DE2445898A1 - Erdverbindung eines kabelschirms - Google Patents

Description

• Erdverbindung eines Kabelschirms Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erdverbindung eines rohrförmigen, aus Aluminium oder Aluminiumlegierung hergestellten Schirms eines elektrischen Labels, sowie ein Verfahren zum Erreichen einer solchen Verbindung.
• In der Regel sind plastisolierte Kraftkabel mit einem Schutzleiter versehen,der aus Sicherheitsgründen wie ein konzentrischer Schirm geformt ist, welcher die übrigen Leiter umgibt. Dieser Schirm muß effektiv geerdet werden, damit man es beispielsweise mit Hilfe von Erdschlußrelais erreichen kann, daß das Kabel automatisch ausgeschaltet wird, wenn an einem der Phasenleiter ein Erdschluß auftritt. Nunmehr werden Kraftkabel aus finanziellen Grunden überwiegend mit Phasenleitern aus Aluminium hergestellt. Mit Rücksicht auf die Personensicherheit hat man es bisher jedoch noch nicht gewagt, den Xabelschirm aus Aluminium herzustellen, sondern dieser Schirm wird immer noch aus Kupfer, meistens in Form von Kupferdrähten, angefertigt. Der Grund hierfür ist, daß Aluminium, wie bekannt, die unangenehme Eigenschaft hat, an der Luft unmittelbar mit einer dichten Schicht eines elektrisch isolierenden Aluminiumoxyds bedeckt zu werden, wodurch es außerordentlich schwierig wird, einen guten und zuverlässigen Kontaktanschluß zu erhalten. Da der Kabel schirm oft verhältnismäßig dünn ist (z.B. 0,3 mm), ist es nämlich praktisch unmöglich, für diesen Anschluß an Ort und Stelle eine Lötung oder Schweißung zu verwenden.
• Es ist bereits bekannt, für die Erdverbindung des metallischen Mantels elektrischer Kabel eine aus Metallband hergestellte, hülsenförmige und mit radial nach außen gebogenen Streifen versehene Erdverbindungsvorrichtung zu verwenden, die zusammen mit einer Gummipackung in einer um das Kabel angebrachten Kabelverschraubung o.dgl. placiert ist (Schwed.PS 169 859).
• Beim Anziehen der Verschraubung wird die Packung teils den hülsenförmigen Teil der Vorrichtung gegen den Kabelmantel und teils die Streifen gegen einen Ansatz in der Verschraubung drücken, Der Kontaktdruck zwischen dem Kabelschirm und de r der Erdverbindungsvorrichtung ist somit in diesem Fall radial auf das Kabel gerichtet. Der Kontaktdruck, der dabei erreicht werden kann, genügt jedoch nicht, um einen zuverlässigen Erdungsanschluß für Kabel mit Aluminiumschirm zu erhalten. Außerdem wird der radiale Druck eine Deformation der Kabelisolierung verursachen, wodurch die Gefahr einer geringeren Spannungsfestigkeit besteht.
• Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, bei einem Kabel des eingangs genannten Typs auf einfache Weise eine zuverlässige Erdverbindung des Kabelschirm zu bekommen.
• Dies erreicht man gemäß der Erfindung dadurch, daß die Endpartie des Schirms mit mehreren nach außen gebogenen Streifen versehen wird, die zwischen zwei Eontaktringen in einer Kabelverschraubung angebracht werden, welche danach zusammengeschraubt wird, wobei die Ringe zum Erreichen einer Kontaktverbindung zwischen dem Schirm und einem geerdeten Gegenstand angeordnet sind.
• Die Erfindung soll nun im Anschluß an die beigefügte Zeichnung näher beschrieben werden, in der Fig. 1-9 verschiedene Ausführungen zeigen, die für die Anwendung in Kabelverschraubungen aus metallischem Material vorgesehen sind, während die Figuren lo und 11 Ausführungen für Kabelverschraubungen aus Isoliermaterial zeigen.
• Das in der Zeichnung gezeigte Kabel 1 ist ein Erdkabel für 12 kV mit Aluminiumleiter und Leiterisolierung 2 aus vernetztem Polyäthylen, das von einem halbleitenden Band oder einer aufgespritzten halbleitenden Schicht zur Feldausgleichung versehen ist. Der isolierte Zweiter 2 wird von einem aus Aluminiumband oder -folie hergestellten Schirm 3 umgeben, der seinerseits von einer äußeren.Hülle 4 aus Polyäthylen umgeben ist, die u.a. verhindert, daß Feuchtigkeit zum Schirm 3 vordringt.
• Das Kabel 1 ist durch eine Kabelverschraubung 5 geführt, die in einer Offnung in einer Metallband 6, die mit Erde verbunden ist, befestigt ist. Die Wand 6 kann beispielsweise eine Wand in einem Schalttafelschrank, einem Gerätekasten, einem Stativ o.dgl. sein. Die Eabelverschraubung 5 ist ein im Handel vorkommender Typ beispielsweise aus vernickeltem Messing (Fig. 1-9) oder Polycarbonat (Fig. 10-11) hergestellt. Dieselbe besteht aus einer Buchse 7, deren eines mit äußerem Schraubengewinde versehenes Ende mittels einer Kontermutter 8 in der Wand 6 festgeschraubt ist. In das andere Ende der Buchse 7, die inwendig mit Schraubengewinde versehen ist, ist eine Mutter 9 eingeschraubt. Zwischen der Mutter 9 und einer an einen inneren Ansatz in der Buchse 7 anliegenden Druckscheibe 10 ist eine Gummibuchse 11 angeordnet. Für die Erdverbindung des Kabelschirms 3 wurde der Schirm erst freigelegt und in einem gewissen Abstand vom Ende der Außenhülle 4 abgeschnitten, wonach die Endpartie des Schirms mit Hilfe einer kleinen Schere mit mehreren Einschnitten versehen wurde, die in einem Abstand von 5 mm auf den Umkreis des Schirmes verteilt und in Längsrichtung des Kabels gerichtet sind, so daß man eine Anzahl Streifen 12 erhält. Die Streifen 12 wurden danach nach oben gebogen und zwischen zwei Kontaktringen 13 und 14, die zwischen der Mutter 9 und der Gummibuchse 11 placiert sind, angeordnet.
• Die Ringe 13 und 14 können beispielsweise aus vernickeltem Messing, Aluminium, Aluminiumlegierung oder plattiertem Aluminium hergestellt sein. Vom Gesichtspunkt der Korrosion wird Aluminium vorgezogen, wobei aus mechanischen Gründen vorzugsweise eine härtbare Aluminiumlegierung anzuwenden ist. Die Ringe können auch aus Nickel, rostfreiem Stahl oder einem anderen geeigneten Material angefertigt werden. Die auf die Schirmstreifen 12 gerichteten Flächen der Ringe 13, 14 müssen geriffelt oder auf andere Weise mit Erhöhungen versehen sein, so daß beim Anziehen der Mutter 9 eine Deformation und ein Durchbrechen der Oxydschicht der Schirmstreifen zustandekommt. Durch eine spezielle Oberflächenbehandlung der Ringe kann evtl. eine ausreichende Rauhheit der Kontaktflächen erreicht werden, ohne daß dieselben einer mechanischen Bearbeitung unterzogen werden müssen.
• Zwischen den Kontaktringen 13, 14 und den Schirmstreifen 12 kann man mit Vorteil eine geeignete Kontaktpaste anbringen. Die primäre Funktion der Paste ist, die Äluminiumstreifen nach dem Zusammenziehen der Verschraubung dagegen zu schützen, daß die Teile da, wo der Oxydfilm aufgerissen wurde, erneut oxydieren. Zu diesem Zweck kann die Paste zweckmäßigerweise etwas enthalten, was den Sauerstoff in evtl. eingeschlossener Luft zwischen den Kontaktflächen bindet. Die Paste kann auch zweckmäßig harte Partikel enthalten, die dabei behilflich sind, die Oxydschicht zu durchbrechen. Diese Partikel brauchen nicht unbedingt aus leitendem Material zu bestehen.
• Es hat sich-nämlich herausgestellt, daß auch Partikel aus einem nichtleitenden Material, z.B. Siliziumkarbid, einen günstigen-Einfluß haben.
• Bei der Ausführungsform gern. Fig. 1 sind die Kontaktscheiben 13, 14 plan, und die Kontaktflächen an den Schirmstreifen 12 sind quer zur Längsrichtung des Kabels gerichtet. Eine erforderliche Kontaktfederungwird durch die Gummipackung 11 erzielt.
• an Fig. 2 wird eine Ausführung gezeigt, wo die Schirmstreifen 12 nach hinten gebogen und zwischen Eontaktringe 13, 14 mit konischen Kontaktflächen eingeklemmt sind. Bei dieser Ausführung erhält man eine größere Kontaktfläche als bei der Anordnung gern. Fig. 1.
• Auch Fig. 3 zeigt eine Ausführung, bei der die Ringe 13, 14 konische Kontaktflächen haben. Bei dieser Ausführung ist der äußere Ring 14 mit einem Verriegelungsansatz 15 versehen, der einer schrägen Fläche 16 an dem inneren Ring 13 angepaßt ist. Vor dem Montieren ist der äußere Ring 14 rund, während der innere Ring 13 oval geformt ist. Während des Zusammenschraubens wird der ovale Ring 13 in den Ring 14 gepreßt, wobei er seine Form verändert, so daß auch dieser Ring in montiertem Zustand eine hauptsächlich runde Form hat. In der Endphase des Zusammenschraubens, wenn die Kante des Verriegelungansatzes 15 über den größten Durchmesser des Ringes 13 geht, wird der Ring 13 in Verschlußlage einschnappen, wonach die beiden Ringe 13, 14 den erforderlichen Kontaktdruck und die erforderliche Kontaktfederung ohne Hilfe der Gummipackung 11 allein aufrechterhalten können. Die Gummipackung 11 hat dabei hauptsächlich die Aufgabe, das Kabel 1 in der Verschraubung 5 zu- fixieren und eventuelle auf die Schirmstreifen 12 überführte Vibrationen zu dämpfen.
• Fig 4 zeigt eine Ausführung, wo der am nächsten am Kabelende belegene Kontaktring mit einem hülsenförmigen Teil 17, welches unter den Kabelschirm 3 eingeschoben wird, sowie mit einem radialen Flansch 18 versehen ist, der die eigentliche Kontaktfunktion ausführt. Die Aufgabe des hülsenförmigen Teil 17 ist, beim Montieren der Verschraubung zu verhindern, daß die innerhalb liegende Kabelisolierung eingedrückt und deformiert wird, was die Gefahr mit sich bringen kann, daß sich die Isolationsfähigkeit der Isolierung verschlechtert. Um diese Aufgabe zu erfüllen, muß die Hülse 17, die beispielsweise aus nickelbelegtem Aluminium oder Aluminiumlegierung hergestellt sein kann, eine gewisse kleinste Materialdicke, beispielsweise 1 mm, haben, damit man eine ausreichende Formstabilität erhält.
• In Fig. 5 wird eine Ausführung gezeigt, wo die Ringe 13, 14 als Tellerfedern ausgeführt sind, wodurch sie dazu beitragen, den erforderlichen Kontaktdruck aufrechtzuerhalten. Zwischen dem inneren Ring 13 und der Gummipackung 11 ist in diesem Fall eine Druckscheibe 19 angeordnet.
• Eine besonders effektive Kontaktfederung kann man durch eine Ausführung gem. Fig. 6 erhalten, wo man zwischen dem äußeren Ring 14 und den Schirmstreifen 12 ein spezielles Federungsorgan 20 angeordnet hat. Dieses besteht in dem gezeigten Beispiel aus einem profilierten und geschlitzten Stahlband. Das Band hat einen bügelförmigen Querschnitt und ist an der ganzen Länge mit mehreren parallelen, querlaufenden Schlitzen 21 versehen, wie es aus Fig. 7 hervorgeht.
• Bei der Ausführung gem. Fig. 8 wird eine Gummipackung 11 verwendet, in deren äußerer Zylinderfläche Aussparungen in Form axialer Nuten 22 angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, daß die elastischen Eigenschaften des Gummis während einer längeren axialen Strecke ausgenutzt werden können, d.h. man erhält einen längeren effektiven Federungsweg. Auch mit auf andere Weise ausgeführten Aussparungen, beispielsweise durch Perforierung der Packung, kann man dasselbe Resultat erzielen.
• In Fig. 9 wird eine Ausführung mit einer Eabelverschraubuing gezeigt, bei der eine weitere Schraubenbuchse 23 zwischen der Mutter 9 und der Buchse 7 angeordnet ist. Bier erreicht man die Fixierung des Kabels in der Verschraubung mittels der zwischen den Buchsen 7 und 23 angeordneten Gummipackung 11, während die Kontaktringe zur Erdung des Kabel schirms zwischen der Mutter 9 und einem Ansatz in der Buchse 23 angeordnet sind. In diesem Fall werden Kontaktringe der gleichen Ausführung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, verwendet. Den erforderlichen Kontaktdruck erhält man durch eine im Anschluß an die Kontaktringe angeordnete Tellerfeder 24. Dadurch, daß der Kontaktdruck für den Erdungsanschluß und die Festhaltekraft für das Kabel von separaten, individuell zusammenpreßbaren Organen erzeugt wird, kann man einen hohen und stabilen Kontaktdruck erhalten, ohne daß die Gefahr einer Deformierung'der Kabelisolation besteht.
• Fig. 10 zeigt eine Ausführung mit einer Eabelverschraubung aus Isoliermaterial, z.B. Polycarbonat, sowie Kontaktringe 13, 14 der in Fig. 3 gezeigten Ausführun.
• Die Erdung des Eabelschirms geschieht in diesem Fall mittels spezieller, aus Blechstreifen o.dgl. hergestellter Erdungsleiter 25, die an den einen der Eontaktringe angeschweißt oder hartgelötet sind.
• Auch bei der Ausführung gem. Fig. 11 wird eine Kabelverschraubung aus Isoliermaterial verwendet, die in diesem Fall genauso ausgeführt ist, wie die in Fig. 9 gezeigte, d.h. mit getrenntem Kontaktdruck und Festhaltekräften. Der eine der Kontaktringe ist hier aus Drahtmaterial hergestellt, z.B. aus einer speziellen Aluminiumlegierung, und wie ein Haken mit einem als Erdungsleiter dienenden Endteil 26 geformt, das durch ein Loch in der Hülse 23 herausgeführt ist, um beispielsweise an die geerdete Wand 6, an ein Erdschlußrelais o.dgl. angeschlossen zu werden. Nach dem Biegen des Kontakthakens ist es zweckmäig, den Draht plattzudrücken, damit man eine größere Kontaktfläche erhält.
• Dadurch, daß der Erdungsleiter 26 einen integrierenden Teil des Kontaktringes darstellt, wird diese Erdungsanordnung herstellungstechnisch gesehen einfacher als die in Fig. 10 gezeigte, da ein Schweißen oder Hartlöten nicht erforderlich ist.
• Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der nachstehenden Patentansprüche sind viele weitere Modifikationen möglich. Beispielsweise kann die Erfindung bei anderen Typen von Kabelverschraubungen als den hier gezeigten benutzt werden, und der Anwendungsbereich ist nicht auf Hochspannungskabel begrenzt, sondern die Erfindung kann mit Vorteil auch bei Niederspannungskabeln zur Anwendung kommen.
• Patentansprüche:

Claims (14)

1. Patentansprüche: 1. Erdverbindung eines rohrförmigen, aus Aluminium oder Aluminiumlegierung hergestellten Schirms eines elektrischen Kabels, das durch eine Eabelverschraubung o.dgl. geführt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Endpartie des Kabelschirms (3) mit mehreren nach außen -gebogenen Streifen (12) versehen ist., die zwischen zwei Kontaktringe (13, 14) in genannter Verschraubung (5) eingeklemmt sind, welche Ringe mit einem geerdeten Gegenstand (6) verbunden und so beschaffen sind, daß beim Zusammenziehen der Verschreubung ein Durchbrechen der Oxydschicht der Schirmstreifen (12) erreicht wird.
2. 2. Erdverbindung nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß ein federndes Element (11, 24) zum Erzeugen einer Kontaktfederung zwischen den Ringen (13, 14) und den Schirmstreifen (12) im Anschluß an genannte Ringe (13, 14) in der KabelverscF;'aubung angeordnet ist.
3. 3. Erdverbindung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kontaktringe (13, 14) wenigstens auf den auf die Schirmstreifen (12) gerichteten Seiten Erhöhungen aufweisen, die so angeordnet sind, daß sie durch die Oxydschicht der Streifen (12) dringen.
4. 4. Erdverbindung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Kontaktpaste zwischen den Kontaktringen (13, 14) und den Schirmstreifen (12) angebracht ist.
5. 5. Erdverbindung nach einem der-vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die beiden Ringe (13, 14) mit aneinander angrenzenden konischen Kontakt flächen ausgeführt sind.
6. 6. Erdverbindung nach Anspruch 5, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die zwei Kontaktringe (13, 14) aus einem äußeren runden Ring (14) und einem inneren, in ungespanntem Zustand ovalen Ring (13) bestehen, wobei der innere Ring (13) so angeordnet ist, daß er bei dem Anziehen der Verschraubung (5) in den äußeren Ring (14) hineingepreßt wird, und daß ein auf dem äußeren Ring angeordneter Verriegelungsansatz (14) so angeordnet ist, daß er dabei die zwei Ringe (13, 14) aneinander verriegelt.
7. 7. Erdverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige der genannten Kontaktringe, der am nächsten am Kabelende liegt, mit einem relativ formbeständigen hülsenförmigen Teil (17) versehen ist, welches zwischen den Schirm (3) und die innerhalb desselben befindliche Isolierung (2) eingeschoben ist.
8. 8. Erdverbindung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das federnde Element aus einer hülsenförmigen Gummipackung (11) besteht.
9. 9. Erdverbindung nach Anspruch 8, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Gummipackung (11) mit Aussparungen (22), beispielsweise in Form von Längsnuten o.dgl., versehen ist, um einen längeren, effektiven Federungsweg zu erzielen.
10. 10. Erdverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß im Anschluß an genannte Kontaktringe (13, 14) ein aus geschlitztem Metallband hergestelltes Federungsorgan (20) mit bügelförmigem Querschnitt angeordnet ist.
11. 11. Erdverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß die Kontaktringe (13, 14) mit den dazugehörenden federnden Organen (24) so angeordnet sind, daß sie unabhängig von eventuellen in der Kabelverschraubung zum Festhalten der Kabel oder zur Dichtung angeordneten Organen (11) zusammengedrückt werden können.
12. 12. Erdverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo die genannte Kabelverschraubung (5) aus Isoliermaterial besteht, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß wenigstens der eine der genannten Kontaktringe (13, 14) fest mit einem Erdungsleiter (2) verbunden ist, welcher zum Anschluß an den genannten geerdeten Gegenstand (6) durch die Kabelverschraubung (5) geführt ist.
13. 13. Erdverbindung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der mit dem Erdungsleiter verbundene Eontaktring in Form eines Hakens o.dgl. aus Drahtmaterial gebogen ist, dessen ringförmiger, an die Schirmstreifen anliegender Teil einen plattgedrückten Querschnitt zur Bildung einer Kontaktfläche hat, während das andere Ende (26) des Hakens den genannten Erdungsleiter bildet.
14. 14. Verfahren zur Herstellung einer Erdverbindung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c hnet, daß die Endpartie des Schirms (3) mit mehreren nach außen gerichteten Streifen (12) versehen wird, die zwischen zwei Kontaktringen (13, 14) in der Kabelverschraubung (5) angebracht werden, welche damit zusammengeschraubt wird, wobei die Ringe (13, 14) zum Erreichen einer Kontaktverbindung zwischen dem Schirm (3) und dem geerdeten Gegenstand (6) angeordnet sind.