DE2445857A1 - Trennbares verbindungsstueck fuer elektrische kabel - Google Patents

Trennbares verbindungsstueck fuer elektrische kabel

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DE2445857A1 DE19742445857 DE2445857A DE2445857A1 DE 2445857 A1 DE2445857 A1 DE 2445857A1 DE 19742445857 DE19742445857 DE 19742445857 DE 2445857 A DE2445857 A DE 2445857A DE 2445857 A1 DE2445857 A1 DE 2445857A1
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    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/76Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts; Selection of material therefor
    • H01H33/77Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts; Selection of material therefor wherein the break is in air at atmospheric pressure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46Bases; Cases
    • H01R13/53Bases or cases for heavy duty; Bases or cases for high voltage with means for preventing corona or arcing

Description

Trennbares Verbindungsstück für elektrische Kabel
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf trennbare Verbindungsmoduln für elektrische Leistungskabel und insbesondere auf einen Modultyp, der üblicherweise für unterirdische Hochspannungs-Leistungsverteilungssysteme verwendet wird, um die Kabel und Betriebskomponenten eines derartigen Systems zn verbinden. Elektrische Leistungskabel, die in unterirdischen Energieverteilungssystemen verwendet werden, sind üblicherweise an ihren Enden mit wasserdichten Verbindungsmodulen verbunden. Diese Moduln können Kabel und Kabel oder Kabel und Betriebskomponenten verbinden, wie beispielsweise einen Durchführungsanschluß eines
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Cm
Transformators. Im allgemeinen bestehen derartige Moduln aus einem.zusammenpassenden Paar männlicher und weiblicher Kontaktstücke, die jeweils auf der Innenseite eines trennbaren und passenden Isoliergehäuses angeordnet sind. Die isolierenden Gehäuse sind aneinander angepaßt, um in einer zusammenpassenden Relation gehalten zu werden, um für eine wasserdichte und beanspruchungaufnehmende Verbindung zu sorgen. Derartige Moduln werden üblicherweise von einem'spannungführenden Stromkreis getrennt, trotz gewisser Gefahren eines Lichtbogenüberschlages, die in bekannter Weise bei einer derartigen Lastunterbrechung bestehen. Deshalb sind sie im allgemeinen so aufgebaut, daß gewisse Gefahren des Lichtbogenüberschlages auf ein Minimum herabgesetzt sind.
Das männliche Kontaktstück ist ein leitender Stab mit einem Endabseiinittj der als ein Lichtbogenfolger bekannt ist und aus einem Material hergestellt ist, das bei einem Lichtbogenüberschlag über seiner Oberfläche ' . lichtbogenlöscheride Gase abgibt.
Das weibliche Kontaktstück enthält im allgemeinen einen elastischen leitfähigen Greifteil zur Herstellung eines festen elektrischen Kontaktes mit dem Stab des männlichen Kontaktstückes.
Des? Stab wiTd in öas weibliche Kontaktstück durch eine Bohrung eingeführt, die in den Isolierenden Teil des Gehäuses vorgesehen ist. Hinter der ^©ibliehen Kontaktanordnung kann eine Gasdruckkamper vorgesehen sein9 um überschüssiges Gas festzuhalten, das während der Trennung eraeugt wird. Die Bohrung des weiblichen Konteaktmoduls kann mit einer auswechselbaren Bohrungshülse versehen sein, die eine innenseitige Verkleidung aus lichtbogenlöschendem Material aufweist.
Wenn der Stab bei dem Trennvorgang aus dem weiblichen Kontaktstück und durch die Bohrung herausgezogen wird, wird zwischen dem Stab und dem weibllsiien Kontaktstück ein Lichtbogen gezogen.
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Dieser Lichtbogen spielt über dem lichtbogenlösehenden Material der HüIsenverkleidung der Bohrung und dem Lichtbogenfolger, um Iichtbogenlöschende Gase zu erzeugen. Diese Gase treten plötzlich auf und können bei relativ hohen Spannungen von beispielsweise 13 Kilo Volt zu einem plötzlichen hohen Gasdruck auf der Innenseite der Bohrung führen. Das erzeugte Gas spielt eine wesentliche Rolle beim Löschen des Lichtbogens, bevor der Stab aus der Bohrung herausgezogen ist.
Eine übliche Fehlerart des oben beschriebenen Verbindungsmodultyps besteht darin, daß während des Trennvorganges gewisse heiße ionisierte Gase, die während der Lichtbogenbildung auf der Innenseite des Moduls erzeugt worden sind aus dem Modul austreten, wenn der Stab aus der Bohrung herausgezogen wird., um zur Bildung eines Lichtbogens auf der Außenseite des Moduls zu führen. Wenn ein derartiger Lichtbogen einmal durch die außenseitige Luft gebildet worden ist, kann er nicht gelöscht werden und hat die Neigung, auf einen in der Nähe befindlichen geerdeten Gegenstand überzuspringen, um einen Kurzschluß zu erzeugen.
Es sind bereits verschiedene Mittel entwickelt worden, um den Austritt von heißen, durch den Lichtbogen erzeugten Gasen aus dem Modul bei dem Trennvorgang auf ein Minimum zu vermindern. Beipsiele derartiger Mittel sind beispielsweise beschrieben in: US-Patentschriften 3 587 035, 3 539 972, 3 5^2 986, 3 763 1IoI sowie in der DOS 2 245 64 3. .
Die bekannten Lösungen, die den Austritt von heißen Gasen aus dem Modul bei dem Trennvorgang verhindern sollen, beinhalten, daß das Ga^festhaltende Dichtungen nahe dem innenseitigen Ende der Bohrung eingebaut werden, um zu verhindern, daß die Gase zwischen dem Stab und der Hülsenverkleidung der Bohrung ausströmen.
Neben den Dichtungen nahe dem Ende der Bohrung kann auch ein Gassperrventil vorgesehen sein, das verhindert, daß Gase die
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Bohrung verlassen, nachdem der Llchtbögenfolger die Bohrung verlassen hat. Ferner kann eine das Gas festhaltende Kammer vorgesehen sein, um einen übermäßigen Druckaufbau zu verhindern, der die Menge des austretenden Gases vergrößern würde.
Nach einer Anzahl von Trennvorgängen werden die weiblichen Kontaktstücke von Modul des vorstehend allgemein beschriebenen Typs durch die Lichtbogenbildung beschädigt, die bei jedem Trennvorgang auftritt. Es ist deshalb allgemeine Praxis, das weibliche Kontaktstücke|integral mit einer zylindrischen Bohrungsbuchse als eine auswechselbaren Buchsen- und Kontakteinheit nerzustellen Die Buchsen- und Kontakteinheit kann in das Gehäuse einschraubbar sein.
Es wurde jedoch gefunden, daß Moduln mit einer derartigen auswechselbaren Bohrungsbuchseneinheit leicht fehlerhaft sind durch die Gasrückzündung, selbst wenn alle drei vorstehend beschriebenen bekannten Merkmale vorgesehen sind, um den Austritt von heißem, durch den Lichtbogen erzeugten Gas aus dem Modul zu verhindern.
Deshalb besteht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ganz allgemein darin, die Nachteile der vorgenannten Verbindungsstücke zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird bei einem Verbindungsmodul erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine auswechselbare Bohrungsbuchsen- und Kontakteinheit mit einer elastischen Dichtung auf ihrer außenseitigen Wand versehen ist, um den Raum zwischen der außenseitigen Wand der Einheit und der innenseitigen Wand der Öffnung in einem Gehäuse abzudichten, in das die Einheit eingepaßt wird.
Die elastische Dichtung zwischen der Buchse und dem Kontaktstück und der Innenseitigen Wand des Modulgehäuses verhindert den Austritt von Gasen aus der Gaskammer des Moduls in den Bereich
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zwischen der Bohrungsbuchse und der Innenwand des Gehäuses in ausreichendem Maße, um eine Rückzündung eines Lichtbogens zu verhindern, nachdem der Stab aus der Bohrung entfernt worden ist.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert..
Figur 1 ist eine aufgeschnittene Ansicht eines Verbindungsmoduls gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Figur 1 ist der Endabschnitt eines Stabes gezeigt, wie dieser in die Bohrung des Moduls eintritt.
Figur 2 ist eine Seitenschnittansicht von einer Buchsen- und Kontakteinheit des Moduls gemäß Figur 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 3 ist eine Seitenansicht einer Buchsen- und Kontakteinheit des Moduls gemäß Figur 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In Figur 1 ist ein Kabelverbindungsmodul 1 als Lastunterbrecher in der Form einer Einsetzdurchführung gezeigt, die mit einem zweiten Durchführungsmodul zusammenarbeiten kann, der dadurch in einer Betriebsposition gehalten wird«, Aus der folgenden Beschreibung wird deutlich daß die Leiterverbindungsmoduln gemäß der Erfindung in verschiedenen Gehäusen untergebracht werden können .Deshalb ist die allgmeine Konfiguration eines derartigen Moduls, wie beispielsweise des beschriebenen Moduls 1, für das Verständnis der vorliegenden Erfindung kein wichtiger Faktor. Ein Beispiel für einen derartigen kooperierenden Durchfühnungsmodul, von dem der Modul 1 gehalten werden kann, ist in der US-Patentschrift 3 551 587 beschrieben. Wichtig ist nur, daß der Modul 1 ein langgestrecktes Isoliergehäuse 2 und einen Endflansch 2a aufweist. Ein mit einem Gewinde versehener AbSchluß-
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leiter 3 ist an dem einen Ende des Gehäuses 2 angebracht und steht in elektrisch leitender Verbindung mit einem hin- und herbewegbar angebrachten weiblichen Kontaktstück 4 über einen flexi» blen gewickelten Leiter 5» der einen Stromkreis zwischen dem Abschlußleiter- 3 und dem bewegbaren Kontaktstück 4 bildet.
Das bewegbare Kontaktstück k ist in einer festen Relation in bezug auf eine hohle, sylinderförmige isolierende Buchsen- und Kontakteinheit J angebracht* die in Relation zu einem Metallzylinder 8 bewegbar ist, der die innenseitige Wand des Gehäuses bildet, um in bekannter Weise für einen Lasttrennvorgang zu sorgen. Das Ende des Zylinders. 8 ist durch den Isolier flansch von dem Endabaehnitt der Bohrung isolierend beabstandet. Bezüglich einer detaillierten Beschreibung eines derartigen hin- und herbewegte area ICabelYerbindungsmoduls für einen Las t trenn vorgang wird auf die US-Patentschrift 3 5^2 986 verwiesen. Auf der inneren Oberfläche dox5 Buchsen--und Kontakteinheit 7 ist eine Bohrungsbuchsen-Verkleidung 9 aus einem Material wie beispielsweise einem geeignet stabilen Polyoxymethylen, Nylon oder einem cycloaliphatische« Haire angebracht, um ein lichtbogenlöschendes Gas zu entwickeln8 wenn das Material einem Lichtbogen ausgesetzt ist. Ein Beispiel für ein derartiges geeignetes Harz ist in der US-Patenachrift 3 586 802 beschrieben.
Wie in Figur 1 geneigt IiSt9 ist ein bewegbarer Eontakt st ab 10 mit einem LißhtbogsEifolger Ii aus gasentwickelndem Material, das dem Material in des» ferkleidung 9 ähnlich sein kann3 in .der Weise angeoräaets, ü&& er in einen Eingriff mit dem bewegbaren weiblichen Kontaktstück 4 gebracht ist, um einen elektrischen Stromkreis zwischen dem weiblichen Kontaktstück k und dem Stab 10 zu 3chliei>enu -Ein derartiger Stromkreis ist beispielsweise in der zusammengesetzten Position der trennbaren VerbindungsModuln für ein elektrisches Kabel geneigt, die in dem vorgenannten US-Patent 3 551 58? dargestellt sind» Bekanntlich ist der Kontaktstab 10 Körmalerweise in einem zweiten,,
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nicht-gezeigten Modul gehalten, der ein langgestrecktes Isoliergehäuse mit einer die Spannung abstufenden Dichtungsfläche enthält, die mit der kegelförmigen Oberfläche 12 des Moduls 1 zusammenarbeitet, um mit diesem eine wasserdichte Abdichtung zu bilden, wenn die Kontaktstücke 4 und 10 zum Schließen eines Stromkreises zusammengeschoben werden.
Auf der Innenseite der Verkleidung 9 neben dem äußersten Ende der Bohrung sind O-Ringdichtungen 13 vorgesehen, die die Ausströmung von Gasen zwischen dem Stab 10 und der Verkleidung 9 begrenzen.
Der die Bohrungsbuchsen- und Kontakt einheit en bildende Teil ist' um seine Außenfläche herum mit einer Dichtung 14 versehen, um den Raum zwischen dem Teil und der Metalldichtung 8 abzudichten, der die innenseitige Wand des Gehäuses darstellt. Die Dichtung 14 ist ein O-Ring, der in einer Rille liegt, die in den äußeren Teil der Buchsen- und Kontakteinheit 7 eingearbeitet ist. Die Einheit 7 mit der Dichtung 14 ist in Figur 2 mit gleichen Bezugszahlen getrennt gezeigt.
Die um die Bohrungsbuchsen- und Kontakteinheit 7 herum ausgebildete Dichtung 14 verhindert, daß solche Gase durch diesen Bereich rasch genug austreten, um zu einer Lichtbogenbildung zu führen, wodurch der eingangs beschriebene Fehler dieses Verbindungstyps verhindert wird.
In einem anderen AusfUhrungsbeispiel der Erfindung, das in
Figur 3 gezeigt ist, ist eine Dichtung, die um die Bohrungsist .
buchse herum ausgebildet/ ein Band 15 aus elastischem Polyurethanschaum von etwa 3,2 mm Dicke und 19 mm Breite, das auf einer Seite mit einem Klebemittel überzogen ist. Das Band 15 ist um die Buchsen-und Kontakteinheit 7 herum gewickelt, wobei für eine kurze Überlappung von etwa 12,5 mm gesorgt ist. Dieses Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist in gewisser Hinsicht besser
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als das erste Ausführungsbeispiel, da das Klebeband billiger auf die Bohrungsbuchse aufzubringen ist, da es keine Bearbeitung beinhaltet und relativ schnell aufzubringen ist.
Zwar funktioniert ein Verbindungsmodul mit einer auswechselbaren Bohrungsbuchsen- und Kontakteinheit richtig bei Spannungen in der Größenordnung von 8 Kilovolt, wenn er mit einem Gassperrventil, einer Gaseinschlußkammer und Dichtungen auf der Innenseite des Endabschnittes der Hülsenverkleidung versehen ist, trotzdem aber wird ein derartiger Modul häufig fehlerhaft aufgrund einer Rückzündung bei höheren Nennspannungen in der Größenordnung von 13 Kilovolt. Es wurde festgestellt, daß dieser Fehlertyp aus dem Austritt von durch den Lichtbogen erzeugten Gasen aus der Gaskammer resultiert, wobei dieses Austritt um den Kolben herum und durch den Raum zwischen der Buschen- und Kontakteinheit und der aus Aluminium bestehenden Zylinderwand des Gehäuses zur Außenluft am Ende des Gehäuses auftritt. Dieses austretende Gas, das ausreichend ionisiert ist, bewirkt eine Rückzündung, bei der ein Lichtbogen von dem leitenden Teil des Stabes zur metallischen Zylinderwand des Gehäuses auftritt, der zwischen der Innenseite der Gehäusewand und der Außenseite der Buchsen- und Kontaktanordnung hindurchtritt. Dieser Lichtbogen kann dann auf einen in der Nähe befindlichen geerdeten Teil überspringen, um einen Fehler von Leitung zur Erde zu bewirken. Ein weiterer Effekt besteht darin, daß aus diesem Raum austretendes Gas zu einer Ablagerung von leitenden Verunreinigungen auf den Oberflächen in diesem Raum führt. Diese Ablagerungen aus leitenden Verunreinigungen beeinträchtigen die isolierende Funktion des Isolierflansches am Ende des Gehäuses, so daß ein Lichtbogen von dem Stab, wenn dieser herausgezogen wird, direkt zum Ende des Flansches gezogen werden kann.
Zwar kann der Austritt von Gas durch den Raum, wie er vorstehend beschrieben wurde, eingeschränkt werden, indem einfach weniger
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Spielraum zwischen der Buchsen- und Kontakteinheit und der Innenwand des Gehäuses vorgesehen wird, aber diese Lösung ist nicht sehr erstrebenswert aufgrund der bestehenden Fertigungsverfahren für solche Moduln .'Die Buchsen- und Kontakteinheit ist ein relativ teuerer Teil des gesamten Moduls. Aus diesem Grunde ist die Einheit austauschbar für mehrere verschiedene Genäusetypen. Beispielsweise ist die gleiche Einheit für ein gegossenes Epoxidgehäuse wie für ein im Spritzguß hergestelltes Polymergehäuse vorgesehen. Da die Innenwand—toleranzen für verschiedene Gehäusetypen, die durch verschiedene Verfahren hergestellt sind, einen großen Umfang haben müssen, wenn so verschiedene Fertigungstechniken wie Spritzguß und Epoxidgießen angewendet werden, folgt daraus, daß eine auswechselbare Buchsen- und Kontakteinheit eine recht lose Passung haben muß, um für eine solche Austauschbarkeit geeignet zu sein. Weiterhin würde ein ausreichend kleiner Spielraum, um die in Rede stehenden Fehlerarten zu verhindern, beträchtlich erhöhte Fertigungskosten beeinhalten.
den Verbindungsmoduln gemäß der Erfindung ist die Austauschbarkeit der Bohrungsbuchseneinheit beibehalten, während sehr kleine zusätzliche Kosten erforderlich sind, um die elastische Dichtung um ihren Umfang herum auszubilden. Bei bestehenden Montageverfahren für den Modul brauchen keine Veränderungen vorgenommmen zu werden, außer daß die Dichtung hinzugefügt wird vor dem Einsetzen der Buchsen- und Kontakteinheit in das Modulgehäuse .
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden eine O-Ringdicntung und eine Scnaumbanddlchtung um den Buchsen- und Kontaktteil herum vorgeschlagen. Es wird jedoch deutlich, daß der Dichtungstyp und die jeweilige Abmessung der verwendeten Materialien relativ unkritisch sind, solange die Dichtung ausreicht um zu verhindern, ausreichend durch LichtDögen erzeugte '
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Gase aus dem Ende des Gehäuses austreten, um zu einer Lichtbogenbildung zu führen.
Die Dichtung kann selbstverständlich auf der innenseitigen Wand der Bohrung angebracht sein, um mit der Buchse nach deren Einsetzen zusammenzuarbeiten, um die erforderliche Dichtung zu bilden.
Integral mit der Bohrungsbuchse kann auf Wunsch eine Kontaktanordnung vorgesehen sein, Die Erfindung ist auf jeden derartigen Modul anwendbar, bei dem durch einen Lichtbogen erzeugtes Gas zwischen einer Gehäusewand und einer Bohrungsbuchse austreten kann, um zu einem Rückzundungsproblem zu führen, und zwar unabhängig von anderen Strukturen, wie beispielsweise O-Ringen auf der Innenseite des Endes der Buchsenverkleidung, die zusätzlich vorgesehen sein kann, um das Gas an einem Austritt an dem Modul zu hindern. Darüber hinaus kann selbstverständlich die Bohrungsbuchse über die hier beschriebenen hinaus mit weiteren Vorrichtungen versehen sein, wie beispielsweise einem Gassperrventil, die die Probleme mindern, die aus dem direkten Austritt von Gasen aus der Bohrung resultieren.
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Claims (1)

  1. Ansprüche
    I^ Trennbarer Verbindungsmodul für elektrische Kabel mit einem Isoliergehäuse, in dem ein offener, ein Kontaktstück aufnehmender Durchgang ausgebildet ist, der sich von einem ersten Ende des Gehäuses für ein vorbestimmtes Stück in. das Gehäuse hinein erstreckt, und mit einer hohlen zylindrischen Bohrungsbuchse, die auf der Innenseite dieses Durchganges des Gehäuses angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, däß eine elastische Dichtung (14 5 15) in dem Raum um die Außenseite der Bohrungsbuchse (7) herum zwischen der Bohrungsbuchse und der innenseitigen Wand des Durchganges angeordnet ist, so daß ein Austritt von durch einen Lichtbogen erzeugten Gasen auf der Innenseite des Gehäuses durch diesen Raum hindurch verhindert ist.
    2. Verbindungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Dichtung (I1I) ein elastischer O-Ring ist, der in einer Rille angeordnet ist, die um die Außenseite der Bohrungsbuchse (7) herum vorgesehen ist.
    3. Verbindungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Dichtung (15) ein Band aus elastischem Schaum ist, das um die Außenseite der Bohrungsbuchse (7) herumgewickelt ist.
    k. Verbindungsmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Schaumband ein Polyurethanschaum ist.
    5. VerDindungsmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das/aur der einen Oberfläche mit einem Klebe film versenen 1st, der an der Bohrungsbuchse (7) annaftet.
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    ο. Verbindungsmodul nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß an dem einen Ende der öohrungsbuehse (7) eine leitende weibliche Kontaktanordnung angebracht ist, und die ßohrungsbuchsen- und Kontaktanordnung (7) als eine Einheit entfernbar bzw. auswechselbar an dem Modulgenäuse angebracht sind.
    7. Verbindungsmodul nach Anspruch o, dadurch gekennzeichnet , daß die Bohrungsbuchse eine Innenverkleidung (9) aus einem Material aufweist, das beim Auftreten eines elektrischen Lichtbogens lichtbogenlöschende Gase entwickelt.
    8. Verbindungsmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem weiblichen Kontaktstück und der Bohrungsbuchse bestehende . Einheit in das Gehäuse schraubbar ist.
    9. Verbindungsmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Gehäuse ein bewegbarer Kolben derart angebracht ist, daß Gase unter Druck ah dem Kolben vorbei in den Raum zwischen der Wand des Gehäuse-
    - durchlasses und der Außenseite der Bohrungsbuchse austreten können.
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