DE2951528C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen geschirmten Anschlußstecker gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Starkstromverteilung in Gewerbeanlagen und Wohnanlagen erfolgt zunehmend über Kabel. Dafür werden außer Baukomponenten wie abgeschirmte Hochspannungskabel, Transformatoren, elektrische Verbindungsstecker und dgl. auch geschirmte Anschlußstecker benötigt, die einfach im Freien an den Kabelenden angebracht werden können und beispielsweise die Verbindung zwischen einem Kabel und einem Transformator herstellen sollen. Derartige Anschlußstecker sollen möglichst bei noch höheren Spannungen als bisher einsetzbar sein. Das Verbinden und Lösen eines geschirm­ ten Hochspannungssteckers, etwa eines Winkelsteckers, mit bzw. von dem Hochspannungs-Gegensteckverbinder soll auch unter Last möglich sein. Beim Betrieb mit höheren Spannungswerten, z. B. mit mehr als etwa 35 kV können jedoch kontinuierliche oder intermittierende Koronaerscheinungen an dem unter Spannung stehen­ den Stecker auftreten, die auf die große Felddichte im Luftspalt zwischen dem Kontaktstift des Steckers und seiner Abschirmung insbesondere bei nicht geschlossener Verbindung mit dem Gegen­ steckverbinder zurückzuführen sind. Dadurch stellen sich schädi­ gende und gefährliche Folgen ein wie Ozonerzeugung, Feuchtigkeits­ zunahme, Luftionisierung und Herabsetzung der Isolationsfähigkeit der Luft, wodurch u. a. die Gefahren eines Lichtbogenüberschlags bei der Verbindung des Steckers mit dem Gegensteckverbinder erhöht wird und es sogar zu Explosionen kommen kann.

Ein typisches Beispiel eines geschirmten Anschlußsteckers der eingangs genannten Art, bei dem diese Probleme auftreten können, ist der aus der DE-OS 26 08 955 bekannte Winkelstecker. Zwischen der geerdeten , bis über einen steckseitigen Rand des isolieren­ den Gehäuseteils reichenden äußeren Abschirmung und dem inneren Kontaktelement des bekannten Steckers liegt die volle, unerwünscht hohe Betriebsspannung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen geschirmten Anschlußstecker zu schaffen, bei dem zur Vermeidung von Korona­ erscheinungen und Spannungsüberschlägen die elektrische Feld­ stärke zwischen dem Steckkontaktelement und der Abschirmung am Ende des unter Spannung stehenden, insbesondere offenen Steckers auf ungefährliche Werte herabsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten Anschlußstecker gelöst.

Im übrigen ist der Stecker leicht am Einsatzort am Ende eines Hochspannungskabels anbringbar und mit üblichen Gegensteck­ verbindern zusammensteckbar. Überdies ist er einfach unter Anwendung bewährter Massenherstellungstechniken bei gleichmäßig hoher Qualität in großer Stückzahl herstellbar.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen geschirmten Hochspannungs­ anschlußstecker und einen Teil einer zugehörigen Steck­ kontaktbuchse; und

Fig. 2 den Stecker und die Steckkontaktbuchse im zusammen­ gesteckten Zustand.

Der dargestellte Winkelstecker 10 eignet sich zum Zusammen­ stecken mit einer als Gegensteckverbinder dienenden Hoch­ spannungs-Steckkontaktbuchse 12. Der Winkelstecker 10 befindet sich am Ende eines Hochspannungskabels 14, dessen Innenleiter 16 von einem Isoliermantel 18 und einer äußeren Abschirmung 20 umgeben ist.

Der Winkelstecker 10 weist ein Gehäuse 22 auf, das mit seinem einen Ende über das Ende 24 der Abschirmung 20 und den von der Abschirmung befreiten Abschnitt 26 des Isoliermantels 18 geschoben ist, und das eine Klemme 28 aufweist, die elektrisch und mechanisch mit dem Innenleiter 16 des Kabels 14 mittels einer Quetschverbindung zwischen einer Hülse 30 der Klemme 28 und dem Innenleiter 16 verbunden ist. Das sich zwischen dem kabelseitigen Ende 32 und dem steckerseitigen Ende 34 erstreckende Gehäuse 22 ist im Guß- oder Spritzverfahren aus Elastomer­ werkstoffen hergestellt. Ein erster Gehäuseteil 36 ist aus einem isolierenden Elastomer geformt und erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Gehäuselänge. Eine äußere Ab­ schirmung 38 aus leitfähigem Elastomer in Gestalt eines zweiten und eines dritten Gehäuseteils 40 bzw. 42 ist mit dem ersten Gehäuseteil 36 in einer Einheit gegossen oder geformt. Durch ein viertes Gehäuseteil aus leitfähigem Elastomermaterial wird eine innere Abschirmung 44 gebildet, die wiederum einstückig mit dem ersten Gehäuseteil 36 gegossen ist.

Das gesamte Steckergehäuse 22 läßt sich leicht in bekannter Weise am Ende des Kabels 14 befestigen. Dazu wird das kabel­ seitige Ende des Gehäuses über das Kabelende so weit hinüber­ geschoben, daß der erste Gehäuseteil 36 den von der Abschirmung befreiten Abschnitt 26 des Isoliermantels 18 umspannt und der zweite Gehäuseteil 40 die Kabelabschirmung 20 im Bereich des Steckergehäuseendes 32 erfaßt, wodurch eine gut isolierende Verbindung gebildet wird und dennoch die Abschirmung auch über das Steckergehäuse erhalten bleibt. Ein Kontaktstift 46 ist in die Anschlußklemme 28 mit einer Gewindeverbindung 48 eingeschraubt und wird koaxial von einer Aussparung 50 umgeben, die sich vom steckseitigen Ende 34 in das Gehäuse 22 hinein ersteckt, wodurch der Aufnahmeraum für die Steckkontaktbuchse 12 gebildet wird. Der Kontaktstift 46 hat einen bestimmten Außen­ durchmesser D, der dem Innendurchmesser einer Kontakthülse 52 in der Steckkontaktbuchse 12 angepaßt ist.

Die Steckkontaktbuchse 12 bildet den Anschluß eines Hochspannungs­ transformators 54 und weist eine die Kontakthülse 52 umschließende Isolatorbuchse 56 auf. Wenn der Anschluß zwischen dem Stecker 10 und der Steckkontaktbuchse 12 hergestellt ist, wie dies die Fig. 2 zeigt, dann fügt sich die Isolatorbuchse 56 genau in die Aussparung 50 des Gehäuses ein, und der Kontaktstift 46 ist dann in stromleitender Berührung mit der Kontakthülse 52. Eine ringförmige Manschette 58 am steckerseitigen Ende 34 des Gehäuses 22 legt sich auf eine Schulter 59 der Steckkontaktbuchse 12.

In dem in Fig. 1 gezeigten Zustand, in welchem der Stecker nicht aufgesteckt ist, soll nun der Zustand betrachtet werden, bei welchem das Kabel 14 und der Winkelstecker 10 Spannung führen. Es baut sich dann ein elektrisches Feld im Luftspalt 60 zwischen dem Kontaktstift 46 und der Abschirmung 38 und speziell zwischen dem Kontaktstift 46 und einem eine ringförmige Manschette 61 bildenden Abschnitt der Abschirmung 38 innerhalb der Manschette 58 auf. Bei den bisher verwendeten Winkelsteckern ist die Abschirmung geerdet, wenn das mit dem Stecker verbundene Kabel Spannung führt, so daß die Potentialdifferenz und damit der Feldgradient am Luftspalt zwischen Kontaktstift und Abschirmung vom Potential zwischen Kontaktstift und Erde abhängig ist. Bei Hochspannung von 35 kV und mehr erfolgt durch die im Luftspalt auftretende Feldstärke bei üblichen Winkelsteckern Koronaentladung, die sich nicht nur durch unangenehme Geräusche bemerkbar macht, sondern vor allem die eingangs erwähnten schädlichen Folgen haben kann.

Um diese Korona bei nicht eingesteckten, an Hochspannung liegenden Steckern zu vermeiden, ist die Abschirmung 38 zwei­ teilig aufgebaut. Sie besteht aus dem zweiten und dritten Gehäuse­ teil 40 bzw. 42, die keine galvanische Verbindung miteinander aufweisen. Dadurch ist der dritte Gehäuseteil nicht geerdet, so daß die am Luftspalt 60 auftretende Feldstärke vermindert ist. Der zweite Gehäuseteil 40, der sich axial vom kabelseitigen Ende 32 in Richtung auf das steckseitige Ende 34 des Gehäuses 22 hin erstreckt und den ersten, aus Isolierstoff bestehenden Gehäuse­ teil 36 umschließt, endet mit dem Endrand 62 mit Abstand vor dem steckseitigen Gehäuseende 34, während der dritte Gehäuseteil 42, der als eine Art Hülse ebenfalls den ersten Gehäuseteil 36 um­ schließt, sich in axialer Richtung vom steckseitigen Ende 34 aus über den Stecker erstreckt und an einem Endrand 66 endet, der dem Endrand 62 des zweiten Gehäuseteils 40 mit axialem Abstand gegenübersteht. Der hülsenartige Gehäuseteil 42 umschließt den Kontaktstift 46 koaxial und hält mit seiner Innenfläche 68 von diesem und von der Aussparung 50 einen radialen Abstand ein, erstreckt sich aber über einen wesentlichen Abschnitt der Aus­ sparung 50 in axialer Länge. Wegen des Abstandes zwischen dem Gehäuseteil 42 und dem übrigen Teil der Abschirmung in Gestalt des zweiten Gehäuseteils 40 ist der Gehäuseteil 42 elektrisch vom übrigen Teil der Abschirmung getrennt. Aufgrund der kapazi­ tiven Kopplung zwischen dem Kontaktstift 46 und dem Gehäuseteil 42 nimmt letzterer bei spannungsführendem Kontaktstift und geerdetem, abschirmenden zweiten Gehäuseteil 40 ein bestimmtes Zwischen­ potential an, wodurch die Potentialdifferenz zwischen dem Kontakt­ stift 46 und dem Gehäuseteil 42 absinkt, was natürlich auch eine Verminderung der Feldstärke im Luftspalt 60 zur Folge hat. Die Koronaerscheinungen werden deswegen verringert oder gänzlich beseitigt.

Da eine Potentialdifferenz zwischen dem Gehäuseteil 42 und dem zweiten Gehäuseteil 40 entstehen soll, greift der aus isolierendem Material bestehende erste Gehäuseteil 36 mit einem Abschnitt 70 zwischen die einander gegenüberstehenden Endränder 62 und 66 der beiden leitfähigen, abschirmenden Gehäuseteile 40 und 42 ein. Ein weiterer Abschnitt 71 des ersten Gehäuseteils 36 erstreckt sich axial entlang der Innenfläche 68 des Gehäuseteils 42 und endet kurz vor dem steckseitigen Ende 34, so daß mit der Manschette 61 ein leitfähiger Abschnitt der Manschette 58 freibleibt. Außerdem umspannt ein Überzug 72 des ersten Gehäuseteils 36 in axialer Richtung die Außenfläche 74 des Gehäuseteils 42, so daß keine äußeren Überschläge von dem Gehäuseteil 42 auf den zweiten Gehäuseteil 40 auftreten können und eine Bedienungsperson gegenüber der kapazitiven Spannung des Gehäuseteils 42 geschützt ist.

Wenn der Winkelstecker 10 auf die Steckkontaktbuchse 12 aufge­ steckt ist, kommt, wie es die Fig. 2 zeigt, die Manschette 58 an der Schulter 59 zur Anlage, und die Manschette 61 des Gehäuse­ teils 42 berührt die geerdete Abschirmung 78 der Steckkontakt­ buchse 12, so daß dann die gesamte Abschirmung 38 geerdet ist.

Die Distanz zwischen den einander gegenüberstehenden Endrändern 62 und 66 ist so gering, daß dadurch keine Unterbrechung in der an sich geschlossenen Abschirmung auftritt.

Der axiale Abstand zwischen dem zweiten und dem dritten Ge­ häuseteil 40 und 42 reicht aus, um sicherzustellen, daß sie voneinander isoliert sind. Der Abstand soll jedoch so klein wie möglich gehalten werden, damit die Geschlossenheit der Abschirmung nicht beeinträchtigt ist. Ein geeigneter Größen­ wert für diesen Abstand liegt etwa in der Größe des Durch­ messers D des Kontaktstiftes 46.

Es wird deutlich, daß der Winkelstecker 10 gegenüber den bisher bekannten Winkelsteckern nur geringfügig abgeändert worden ist, daß diese Abänderung jedoch die Möglichkeit gibt, ihn mit höheren Spannungen zu betreiben.

Claims (8)

1. Geschirmter Anschlußstecker für Hochspannungskabel, mit dem die Kabelseele mit einem Hochspannungsanschluß verbindbar ist und der ein Gehäuse mit einem kabelseitigen und einem steckseitigen Ende aufweist, das einen ersten Gehäuseteil aus isolierendem Werkstoff und einen zweiten Ge­ häuseteil aus leitfähigem Werkstoff aufweist, der mit dem ersten Gehäuseteil unlösbar verbunden ist, sich vom kabel­ seitigen Ende in Richtung auf das steckseitige Ende des Gehäuses erstreckt und wenigstens einen Teil des ersten Gehäuseteils als leitfähige Abschirmung umschließt, wobei sich vom steck­ seitigen Ende her in das erste Gehäuseteil eine Aussparung für die Aufnahme des Hochspannungsanschlusses hinein erstreckt, in der axial ein Kontaktelement angeordnet ist, das mit der Kabelseele des Hochspannungskabels verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Gehäuseteil (40) vor dem steckseitigen Ende des ersten Gehäuse­ teils (36) endet, daß ein dritter Gehäuseteil (42) aus leit­ fähigem Werkstoff den ersten Gehäuseteil (36) umschließt und sich vom steckseitigen Ende (34) des Gehäuses (22) in Richtung auf das kabelseitige Ende (32) erstreckt, daß der dritte Gehäuse­ teil (42) mit seinem einen Endrand (66) dem Endrand (62) des zweiten Gehäuseteils (40) mit Abstand an einer vom steckseitigen Ende (34) des Gehäuses (22) entfernten Stelle gegenübersteht, daß der dritte Gehäuseteil (42) zum zweiten Gehäuseteil (40) durch den ersten Gehäuseteil (36) elektrisch isoliert ist, und daß der Abstand des dritten Gehäuseteils (42) zum Kontakt­ element (46) so gewählt ist, daß bei spannungsführendem Kabel die elektrische Potentialdifferenz zwischen dem Kontaktelement (46) und dem dritten Gehäuseteil (42) geringer als die elektrische Potentialdifferenz zwischen dem Kontaktelement (46) und dem zweiten Gehäuseteil (40) ist.

2. Stecker nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich der dritte Gehäuseteil (42) über den größeren Abschnitt der Aussparung (50) als der zweite Gehäuse­ teil (40) in axialer Länge erstreckt.

3. Stecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste und der zweite Gehäuseteil (36, 40) aus elastomeren Werkstoffen geformt sind.

4. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Gehäuseteil (42) hülsenförmig aus elastomerem Werkstoff geformt ist und unlösbar den ersten Gehäuseteil (36) umgibt.

5. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Gehäuseteil (36) mit einem Überzug (72) die Außenfläche (74) des hülsenförmigen dritten Gehäuseteils (42) umgibt.

6. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Gehäuseteil (42) eine ringförmige Manschette (61) am steckseitigen Gehäuseende (34) aufweist und dessen Innenfläche sich in axialer Richtung über den ersten Gehäuseteil (36) hinaus für eine kontakt­ gebende Berührung des Gegensteckverbinders (12) erstreckt.

7. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der dritte Gehäuseteil (41) rohrförmig koaxial zum Kontaktstift (46) und der Aussparung (50) erstreckt.

8. Stecker nach einem der vorhandenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand zwischen dem zweiten und dem dritten Gehäuseteil (40, 42) in der Größen­ ordnung des Durchmessers (D) des Kontaktstiftes (46) liegt.