließenden llinzelelemente 8 und 9 auf.

Oll kann es zweckmäßig sein, den aus einer geschlossenen Scheibe bestehenden Abstandshalter nut Durchtrittsöffnungen zu versehen, um so z. B. einen Durchtritt des Isolierg.ises zu gestatten, Kin solches Ausführiingsbcispiel isl in der I" i g. :5 dargestellt, wo die um den Leiter 10 herumgelegten llalbscheiben 8 und 9 zwischen sich Durchtrittsöffmingen 14 einschließen.

Um die Gefahr eines Transports von .Schmutz- oder Staubteilchen durch dice Öffnungen hindurch über eine längere Kabelsirecke zu vermeiden, hat es sieh in Weiterfiihruiig der Lrfindung als besonders vorteilhaft erwiesen, siebartige Einsätze 15 z. H. in l'orm eines Gewebes vorzusehen.

im Ulm ι· ι g. b ist eine besonders vorteilhafte Möglichkeil angegeben, eine sichere Befestigung des Abstandshalter 16 auf dem Innenleiter 17 /u erreichen. Hierzu isl der Innenlerer 17 an seiner Oberfläche mit Rillen 18 versehen, in die der Abstandshalter mit einer Wulst 19 eingreift. Vorteilhaft dürfte es sein, den" Innenleiier oder z. B. auch eine den Innerlicher umgebende Leiterglättung in Form eines Well-ohres auszubilden, tieren We'leuialer gleichzeitig zur Aiiin.ih mc der Abslandsh.iltcr dienen.

/ur Verbindung de·' Linzeleleuiente sind beliebige Mittel denkbar. A's besonders vorteilhaft hat sich letloco eine !\!emmveibini:unL' erwiesen. w>e sie schematisch in der I·'i g. 7 dargestellt ist. In den 'neu auslaufenden Kopfteilen 20 und 21 tier die Vol'scheibe bildenden I lalbsciieiben 22 und 2 5 ist im Bereich t'es Spaltes ein längsgetei'ter Keil 24 vorgesehen, der ν-in der Klemme 2ϊ unvaUl wird. Line Bewegu:".· c'er Klemme 25 in Pl'eilrichtung fuhrt zu einem l'esiVcniiit'it tier beiden llalbsjheiben 22 und 2 5. An der ilescr Verbindung entgegengesetzten Seile des Aiistani.vhallers kann cmc gleiche oiler ähnliche Verbindung vorgesehen sein. Aber auch die Anbringung einer Verbindung z. B. über einen elastischen Sieg kann dort mitunter vorteilhaft sen. Line solche Ausfiihriini: sichert sowohl eine gute Verbindung der beulen Linzelelemenie miteinander als auc'i das ( esilialien ties Ahstandshallers auf dem Innenleiter.

Das gilt auch dann, wenn der Durchmesser des Leiters und tier Durchmesser tier Öffnung im Abstandshalter nicht aufeinander abgestimmt sind, beispielsweise dann, wenn tier l.eiterdurchmesser etwa schwankt oder vom Sollwert abweicht.

Wie aus tier I' i g. 7 weiter ersichtlich, sind in tier dem nicht dargestellten Mantelrohr zugekehrten däche des brei« auslaufenden Ko:ilteiles 21 und 20 in Achsrichtung des Kabels weisende, abwechselnd von beiden Kanten ausgehende Nuten 2f> vorgesehen, die vorteilhaft bis über die Mitte des Kopftriles hinausgehen und tlazti dienen, einen gewissen Gasdurchtritt durch die an sch dicht abschließenden Abstandshalter zu ermöglichen. Im Zusammenhang mit dem darüber befindliehen, a!s Außenmantel dienenden Wellrohr ergibt sich darüber hinaus eine Verwirbelung des durch diese Nuten hindurchlreicndcii Gi'ssiroW«.. so daß auch bei eine«! Durchschlag an einer Stelle des Kabels ein Verbreiten der dort entstandenen Zersetzungsprodukte nur über kürzere Strecken überhaupt möglich, eine durchgehende Gasverbincung zu den einzelnen, /wischen den Abstandshaltern liegenden Kabelstrecken jedoch gesichert ^;st.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abstandshalter für gasisolierte Hochspannungskabel mit äußeren geerdetem Metallrohr und einem darin zentrisch angeordneten elektrischen Leiter." bestehend aus senkrecht zur Achsrichtung des Kabels über dem Leiter zu einer Vollscheibc mit senkrecht zur Leiteroberfläche vorhandenem Spalt zusammenfügbare und dort durch Spannelemente gehaltene Einzelelemente, gekennzeichnet durch mindestens zwei über dem Leiter (3) zu einer Vollscheibe mit verjüngtem Steg und breit auslaufendem Kopf- und Fußteil (20; 21) zusammenfügbaren Einzelelementen (I; 2) sowie Spannelementen (24; 25) lediglich im Bereich der im Kopfteil der gegeneinander stoßenden Einzelelemente (I; 2) endenden Spalte.

2. Abstandshalter nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente (1; 2) durch eine KScsimverbindung zusammengehalten sind.

3. Abstandshalter nach Ansprach 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente (1; 2) durch eine Keilverbindung (24; 25) in ihrer Lage gesichert sind.

4. Abstandshalter nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in der dem Mantelrohr zugekehrten Fläche des breit auslaufenden Kopfteiles (20; 21) in Achsrichtung des Kabels weisende, abwechselnd von beiden Kanten ausgehende, jedoch nicht durchgehende Nuten (26) vorgeseh;) sind.

5. Abstandshalter nach einem der Ansprüche I bis

4. dadurch gekennzeichnet, daß in der Vollscheibe durchgehende, «regcbcücnftfl'-.durch filterartige Ein- oder Aufsätze abgedeckte Öffnungen vorgesehen sind.

b. Abstandshalter nach einem der Ansprüche 1 bis

5. gekennzeichnet durch einen Innenleiter (17) mil rillen- oder wellenförmiger Oberfläche (18) oder einer den Leiter umgebenden. Rillen oder Wellen aufweisenden Leiterglältung und einer Vollscheibe (16), die mit einer entsprechend ausgebildeten Profilicrung (19) in die Rillen oder Wellen (18) unverrückbar hineinragt.