DE3001158A1 - Verfahren zur herstellung einer verbindung fuer hochspannungskabel und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung einer Verbindung für
• Hochspannungskabel und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbind#ung für Hochspannungskabel' insbesondere mit Hilfe einer vorgefertigten, eine grobe Elastizität aufweisenden Hülse von etwa zylindrischer Form, mit zylindrischer Bohrung deren seitliche Fläche zumindest auf einem Teil ihrer Länge dünnwandig aus naibleitendem Werkstoff hergestellt und in eine dicke Schicht aus Isoliermaterial getaucht ist.
• Sie betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
• Die gegenwärtig verwendeten Hochspannungskabel mit fester Isolation bestehen im allgemeinen aus einenq inneren massiven oder geteilten Leiter, vorzugsweise aus Kupfer, der nacheinander folgendermaßen umgeben ist: Mit einer ersten dünnen halbleitenden Schicht, vorzugsweise aus einem synthetischen polymerisierten Werkstoff, welcher leitende Füllstoffe wie z.B. Ruß enthält, einer dicken Schicht aus is#)ierendem Werkstoff, einer zweiten dünnen halbleitenden Schicht, einer leitenden Schicht, welche z.B. aus einem Mantel aus Kupferfäden besteht und einer äußeren Dichtungshülle.
• Die Ausführung einer Verbindung von zwei Kabeln erfordert eine sorgfältige Wiederherstellung der verschiedenen oben angeführten Schichten derart, daß die Leitung im Bereich dieser Verbindung keinerlei Ungleichförmigkeit aufweist, sowohl was den mechanischen Widerstand als auch die elektrischen Qualitäten betrifft.
• Um eine solche Verbindung zwischen den zwei Kabelenden herzustellen, werden vorher die Leiter der zwei Kabeln auf einer vorbestimmt#####t die der halben Länge einer leitenden oder zur Verbindung dienenden Buchse entspricht, in deren Innerem die genannten Teile des Leiters zu liegen kommen und die im allgemeinen an den genannten Leitern durch Quetschung oder irgendeine andere gleichwertige Art befestigt werden. Die halbleitende innere Schicht muß ebenfalls beiderseits des Leiters bloßgelegt und auf einer bestimmten, beiderseits des genannten Leiters überstehenden Länge wieder zusammengefügt werden. Zu diesem Zweck kann man eine dichte Umwicklung mit einem halbleitenden Band aufbringen, welche eine Fortführung der vorerwähnten ersten halbleitenden Schicht über die Verbindungsbuchse hinweg gewährleistet.
• Auf gleiche Weise stellt man die dicke Isolierschicht wieder her, deren Ende abgeschrägt wird um die Gefahr eines Durchschlages zu vermindern. Diese Isolierschicht kann aus einer von Hand ausgeführten Umwicklung mit einem Band aus selbstvulkanisierendem Material bestehen.
• Da die aufzubauende Schicht sehr dick ist, dauert die Bewicklung lange und ist für die Monteure, welche oft im Gelände und unter schwierigen Bedingungen arbeiten, außerordentlich anstrengend.
• Um diese langwierige Arbeit zu vermeiden, hat man sich vorgestellt, vorgefertigte Hülsen herzustellen, welche eine zylindrische Innenaussparung und eine im wesentlichen zylindrische Außenfläche aufweisen und die an jedem Ende kegelstumpfförmig aufhören. Um diese Hülsen aufzubringen, entblößt man wie früher die Leiter der zwei zu verbindenden Kabel auf einer Länge welche der halben Länge einer Verbindungsbuchse entspricht, dann entfernt man auf entsprechender Länge die umgebenden Schichten. Um die vorgefertigte Hülse an ihren Platz zu bringen, ist man gezwungen, eines der zu verbindenden Kabel bis auf das Isoliermaterial abzuisolieren und zwar auf einer Länge, die mindestens der Länge der vorgefertigten Hülse entspricht. Diese Hülse wird dann unter Kraftaufwendung auf die so abisolierte Stelle eines der Kabel geschoben. Nach ~dem Aufbringen und der Befestigung der Verbindungsbuchse zieht man die besagte Hülse derart, daß sie die genannte Buchse überdeckt und die halbleitenden Schichten sowie die Isolierschichten der zwei Kabelenden verbindet.
• Dieser Vorgang weist verschiedene Nachteile auf: Einerseits läßt sich die Hülse sehr schwierig auf die Isolierschicht, deren Außendurchmesser eindeutig größer ist als der Durchmesser ihrer inneren Aussparung'aufbringen; andererseits ist angesichts der Tatsache, daß der ganze Aufbringungsvorgang durch Ziehen von Hand an der Hülse durchgeführt wird die genaue Lage kaum kontroJ]ierbar dabei sind manchmal zwei Leute notwendig, wovon der eine damit beschäftigt ist, die Hülse zu schieben oder zu ziehen, um sie auf ihren Platz über der Verbindungsbuchse zu bringen und der andere um die Kabel zu halten. Andererseits vergrößert die Entfernung der äußeren Schichten auf einer großen Länge die für die Ausführung der Verbindung notwendige Zeit, wenn man berücksichtigt, daß alle vorher entfernten Schichten wieder aufgebracht werden müßen, um an der Verbindungsstelle die Kontinuität der genannten Schichten zu gewährleisten. Außerdem erlaubt die unter Kraftaufwendung aufgebrachte vorgefertigte Hülse keine Kontrolle der Qualität der erreichten Verbindung.
• Tatsächlich ist es schwierig sich zu vergewissern, ob die Hülse in Bezug auf die Buchse zur Verbindung der Leiter axial richtig sitzt. Es ist andererseits unmöglich sich zu vergewissern, ob die halbleitende Schicht, welche sich längs der axialen Bohrung der vorgefertigten Hülse befindet im Verlauf der Montage nicht verletzt worden ist. Wenn aus einem dieser Gründe die Qualität der Verbindung schlecht ist, folgt über kurz oder lang ein Durchschlag, der vor allem bei unterirdischen Kabeln kostspielige Reparaturen mit sich bringt.
• Die bis heute ausgeführten Lösungen zur Herstellung der Verbindungen von Hochspannungskabeln sind nicht voll zufriedenstellend: Die Umwickelung von Hand erfordert Zeit und beträchtliche Anstrengungen. Andererseits hat man sich, weil die Qualität der erreichten Verbindung stark von der vom Ausführenden angewandten Sorgfalt abhängig ist, daran gewöhnt, aus Sicherheitsgründen die verschiedenen Schichten der Verbindung zu überdimensionieren, wodurch man sehr sichere Verbindungen erreicht, die aber im Bereich der Handarbeit sehr kostspielig sind.
• Die anderen Lösungen, welche vorgefertigte Elemente anwenden und die zum Beispiel in der deutschen Vorprüfung veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 26.26.588 und in der amerikanischen Zeitschrift "Underground Ingeneering vom Oktober/November 1971 unter dem Titel Molded Splice Connector for Underground Distribution Systems" erleichtern die Arbeit des Monteurs nicht und garantieren keine konstante Qualität der ausgeführten Verbindung. Deshalb schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Ausführung einer Verbindung von Hochspannungskabeln vor, welches schnell und sicher, sowie von hoher Qualität und besonders wirtschaftlich ist.
• Zu diesem Zweck ist das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß man die genannte vorgefertigte Hülse auf eine Radialspannvorrichtung,die vorher mit einem Schmiermittel bestrichen wird, daß man das Ende eines der zu verbindenden Kabel in eine zentrale Bohrung längs der Radialspannvorrichtung einführt, wobei die genannte zentrale Bohrung einen größeren Durchmesser als derjenige des Kabels aufweist, daß man die zwei Leiter der genannten vorher abisolierten Kabel mit Hilfe einer zylindrischen Metallbüchse verbindet, daß man die genannte vorgefertigte Hülse auf ihre Spannvorrichtung aufbringt, um sie in Längsrichtung bezüglich der genannten Buchse zu liegen zu bringen, und daß man die genannte Spannvorrichtung herauszieht während man die genannte vorgefertigte Hülse in ihrer Lage festhält.
• Zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens verwendet man eine Radialspannvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist,daß sie aus einem zylindrischen hohlen Mittelteil und einem spitzbogenförmigen Endstück besteht.
• Die vorliegende Erfindung kann anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der beigefügten Zeichnung besser verstanden werden: Es zeigt: Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Verbindung die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt ist; Fig. 2 eine perspektivische Explosionsansicht einer bevorzugten Ausführung der Radialspannvorrichtung für die vorgefertigte Hülse.
• Die Fig. 1 stellt im wesentlichen eine vorgefertigte Hülse dar, bezeichnet mit dem allgemeinen Hinweis 1, in richtiger Lage auf den zu verbindenden Enden der zwei Hochspannungskabel 2 und 3. Diese Kabel wurden vorher aufeiner gewissen Länge so abisoliert, daß sie an ihren Enden Leiterabschnitte 4 und 5 zeigen, welche in dem dargestellten Beispiel aus Kupferdrähten bestehen. Die Länge dieser Abschnitte entspricht ungefähr der halben Länge einer zylindrischen Metallbuchse 6, welche dazu dient, auf die genannten Leiterabschnitte 4 und 5 aufgeschoben und durch Quetschen oder durch eine andere geeignete Art und Weise befestigt zu werden Über jeden der bloßgelegten Leiterabschnitte a und 5 hinaus wurde das Kabel teilweise bis auf die Isolierschicht freigelegt. Die zwei halbleitenden Schichten, deren erste gleichzeitig mit dem Leiter und der Isolierung in Kontakt ist und deren zweite zwischen der Isolierung und der leitenden peripheren Schicht liegt, sind nicht im Einzelnen dargestellt.
• Die vorgefertigte Hülse 1 besteht eigentlich hauptsächlich aus einem zylindrischen Mittelteil 7 und zwei kegelstumpfartigen Enden 8 und 9. Sie besitzt eine zylindrische Innenbohrung deren Durchmesser kleiner als der Außendurchmesser der Isolierschicht ist, derart, daß die Hülse, nachdem sie aufgebracht ist, einen bedeutenden Preßdruck auf die Enden der verbundenen Kabel ausübt. Auf einem Mittelteil der axialen Innenbohrung weist die Hülse eine halbleitende Schicht 10 auf, welche dazu bestimmt ist, die halbleitenden inneren Schichten der zwei zu verbindenden Kabel wiederherzustellen Die Länge dieser Schicht ist größer als diejenige der Metallbuchse 6, so daß sie sich gut auf den Enden der Isolierschichten der zwei Kabel abstützt und sich über die Enden der halbleitenden Innenschichten dieser Kabelstücke legt Die Hülse weist vorzugsweise noch eine halbleitende Außenschicht 11 auf, wobei die zwei Schichten 10 und 11 durch eine starke Lage isolierenden Materials getrennt sind. In Wirklichkeit sind die drei Schichten nicht trennbar, sie entstehen durch Aufeinanderpreßen von vulkanisierbaren Werkstoffen Die halbleitende Außenschicht kann auch getrennt durch eine Wicklung von geringer Dicke hergestellt werden Nachdem die Hülse 1 in ihre Lage gebracht ist, genügt es, wenn der Ausführende die halbleitende äußere Schicht 11 der Hülse 1 und derjenigen der Kabel 2 und 3 verbindet und dann darüber das leitende Gewebe und die äußere Dichtungshülle wieder aufbaut.
• Fig. 2 zeigt, daß die Radialspannvorrichtung ein zentrales hohles Teil 21 aufweist, welches aus zwei halbzylindrischen Segmenten 22 und 23 besteht, die so gegeneinander gebracht werden können, daß sich ihre geraden Ränder je zu zweien berühren und daß die Segmente zusammen das genannte zylindrische hohle Teil 21 in Form eines Rohres bilden. Diese Segmente weisen an einem ihren Enden jeweils ein segmentartiges ungefähr halbkreisförmiges Metallteil 24 und 25 auf, wobei diese zwei Segmente so angeordnet sind, daß sie einen kreisförmigen Ring bilden, wenn die halbzylindrische Segmente 22 und 23 verbunden sind. Das Segment 25 weist zwei Abflachungen 26 und 27 mit einer Gewindebohrung 28, 29, auf, welche zum Einsetzen von zwei Schrauben 30 und 31 dienen. Das Segment 24 weist ebenfalls zwei identische Bohrungen 32 auf, die in axialer Verlängerung der Bohrungen 28 und 29 liegen und dazu dienen, die freien Enden der Schrauben 30 und 31 aufzunehmen, und dadurch die axiale Stellung der zwei Segmente 22 und 23 zueinander zu gewährleisten.
• Die Spannvorrichtung wird durch ein spitzbogenformiges Endstück 33 vervollständigt, deren Basis eine zylindrische Zone 34 von kleinerem Durchmesser aufweist, damit sie in das hohle Mittelteil 21 paßt.
• Zur Durchführung des Verfahrens wird die gerundete Spitze 33 auf das hohle Mittelteil 21 der Radialspannvorrichtung gesetzt und die Schrauben werden in die Bohrungen 32 so eingesetzt, daß die halbzylindrischen Segmente 22 und 23 passend aneinandergehalten werden Man bestreicht das Ganze mit einem Siliconefett oder irgend einem anderen gleichwertigen Schmiermittel und schiebt unter Kraftanwendung die vorgefertigte Hülse der Fig 1 auf die Radialspannvorrichtung Diese Hülse ist aus sehr elastischem Werkstoff hergestellt Sie muß eine elastische Deformation durch radiales Spannen in der Größenordnung von 100 % aushalten. Diese Elastizität ist unbedingt notwendig, da die elektrischen Qualitäten der Verbindung von der durch die Hülse schließlich ausgeübten Spannung abhängen.
• Der Innendurchmesser des Teiles 21 ist größer als der Durchmesser der zu verbindenden Kabel, so daß es leicht ist, dieses Teil von dem vorher die Spitze 33 abgenommen wurde, auf das eine der genannten Kabelstücke aufzuschieben Man verbindet dann die Leiter 4 und 5 mit Hilfe der Buchse 6 und bringt die Hülse in die richtige Lage über dem Leiter Diese Maßnahme läßt sich sehr leicht von einem einzigen Mann ausführen, da der Innendurchmesser des Mittelteils 21 der Radialspannvorrichtung größer isteals derjenige der zwei Kabelstücke, was eine beliebige Verlagerung der vorgefertigten jetzt gespannten Hülse über der Verbindungszone gestattet Indem man die zwei Schrauben betätigt, kann man leicht die halbkreisförmigen Segmente 24 und 25 voneinander entfernen, so daß sich die halbzylindrischen Segmente 22 und 23 an ihrer Basis voneinander entfernen, während sie an ihrem oberen Ende aufeinander abgestützt bleiben Der ursprünglich zylindrische Mittelteil 21 nimmt dann eine leicht kegelstumpfartige Form an. Wegen des durch die vorgefertigte elastische Hülse ausgeübten radialen Druckes, der in dem Augenblick entsteht, wo sie auf die Radialspannvorrichtung aufgeschoben wird, und wegen der Schmierung der genannten Vorrichtung sowie aufgrund der Aufweitung welche durch das Auseinandergehen der Basis der zwei halbzylindrischen Segmente verursacht wird, wirkt auf die Spannvorrichtung eine Kräftekomponente, welche versucht sie aus der zentralen Bohrung der Hülse axial herauszudrücken.
• Es genügt dann, das Ende der Hülse in ihrer Lage auf einem der Kabelstücke festzuhalten, wobei sich dieses Ende sofort zusammenzieht, wobei es sich sozusagen starr auf dem Kabel festsetzt. Das Herausziehen der Spannvorrichtung läßt sich ohne Anstrengung durchführen und da sich die Hülse in passender Lage befindet, zieht sie sich zusammenXum die zwei Kabelstücke fest einzuschließenfwobei sich eine sehr sichere und hochqualitative Verbindung ergibt.
• Selbstverständlich kann die Spannvorrichtung anders entworfen werden. Insbesondere kann sie einen Exzenter aufweisen, welcher an einem der Segmente, aus welchem der Sockel besteht, befestigt ist, und der sich auf dem anderen Segment abstützt. Wie vorher besprochen, wird die Verbindung durch Wiederzusammenfügen des äußeren leitenden Gewebes und der oberflächendichten Umhüllung vervollständigt.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung ist wirksam, wirtschaftlich, sicher und gestattet einem einzigen Mann ohne große Anstrengung eine vermehrte Zahl von Verbindungen an Hochspannungskabeln auszuführen L e e r s e i t e

Claims (7)

1. Patentansprüche 1' Verfahren zur Herstellung einer Verbindung für Hochspannungskabeln mit Hilfe einer vorgefertigten Hülse, welche eine große Elastizität und ungefähr zylindrische Form aufweist, mit einer zylindrischen Innenbohrung deren seitliche Fläche zumindest auf einem Teil ihrer Länge dünnwandig aus halbleitendem Werkstoff hergestellt und in eine dicke Schicht aus Isoliermaterial getaucht ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß man die besagte vorgefertigte Hülse auf eine vorher mit einem Schmiermittel bestrichene Radialspannvorrichtung aufschiebt, daß man das Ende eines der zu verbindenden Kabel in die zentrale Längsbohrung der Radialspannvorrichtung einführt, wobei die zentrale Bohrung einen größeren Durchmesser als das Kabel aufweist, daß man die zwei vorher abisolierten Leiter der genannten Kabel mit Hilfe einer zylindrischen metallischen Buchse verbindet, daß man die genannte vorgefertigte Hülse, welche auf ihrer Radialspannvorrichtung befestigt ist, in die richtige Lage bringt, um sie in Längsrichtung bezüglich der genannten Buchse zu fixieren, und daß man die genannte Spannvorrichtung herauszieht, während man die genannte vorgefertigte Hülse in Position hält.
2. 2. Radialspannvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie ein hohes zylindrisches Mittelteil und ein spitzbogenförmiges Endstück aufweist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Mittelteil mindestens zwei gegenüberliegende Zylindersegmente aufweist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die besagten Segmente auf einem Sockel mit einer Spannvorrichtung so befestigt sind, daß man die Basis dieser Segmente spannen und das hohle zylindrische Mittelstück der Spannvorrichtung in ein schwach kegelstumpfförmiges Teil verformen kann
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der zylindrische Mittelteil aus zwei identischen halbzylindrischen Schalen besteht, wobei jede an einem ihrer Enden an einem halbkreisförmigen Segment befestigt ist, die so zusammenpassen, daß ein ringförmiges, den genannten Sockel darstellendes Teil entsteht.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spannvorrichtung zwei in Gewindebohrungen des einen Segments eingesetzte Schrauben aufweist, die sich gegen den Grund der zwei entsprechenden Bohrungen im anderen Segment abstützen.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spannvorrichtung mindestens ein außermittig mit einem der Segmente formschlüßig verbundenes Teil aufweist, welches sich gegen das andere Teil abstützt.