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Verbindungsmuffe mit vorwiegend kapazitiver Feldsteuerung für
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Hochspannune skabel Die Erfindung betrifft eine Verbindungsmuffe für
Hochspannungskabel, mit einem die Beiterenden von Kabelenden mit einer zylindrisch
abgesetzten Aderisolierung umgebenden Verbinder und mit einem die gesamte Verbindungsstelle
einschließenden Isolierteil mit einer äußeren Feldbegrenzung.
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In der Hochspannungskabeltechnik werden an den Verbindungsstellen
seit längerer Zeit Verbindungsmuffen eingesetzt, in denen die Aderisolierung an
den zu verbindenden Kabelenden in der Regel kegelig abgesetzt sind, um die tangentiale
Komponente der elektrischen Feldstärke auf etwa den 10. Teil der Radialfeldstärke
herabzusetzen. Die Herstellung der Kegelfläche geschieht bei ölisolierten Kabeln
durch Abreißen der Papiere und bei kunststoffisolierten Kabeln durch Abholen bzw.
Abraspeln. Dies erfordert einen erheblichen
Arbeitsaufwand und
stellt zudem hohe Anforderungen an die Geschicklichkeit und die Zuverlssigkeit des
mit dieser Arbeit betrauten Monteurs. Um bei PE- und VPE-Kabeln die erforderliche
Dichtigkeit und damit die elektrische Festigkeit entlang der Kegelflache zu erreichen,
werden Isolierbänder unter Vorspannung auf der Kegelflache aufgebracht. Es hat sich
nun jedoch in der Praxis gezeigt, daß die von Hand angefertigten kegeligen Absetzungen
nicht immer rotationssymmetrisch sind. Der Auflagedruck der Isolierbänder ist daher
unterschiedlich und stellenweise sogar unzureichend.
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Damit ist die elektrische Festigkeit entlang der Kegelfläche nicht
immer gewährleistet. Ferner bedingt die Ausbildung der Enden der Aderisolierungen
zu Kegelflächen eine verhältnismäßig große Baulänge der Verblndungsmuffen.
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Es ist nun eine Muffenverbindung für Starkstromkabel bekannt, die
sowohl die Feld steuerung verbessert als auch eine wesentliche Verringerung der
Baulänge der Muffe gestattet (DGM 73 34 655). Hierbei ist die Verbindungsstelle
jeder Kabelader von einem ieolierenden Wickel aus Kunststoffbändern umgeben, wobei
als Feldsteuerung innerhalb des isolierenden Wickels ein unmittelbar auf die blanken
Leiter, die Verbindungshülse und auf die zylindrisch abgesetzten Endabschnitte der
Aderisolierung aufgebrachter Wickel aus leitfähigem Kunststoffband in einer die
Aderisolierung geringfügig überragenden Dicke angeordnet ist. Durch die Anordnung
dieses Wickels aus elektrisch leitfähigem Band kann das elektrische Radialfeld derart
gesteuert werden, daß einmal einfache, zylindrisch abgesetzte Verbinder verwendet
werden können, und andererseits bei entsprechender überlappung der radial abgesetzten
Aderisolierung mit dem leitfähigen Band an dieser Stelle ein Durchschlag vermieden
wird. Im Bereich der Überlappung der Aderisolierung durch den Bandabschnitt des
leitfähigen Wickels ist nämlich das Feld vom eigentlichen Leiterfeld derart überlagert,
daß auch in diesem Bereich keine nennenswerte Feldkonzentration auftritt. Bei einer
derartigen
Verbindungsmuffe läßt sich die Montage jedoch nur bis
zu einem gewissen Grade vereinfachen, da wesentliche Teile dieser Muffe Wickelteile
sind, die von Hand gefertigt sind. Auch dürfte es unter diesen Umständen schwierig
sein, den leitfähigen Wickel so auszuführen, daß die Schwierigkeiten, wie sie bei
den von Hand angefertigten kegeligen Absetzungen auftreten, gänzlich vermieden werden.
Diese Technik ist deshalb für Spannungen über 10 kV ungeeignet.
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Es ist auch ein elektrisches Kabel mit vorgefertigter Verbindungsmuffe
bekannt, bei welcher die Feldsteuerung durch kapazitive Einlagen im Isolierwickel
erfolgt (DGM 74 34 286). Diese kapazitiven Einlagen sind im radialen Abstand von
einer Feldsteuerungselektrode, die über einer Verbindungshülse angebracht ist, unter
Einhaltung bestimmter Abstände angeordnet, wobei die innerste kapazitive Einlage
die kleinste Länge aufweist und die jeweils darüberliegende kapazitive Einlage die
vorhergehende um ein gewisses Stück in der Länge übertrifft, so daß die äußerste
kapazitive Einlage die größte Länge aufweist. Hiermit wird die elektrische Festigkeit
der Muffe wesentlich verbessert, doch kann nicht übersehen werden, daß die Herstellung
recht aufwendig ist, wczu noch der Wickelaufwand kommt, da die kapazitiven Einlagen
in dem Isolierwickel eingebettet sind. Bei beiden geschilderten Verbindungsmuffen
wird der Raum über dem Verbinder bis zur Höhe der Aderoberfläche isolationstechnisch
nicht genutzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsmuffe für
HochspannungskabeL der eingangs geschilderten Art weiterzuentwickeln, mit der sich
in Bereichen verminderter elektrischer Festigkeit oder in Bereichen, in welchen
die elektrische Festigkeit überwiegend von der Qualität der Montage abhängig ist,
eine im wesentlichen vorher bestimmte Beanspruchung erzielen läßt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäts dadurch gelöst, daß das Isolierteil
aus mindestens zwei wickeltreien, ineinanderliegenden und annähernd rotationssymmetrischen
Isolierkörpern mit unterschiedlichen Dieiextriaitätskonstanten besteht und zwischen
diesen Isolierkörperri leitfähige Schichten angeordnet sind.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß durch den Verbinder und die leitfähigen Schichten einerseits und durch die leitfähigen
Schichten und der äußeren Feldbegrenzung andererseits annähernd zylinderförmige
Kondensatoren entstehen, die unter Einhaltung bestimmter Abstände zwischen Leiter,
leitfähigen Schichten und äußerer Feldbegrenzung sowie geeigneter Auswahl der Dielektrizitatskonstanten
fitr die Isolierkörper gestatten, das Potential der leitfähigen Schichten in weiten
Grenzen zwischen Leiter- und Erdpotential einzustellen. Der Potentialabbau erfolgt
kapazitiv vom Leiter zu den leitfähigen Schichten.
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Als für die Lösung der Aufgabe vorteilhaft und förderliche Weiter-und
Ausbildung sind weitere Gestaltungsmerkmale in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben.
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Dadurch erden folgende Vorteile erreicht: Durch die zylindrische Absetzung
der Aderisolierung und der zylindrischen Gestaltung des Verbinders ergibt sich ein
einfacher Aufbau des Isolierkörpers mit der größeren Dielektrizitätskonstanten.
Auch bereitet die Herstellung des Isolierkörpers mit der kleineren Dielektrizitätskonstanten,
der an den Enden konisch ausläuft, keine Schwierigkeiten. Das über lappen der Aderisolierungen
wenigstens durch eine der leitfähigen Schichten führt zu einer besonders kurzen
Baulänge einer derartigen Muffe. Was die Widerstandsschichten betrifft, so eignen
sich hierfür besonders zylindrische oder trichterförmige Ausführungsformen, um den
ohmsch gesteuerten Potentialabbau der leitfähigen Schicht bis zu den Enden der Widerstandsschichten
zu gewährleisten. Hierbei
kann man die leitfähigen Schichten und
iiie Widerstandsschichten galvanisch oder kapazitiv miteinander koppeln. Auch ist
es zweckmäßig und dient der Vereinfachung, wenn die leitfähigen Schichten und die
Widerstandsschichten aus ein und demselben Material bestehen. Die Muffenteile sind
in ihrer Gesamtheit als vorgefertigtes Teil hergestellt und können auch ineinandersteckbar
sein, womit nicht nur die Montage vereinfacht wird, sondern auch die Arbeitszeit
hierfür wesentlich verkürzt wird.
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Die Erfindung wird anhand von Beispielen in der Zeichnung dargestellt
und näher beschrieben.
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Die Fig. 1 zeigt ein Hochspannungskabel mit einer Verbindungsmuffe
mit kapazitiver Feldsteuerung, im Schnitt.
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Fig. 2 zeigt ein Hochspannungskabel mit einer Verbindungsmuffe mit
gemischt kapazitiv-ohmscher Feldsteuerung, im Schnitt.
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In Fig. 1 und sind mit 6a und 6b die Aderisolierungen der Enden von
zwei Hochspannungskabeln bezeichnet, die im Bereich der Verbindungsstelle zylindrisch
abgesetzt sind und deren Leiter 4a und 4b durch einen Verbinder 5 zusammengefügt
sind. Der Bereich des Verbinders 5 bis zu den abgesetzten Aderisolierungen 6a und
6b ist durch einen Isolierkörper 1 ausgefüllt. Der Isolierkörper 1 ist von leitfähigen
Schichten 3 eingefaßt, deren Enden die Aderisolierungen 6a und 6b überlappen. Ein
weiterer Isolierkörper 2 umschließt die leitfähigen Schichten 3 und läuft dann konsich
auf den Aderisolierungen 6a und 6b aus. Eine äußere Feldbegrenzung 8 umschließt
die gesamte Verbindungsstelle.
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In der Fig. 2 sind zusätzlich die Enden der Aderisolierungen 6a und
6b von Widerstandsschichten 7a und 7b umgeben.
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L e e r s e i t e