DE2903255C2 - Kabelarmatur für mittlere und hohe Spannungen - Google Patents

Description

— daß der hohlzylindrische Abschnitt (1) mit der Regenschutzglocke (4) aus einem Stück besteht,

— die Regenschutzglocke (4) ein Endstück (6) aufweist, das dicker als der hohlzylindrische Abschnitt (1) ist,

— die Elastomerverbindung ein Äthylen-Propy-Ien-Dienmonomer ist, dessen Elastizität das Aufschieben und einen festen Sitz del hohlzylindrischen Abschnittes (1) auf Kabelenden in einem Durchmesserbereich von wenigstens 1 :2 ermöglicht,

— und dfe Elastomerverbindung ferner einen oder mehrere an sich bekannte Zusatzstoffe enthält, durch die ihre elektrische Impedanz mit zunehmender Spannung abnimmt.

2. Kabelarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff aus der Gruppe mit kristallisiertem Siliciumkarbid mit Korngrößen unter 50 (im, Aluminiumoxidhydrat, mit Kobalt dotiertem Zinkoxid, mit Wismuth dotiertem Zinkoxid, Titanaten und Zirkonaten von Erdalkalimetallen, Erdme_.ilen und Blei, Eisenoxiden und Mangan-, Zink-, Nickel- und Bf?riumfeHten gewählt ist

3. Kabelarmatur iu<ch Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil· :11er Zusatzstoffe mit spannungsveränderlicher Impedanz 100 bis 500 Gewichtsteile auf 100 Teile Elastomer beträgt.

4. Kabelarmatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerverbindung Zusatzstoffe in folgenden Gewichtsteilen auf 100 Teile Elastomer enthält:

Siliciumkarbid mit
Korngrößen unter 50 μηι
Aluminiumoxidhydrat
Zinkoxid, dotiert
Bariumtitanat
Ferrite

100 bis 500 T.
50 bis 200 T.
50 bis 100 T.
50 bis 100 T.
50 bis 100 T.

Die Erfindung betrifft eine Kabelarmatur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für mittlere und hohe Spannungen von 1 bis 30 kV bzw. über 30 kV.

Endarmaturen von elektrischen Kabeln für mittlere und hohe Spannungen, die meistens in städtischen Gebieten mit mehr oder weniger großer Verschmutzung verlegt werden, müssen eine im Verhältnis zu ihrem Raumbedarf große äußere Kriechstrecke aufweisen, um einen Überschlag zu vermeiden. Sie haben deshalb üblicherweise eine oder mehrere übereinander angeordnete Regenschutzglocken.

Bei einer bekannten Kabelarmatur mit den Oberbegriffsmerkmalen des Anspruchs 1 (DE-GM 74 35 080) ist die unterste Regenschutzglocke auf einen als gesondertes Bauteil aus einer Elastomerverbindung hergestellten hohlzylindrischen Abschnitt aufgesteckt.

Der lichte Durchmesser des hohlzylindrischen Abschnitts ist um soviel kleiner als der Durchmesser der Kabelisolierung, daß nach der Montage ein elastischer, hohlraumfreier Sitz auf dem Kabel gewährleistet ist. Der lichte Durchmesser des hohlzylindrischen Abschnittes soll dem Kabeldurchmesser von vorherein angepaßt sein; eine Verwendung gleicher hohlzylindrischer Abschnitte für Kabel, die sich in ihrem Durchmesser erheblich unterscheiden, ist also nicht vorgesehen.

Ό An Kabelendarmaturen treten bei mittleren und hohen Spannungen elektrische Felder auf, die an bestimmten Stellen einen so hohen Gradieten aufweisen können, daß die Durchschlagspannung erreicht oder sogar überschritten wird. Es ist bekannt (US-PS

■'S 35 85 274), dieser Gefahr mit einem schlauchartigen Oberzug aus einer Elastomerverbindung entgegenzuwirken, die Titanate, beispielsweise Bariumtitanate, und/oder Titandioxid enthält und infolgedessen den sogenannten Varistor-Effekt, d.h. einen sich im umgekehrten Verhältnis zur angelegten Spannung verändernden spezifischen elektrischen Widerstand aufweist Es ist auch bekannt (FR-PS 15 64 289), zum selben Zweck in Elastomerverbindungen, aus denen Kabelarmaturen hergestellt werden, Siliciumkarbid einzuarbeiten. Mit den bisher für Kabelarmaturen verwendeten Elastomerverbindungen war jedoch eine Anpassung an Kabel unterschiedlichen Durchmessers nicht möglich oder nur auf Kosten des Varistor-Effekts, da bei größeren Dehnungen der für diesen Effekt erforderliche Kontakt zwischen den einzelnen Partikeln des Siliciumkarbids, Bariumtitanats, Titandioxids od. dgl. unterbrochen worden ist

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kabelarmatur der beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß sie sich leicht auf Kabelenden unterschiedlichen Durchmessers aufziehen läßt und selbst bei starker Dehnung den Varistor-Effekt beibehält.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Kabelarmatur,
Fig.2 bis 4 Enden von elektrischen Kabeln für mittlere oder hohe Spannungen, die mit erfindungsgemäßen Kabelarmaturen versehen sind.

Die in F i g. 1 dargestellte Kabelarmatur hat einen hohlzylindrischen Abschnitt 1, dessen Innendurchmesser gleich groß oder wenig kleiner als der Außendurch-.nesser des kleinsten Kabels ist, für das die Armatur verwendet werden soll. Da Kabel für mittlere Spannungen im allgemeinen Außendurchmesser zwischen 19 und 38 mm aufweisen, kann der Innendurchmesser </der Armatur zwischen 16 und 19 mm liegen. Der hohlzylindrische Abschnitt 1 hat ein offenes Ende 2; an das entgegengesetzte Ende 3 schließt sich eine Regenschutzglocke 4 an, die sich konisch erweitert und sich deshalb beim Aufschieben der Kabelarmatur auf ein Kabelende von Hand gut fassen läßt.

Der sich an den hohlzylindrischen Abschnitt I anschließende innere Abschnitt 5 der Regenschutzglokke 4 hat eine Dicke, die etwa 1,5 bis 3 mm beträgt und etwa ebenso groß ist wie die Dicke des hohlzylindrischen Abschnitts 1. Beim Aufschieben der Armatur auf ein Kabel mit einem Außendurchmesser, der größer als

d ist dehnen sich der hohlzylindrische Abschnitt 1 und der hohlkegelförmige Abschnitt 5 entsprechend, wobei ' sich die Gesamtlänge der Armatur verringert; dies ist in Fi g. 1 mit strichpunktierten Linien angedeutet

Der Kegelwinkel der Regenschutzglocke 4 betragt

' etwa 100 bis 110°; damit wird erreicht daß der hohlkegelförmige Abschnitt 5 die beim Aufschieben der Armatur auf ein Kabel größeren Durchmessers

-% auftretende Verkürzung des hohlzylindrischen Ab-

"* Schnitts 1 teilweise ausgleicht Die Regenschutzglocke 4 hat ein verstärktes Endstück 6, das ihr die erforderliche mechanische Steifigkeit verleiht

j* Diese Armaturen lassen sich ohne Schwierigkeiten

% nach den bekannten Formverfahren beispielsweise aus

^H Polymeren, z. B. auf der Basis von EPDM (Äthylen-Pro-

'i pylen-Dienmonomer) herstellen, denen sich die wider-

%~ standsverändernde Eigenschaft (in Abhängigkeit von

fi der angelegten Spannung abnehmender spezifischer ι* elektrischer Widerstand) verleihen läßt, wenn beim

~^l Herstellen der Masse ein oder mehrere Stoffe eingearbeitet werden, deren elektrischer Widerstand oder eine andere elektrische Eigenschaft wie z. B. die dielektrische Leitfähigkeit also allgemein die einfache oder komplexe Impedanz, abhängig von der angelegten' Spannung abnimmt

Unter diesen Stoffen lassen sich das Siliciumkarbid nennen, das mit Kobalt oder Wismuth dotierte Zinkoxid, Titanate oder Zirkonate von Erdalkalimetallen, Erdmetallen oder Blei, bestimmte Metalioxide oder bestimmte Metalloxidkombinationen wie z. B. der Magnetit Fe^O«, die Ferrite von Mangan, Zink, Nickel und Barium. Diese Aufzählung ist nur als Hinweis gedacht und hat keinerlei einschränkenden Charakter.

Bestimmte dieser Zusatzstoffe, insbesondere das Siliciuinkarbid, besitzen eine große Härte und eine stark schleifende Wirkung, welche die Werkzeuge zum Spritz- und Preßformen der mit diesen Stoffen versetzten Elastomermassen zu zerstören vermögen; es ist daher von Vorteil, wenn zuvor eine Behandlung durchgeführt wird, die eine Milderung der schleifenden Wirkung zum Ziel hat. Diese Behandlung kann in einer vorausgehenden Umhüllung mit einem Gleitmittel oder mit einer dünnen Elastomerschicht bestehen, oder auch in einer Oberflächenmodifikation der Körner entweder durch Oxidieren, wobei sich dann eine sehr viel weniger harte SiO2-Haui bildet, oder durch thermisches Zersetzen des S;C bei einer Temperatw von wenigstens 2200° C, vorzugsweise zwischen 2200 und 2400° C, wobei sich an der Kornoberfläche Graphit bildet Die Oxidation oder die thermische Zersetzung lassen sich in an sich bekannter Weise durchführen, beispielsweise im Wirbelbett, wobei mit beliebigen, an sich bekannten Hilfsmittel^ erhitzt wird, beispielsweise induktiv oder mit Plasma.

Es wird bevorzugt, die Endenarmatur in an sich bekannter Weise lichtbogenfest zu machen, beispielsweise durch Einarbeiten von Aluminiumoxidhydrat in das Elastomere im Verhältnis von 100 bis 200 Gew.-Teilen auf 100 T. Elastomer.

F i g. 2 zeigt einen Endenabschluß für ein Kabel für Innenmontage, das der Witterung und der Luftverschmutzung nicht ausgesetzt ist. Er hat, in Stromflußrichtung gesehen,

— ein elastisches Bauteil 7, das aus (durch Einarbeiten von Aluminiumoxid) lichtbogenfest gemachtem EPDM hergestellt ist und die Erdleitung Tbedeckt,

— eine Endenarmatur die von einem elastischen

Isolator 8 gebildet ist der aus erfindungsgemäßem widerstandsveränderlichem EPDM hergestellt und durch Einarbeiten von Aluminiumoxid auch lichtbogenfest gemacht ist,

ferner zwei elastische Isolatoren 9 und 10 aus lichtbogenfestem EPDM.

Der Außendurchmesser des konischen Abschnitts der verschiedenen Isolatoren 8, 9 und 10 ist 56 mm; dieser Betrag ist bei einer Innenanlage mehr als ausreichend

F i g. 3 zeigt einen Endenabschluß für ein Kabel für Außenmontage in einem Gebiet mit geringer Luftverschmutzung. Bei ihm sind hintereinander angeordnet

ein elastisches Bauteil 7 aus lichtbogenfestem EPDM, das die Erdleitung Tbedeckt,
ein lichtbogenfester Isolator 8 aus erfindungsgemäßem widerstandsveränderlichenr EPDM, der mit zwei Isolatoren U und 12 aus erfindungsgemäßem lichtbogenfestem EPDM abgedeckt ist, bei denen der Durchmesser des konischrr; Abschnittes auf 85 mm vergrößert ist

und zwei Isolatoren 9 und 10 aus EPDM von gleicher Ausbildung wie die Isolatoren 9 und 10 gemäß F ig. 2.

F i g. 4 zeigt einen Endenabschluß für ein Kabel, das für eine Außenanlage in einem Gebiet mit Luftverschmutzung bestimmt ist Er ist aus denselben Bauteilen wie die vorstehend beschriebenen Ausiührungsformen zusammengesetzt jedoch ist bei den beiden nachgeschalteten Isolatoren 13 und 14 der Durchmesser des konischen Abschnitts auf 85 mm vergrößert um durch Verlängern der Kriechstrecken den Schutz zu verbessern.

Bei diesen verschiedenen Ausführungsformen hat die den Isolator 8 bildende erfindungsgemäße Endenarmatur einen Innendurchmesser d von 19 mm, eine

■»o Gesamtlänge von 175 mm, einen Außendurclimesjer am Ende des konischen Abschnitts von 56 mm, und eine Dicke von 2 mm im zylindrischen Abschnitt und im Übergangsbereich zwischen letzterem und dem konischen Abschnitt

Diese Armaturen sind auf Kabel von Ii? bis 38 mm Außendurchmesser sehr bequem aufschiebbar. Dünnes Auftragen eines Schmier- oder Gleitmittels auf Silikon-Basis kann bei Bedarf die Montage und die eventuelle Demontage erleichtern. Die Zusammensetzung der

so Elastomermasse läßt eine sehr viel größere Dehnung zu, die bei zweckentsprechender Abänderung der Gestalt des konischen Abschnitts 4, insbesondere bei Verlängerung seines ersten Abschnittes 5 unter Beibehaltung derselben Dicke wie beim zylindrischen Abschnitt 1, bis zi' 60CV) betragen kann.

Die Anteile von Zusatzmitteln und von Stoffen mit spannungsverändeiiicher Impedanz könne.·? innerhalb der nachstehend genannten Grenzwerte liegen, die in Gew.-Teilen auf 100 T. Elastomer angegeben sind:

— Siliciumkarbiü mit Korngrößen

unter 50 μπι 100 bis 500 T,

— Aluiminiumoxidhydrat 50 bis 200 T.

— Zinkoxid, dotiert 5fe bis 100 T.
— Baräumtitanat 50 bis 100 T.

— Fenrite 50 bis 100 T.

— Gesamtanteil der verschiedenen kombinierten Zusätze 100 bis 500 T.

Zu diesen Verbindungen können noch die bei der Herstellung von Elastomeren für elektrische Kabel für hohe Spannungen üblichen Zusatzmittcl hinzukommen, wie z. B. Ruße, Vernetzungsmittel, Vernetzungsbeschleuniger.

Beispiel I

Ein Los von Armaturen gemäß F i g. 1 wurde ausgehend von der nachstehend angegebenen Masse geformt:

— Äthylcn-Propylen-Dienmonomer 100 Gew.-T.

— Siliciumkarbid mit Korngrößen

unter 50 μνη 220 Gew.-T.

— Aluminiumoxidhydrat 100 Gew.-T.

— Vernetzungsmittel (Schwefel) 1,5 Gew.-T.

(Vernetzungsbeschleuniger) 0,5 Gew.-T.

— Tetramethylthiuramdisulfid 0,5 Gew.-T.

— Zink-di-0,0-butylphosphorodithioat

1,3 Gew.-T.

Sie waren ausreichend elastisch, um sich ohne Schwierigkeiten an Kabel von 19 bis 38 mm Durchmesseranzupassen.

Beispiel 2

Ein Los von Armaturen gemäß Fig. 1 wurde ausgehend von der nachstehend angegebenen Masse geformt:

Äthylen-Propylen-Dienmonomer 100 Gew.-T.

Siliciumkarbid < 50 μπι 100 Gew.-T.

Zinkoxid, mit Wismuth dotiert 100 Gew.-T.

Aluminiumoxidhydrat 100 Gew.-T.

Vernetzungsmittel (Schwefel) 1.5 Gew.-T. Mercaplobenzothiazol

(Vcrnetzungsbeschleuniger) 0.5 Gew.-T.

Tetramethylthiuramidsulfid 0,5 Gew.-T. Zink-di-O.O-butylphos-

phorodithioat 1.3 Gew.-T.

Auch diese Armaturen konnten an Endenabschlüsse

von Kubclri bis

38 !ΐίπι Durchrncsscr werden.

In Kombination — gemäß Fig. 2. 3 und 4 — mit Isolatoren von gleicher Gestalt, jedoch ohne widerstandsveränderliche Zusätze, gewährleisten diese Armaturen zuverlässig die Isolation und die Entzerrung des radialen Feldes an den F.ndenabschlüssen von Kabeln und beseitigen so. gleichgültig unter welchen Umweltbedingungen, jegliche Durchschlaggefahr.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Kabelarmatur für mittlere und hohe Spannungen aus einer Elastomerverbindung mit einem zum Aufziehen auf ein Kabel elastisch aufweitbaren hohlzylindrischen Abschnitt und einer von diesem wegragenden konischen Regenschutzglocke, dadurch gekennzeichnet,