DE3016585A1

DE3016585A1 - Mehrader-kabelverbindung fuer mittelspannungs-kabel

Info

Publication number: DE3016585A1
Application number: DE19803016585
Authority: DE
Inventors: Harold S. St. Paul Minn. Hervir; Dieter Ing.(grad.) 2000 Hamburg Kehr; Raymond 2100 Hamburg Krabs
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1980-04-30
Filing date: 1980-04-30
Publication date: 1981-11-05
Also published as: ES501689A0; US4381424A; DE3016585C2; JPS56164633U; BR8102639A; JPS6241535Y2; EP0039161B1; CA1159526A; EP0039161A1; ES8202659A1

Description

Mehrader-Kabelverbindung für Kittelspannungs-Kabel

Die Erfindung betrifft eine Mehrader-Kabelverbindung für Mittelspannungs-Käbel, bei der jede Aderverbindung von einer feldsteuernden Umhüllung umgeben ist, die sich an beiden Enden ein Stück weit auf der Aderisolierung dicht anliegend erstreckt.

Bei Mehrader-Kabe!verbindungen der angegebenen Art wurden in der Praxis die Aderverbindungen zum Beispiel durch Absetzen und Anspitzen der Aderisolierungen, Anbringen des Leiterverbinders, Umwickeln mit Hochspannungs-Isolierbändern, Aufschieben einer elektrisch leitenden, meist metallischen, Außenhülse und Ausgießen der Hülse mit Isoliermaterial hergestellt (DE-AS 16 65 098).

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Damit, die gewünschte feldsteuernde Wirkung erzielt wird, müssen das Anspitzen und das ümwickein der Isolierbänder mit Sorgfalt und unter Einhaltung verhältnismäßig enger Maßtoleranzen ausgeführt werden. Bei Einader-Kabelverbindungen bereitet das normalerweise keine besonderen Schwierigkeitton. Bei Mehrader-Kabe!verbindungen jedoch stören beim Umwickeln des Isolierbandes die anderen Adern, und man muß' verhältnismäßig lange Endabschnitte der.Adern freilegen, um die Adern so weit aufspreizen zu können, daß das Wickeln mit der nötigen Genauigkeit und nicht allzu unbequem durchgeführt werden kann. Oft steht aber in Kabelschächten nur wenig Kabellänge für die Herstellung der Verbindung zur Verfügung; dann können.nur verhältnismäßig kurze Endabschnitte der Adern freigelegt werden, und das Wickeln ist sehr mühsam und oft ungenau, besonders in den Kabelzwickeln. Hinzukommt, daß es in solchen Fällen wegen des Platzmangels auch nicht mcgliph ist, die Außenhülse auf einem der zu verbindenden Ader-Enden so wei-tyaufzuschieben, daß die Arbeit nicht behindert wird.

Es sind andere Arten von Aderverbindungen bekannt, bei denen die feldsteuernde Umhüllung aus einem vorgefertigten,hülsenartigen, elastomeren Formkörper besteht, der ähnlich wie die oben beschriebene Außenhülse auf dem einen der zu verbindenden Ader-Enden bereitgehalten und nach Anbringen des Leiter-. Verbinders über den Verbindungsbereich in eine Position geschoben werden kann, in der sie sich von Äderisolierung

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zu Aderisolierung erstreckt und dort abdichtend aufsitzt; solche vorgefertigten elastomeren Formkörper können innen eine elektrisch leitende zylindrische Einlage und außen einen leitenden überzug aufweisen, so daß nach dem Aufschieben die Einlage eine mit dem Verbinder in Kontakt stehende Äquipotentialfläche bildet und der leitende überzug mit den Abschirmungen der beiden Ader-Enden verbunden werden kann (US-PS 3,485,935). Auch bei der Anwendung dieser bekannten Aderverbindungen zur Herstellung der gesamten Kabelverbindung an Mehraderkabeln muß zumindest ein Ader-Ende so lang sein, daß der elastomere Formkörper darauf bis in eine Position geschoben werden kann, in der das erforderliche genügend weite Aufspreizen der Ader-Enden und das Anbringen der Leiterverbinder nicht behindert wird. Der dafür erforderliche Platz in Kabel-Längsrichtung steht in der Mehrzahl der Anwendungsfälle nicht zur Verfügung, weil Mittelspannungs-Mehraderkabel hauptsächlich als Erdkabel für z. B. 12/20 kV Drehstrom-Energieversorgungsnetze in dicht besiedelten Gebieten verwendet werden; es war somit gerade in diesem hauptsächlichen Anwendungsbereich erforderlich, auf das eingangs beschriebene Wickel-Verfahren zurückzugreifen, obwohl dies gerade auf engem Raum besonders schwierig ist.

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ORIGINAL INSPECTED

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine kompakte Mehrader-Kabelverbindung zu schaffen, die in engem Raum'bequem, rasch und zuverlässig hergestellt werden kann und zu ihrer Herstellung weniger Geschicklichkeit erfordert als das eingangs beschriebene Wickel-Verfahren.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst mit einer Mehrader-Kabelverbindung der eingangs angegebenen Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die feldsteuernde Umhüllung zwei vorgefertigte dauerelastische Feldsteuerungselemente aufweist, von denen jede einen hülsenförmigen.Hauptkörper aus dauerelastischem Isoliermaterial aufweist,, dessen Gestalt, Materialeigenschaften und Abmessungen nach Maßgabe der am Einsatzort gewünschten Veränderung des dort bestehenden elektrischen Feldes gewählt sind, und der sich zu seinem einen Ende hin ein Stück weit auf einer Aderisolierung erstreckt und dort mit allmählich abnehmendem Durchmesser endet, und zu seinem anderen Ende hin ein Stück weit auf dem zugehörigen Leiterverbinder erstreckt.

Bei der erfindungsgemäßen Mehrader-Kabelverbindung haben die vorgefertigten dauerelastischen Feldsteuerungselemente verhältnismäßig kurze Längs abmessung en, da sie sich nur auf jeweils einem Aderende von der Isolierung bis zu dem Leiterverbinder erstrecken. Da die Feldsteuerungselemente sich zu ihren kabelseitigen Enden hin verjüngen, können sie im Kabel-Zwickel in verhältnismäßig enger Packung weit auf die

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freigelegten Ader-Enden aufgeschoben werden, ohne sich gegenseitig zu behindern. Die Zunahme des Durchmessers vom kabelseitigen Ende her sorgt außerdem für die erforderliche Spreizung der Äquipotentiallinien und dient damit der Feldsteuerung.

Grundsätzlich sind bei der erfindungsgemäßen Mehrader-Kabelverbindung die beiden Feldsteuerungselemente kürzer als die Hälfte der Länge der gesamten fertigen Aderverbindung. Die auf dem Leiterverbinder liegenden Enden der beiden Feldsteuerungselemente sind dann mit Ausfüllmaterial überbrückt. Da dieses Ausfüllmaterial nur in dem mittleren Bereich der Aderverbindung, nicht aber in den besonders schlecht zugänglichen Zwickel-Bereichen liegt, bereitet seine Anbringung keine Schwierigkeiten. Insbesondere ist es dadurch leicht möglich, in diesem mittleren Bereich das Ausfüllmaterial in Form eines Wickels vorzusehen, der im wesentlichen mit Hochspannungs-Isolierband hergestellt ist. Man kann aber auch ebenso leicht in diesem Bereich ein Ausfüllmaterial vorsehen, das im wesentlichen aus härtbarer Vergußmasse, ggfs. auch aus einer Haftmasse, hergestellt ist. Damit beim Aufbringen des Ausfüllmaterials die Feldsteuerungselemente sich nicht mit der Zeit aus ihrer Lage verschieben, ist es. zweckmäßig, daß die auf dem Leiterverbinder liegenden Enden der Feldsteuerungselemente mit allmählich abnehmendem äußerem Durchmesser enden und das Ausfüllmaterial den so gebildeten Ringrraum ausfüllt. Man kann die Sicherheit gegen

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unerwünschtes Verschieben der Feldsteuerungselemente noch' dadurch erhöhen, daß die Abnahme des Außendurchmessers der Feldsteuerungselemente derart gewählt ist/ daß das Ausfüllmaterial in dem gebildeten Ringraum zwischen' den beiden Feldsteuerungselementen einen stärker radial als

■ tangential wirkenden Anpreßdruck ausübt.

Um von Leiter zu Leiter über den Verbinder eine Feldglättung zu erreichen, ist es zweckmäßig, daß die Feldsteuerungselemente in verbinderseitigen Endabschnitten spaltfrei eingefügte hülsenförmige Einsätze aus dauerelastischem Leitmaterial aufweisen, die sich bis auf die Ader-Isolierung erstrecken. Besonders bei verhältnismäßig kurzen Feldsteuerungselementen kann es zweckmäßig sein, die Kontaktflächen zwischen den Einsätzen und dem Leiterverbinder dadurch zu vergrößern, daß die Einsätze aus den verbinderseitigen Enden der Feldsteuerungselanente vorstehen und sich kontaktieren. Wenn sich diese vorstehenden Enden sogar überlappen, ergibt sich der weitere Vorteil, daß beim Anbringen des Ausfüllmaterials durch den dabei normalerweise angewandten Druck (z. B. beim Umwickeln eines Hochspannüngs-Isolierbandes) die beiden Enden der Einsätze ringsum zusätzlich fest aufeinandergepreßt werden, so daß sowohl die mechanische Fixierung als auch die durchgehende Kontaktgabe mit dem Leiterverbinder verbessert sind.

Normalerweise sind bei Mehrader-Kabeln für elektrische

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Mittelspannungen die einzelnen Adern jeweils mit einer äußeren leitenden oder niederohmigen Leitschicht versehen; Aderverbindungen zwischen derartigen Adern weisen dann zweckmäßig eine die äußere Leitschicht der Adern kontaktierende mindestens niederohmige äußere Umhüllung auf, um eine radiale Feldbegrenzung über den ganzen Verbindungsbereich zu gewährleisten. Es ist daher zweckmäßig, daß die Feldsteuerungselemer.te auf der Außenseite des Hauptkörpers eine spaltfrei angefügte Mantelschicht aus dauerelastischem Leitmaterial aufweisen. Normalerweise bildet dann diese elektrisch leitende Mantelschicht einen Bestandteil der zuvor erwähnten elektrisch leitenden äußeren Umhüllung. In jedem Fall ist es besonders zweckmäßig, wenn die äußere leitende Umhüllung eine Hülse aus dauerelastischem Leitmaterial aufweist. Diese kann sehr einfach aufgebracht werden; so kann sie beispielsweise mit Vorteil in aufgerollter Form auf einem Ader-Ende bereitgehalten und nach der Montage der Leiterverbinder und dem Positionieren der Feldsteuerungselemente und dem Anbringen der Ausfüllmasse über die Aderverbindung abgerollt werden. Es ist auch möglich, die Hülse aus dauerelastischem Leitmaterial in beidseitig aufgerollter Form auf dem Feldsteuerungselement bereitzuhalten.

Die erfindungsgemäße Mehrader-Kabelverbindung läßt sich besonders leicht herstellen, wenn sie in Form eines Bausatzes zur Verfügung gestellt wird, der die erforderliche Anzahl von dauerelastischen Feldsteuerungselementen und ggfs. weitere erforderliche Teile wie z.B. Hochspannungs-Isolierband,

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aufgerollte Außen-Umhüllungen aus dauerelastischem Leitmaterial usw. enthält.

Für die vorliegende Erfindung ist ersichtlich die Ausbildung der Feldsteüerungselemente bedeutsam; durch ihre Material-Bestandteile, Abmessungen und gestaltlichen Merkmale wird im wesentlichen der Verlauf des elektrischen Feldes, im Bereich der Ader- und Kabelverbindung bestimmt. Die Feldsteuerungselemente können aus bekannten dauerelastischen Werkstoffen bestehen, die einen niedrigen Druckverformungsrest nach DIN 53517 aufweisen.

Die erfindungsgemäße Kabelverbindung bietet besondere Vorteile bei Mehrader-Kabeln mit im Querschnitt sektorförmigen Adern (sektorförmigen Leitern und Ader-Isolierungen). Wenn die zu verbindenden Adern außerdem noch verdrillt sind, bleibt das ohne Einfluß auf den festen Sitz und die Wirksamkeit der Feldsteuerungselemente, weil jedes Feldsteuerungselement nur auf einer Ader aufsitzt und sich an seinem verjüngten verbinderseitigen Ende leicht etwaigen Unregelmäßigkeiten des

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Verbinders anpassen kann, wie sie bei gegenseitiger Verdrehung von im Querschnitt sektorförmigen Adern auftreten können.

In jedem Fall wird in den kritischen Zwickel-Bereichen die Feldverteilung praktisch allein von den mit bestimmter Form vorgefertigten dauerelastischen Feldsteuerungselementen bestimmt. Nur in dem mittleren Zereich der Aderverbindungen, wo die Adern am weitesten gespreizt sind und am meisten Platz zur Verfügung steht, ist zum Anbringen des Ausfüllmaterials Handarbeit erforderlich. Das bereitet dort keine Schwierigkeiten, und dort hat die Qualität des erzielten Arbeitsergebnisses keine störende Auswirkung auf die Feldsteuerungswirkung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Mehrleiter-Kabelverbindung,

Fig. 2 eine ganz schematische, teilweise geschnittene Teildarstellung zur Erläuterung geometrischer Zusammenhänge, und

Fig. 3 eine graphische Darstellung zur weiteren Erläuterung geometrischer Zusammenhänge.

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_t ORIGINAL INSPECr-_n

Fig. 1 zeigt eine Mehrader-Kabelverbindung zwischen zwei mit _: einzelnen äußeren Leitschichten versehenen Dreiader-Mittelspannungs-Kabeln 1 und 3. Die Adern sind unter sich gleich und durch gleichartige Verbinder elektrisch miteinander verbunden. Der Einfachheit halber ist in Fig. 1 nur eine einzige Aderverbindung 5 zwischen den Adern 7 und 9 dargestellt. Jede Ader hat einen Leiter 11 bzw. 13, eine diesen umgebende Aderisolierung 15 bzw. 17 und eine die Aderisolierung umgebende äußere Leitschicht 19 bzw. 21. Bei jedem. Kabel sind die Adern von einer konzentrischen Abschirmung umgeben; in Fig. 1 ist nur bei dem Kabel 1 die Abschirmung 25, die über den abgesetzten Kabelmantel 23 zurückgebogen dargestellt ist, angedeutet. Jede Aderverbindung, so auch die dargestellte Aderverbindung 5, ist von einer feldsteuernden Umhüllung 27 umgeben, die sich an beiden Enden ein Stück weit auf der Aderisolierung 15 bzw. 17 dicht anliegend erstreckt. Die feldsteuernde Umhüllung 27 enthält zwei vorgefertigte dauerelastische Feldsteuerungselemente 29 und 31. Jedes Feldsteuerungselement enthält einen hülsenförmigen Hauptkörper 33 bzw. 35 aus dauerelastischem Werkstoff, dessen Gestalt, Materialeigenschaften und Abmessungen nach Maßgabe der am Einsatzort gewünschten Veränderung des dort bestehenden elektrischen Feldes gewählt sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann jeder Hauptkörper beispielsweise aus einem Werkstoff auf der Basis Silikonkautschuk bestehen.

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■Jeder hülsenförmige Hauptkörper der erfindungsgemäßen Feldsteuerungselemente erstreckt sich zu seinem kabelseitigen einen Ende hin ein Stück weit auf einer Aderisolierung bzw. 17 und endet dort mit allmählich abnehmendem Außendurchmesser. Zu ihren verbinderseitigen anderen Enden hin erstrecken sich die Hauptkörper ein Stück weit auf dem zugehörigen Leiterverbinder 37, der die beiden Leiter 11 und 13 in der bekannten Weise elektrisch miteinander verbindet. Der Ausdruck "Verbinder" steht hier für jede Art von elektrischer Verbindung zwischen den Leitern der Adern; es kann sich dabei also auch um Schweiß- oder Lötverbindungen und dergleichen handeln. Die auf dem Leiterverbinder 37 liegenden Enden der beiden Feldsteuerungselemente 29 und 31 sind mit elektrisch isolierendem Ausfüllmaterial 39 Überbrückt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist angenommen, daß es sich um ein dauerelastisches Ausfüllmaterial handelt, das durch Modellieren und Aushärten einer Kunststoff-, Verguß- oder Haftmasse aufgebracht wurde. Man kann das Ausfüllmaterial 39 aber auch durch Umwickeln mit Hochspannungs-Isolierband herstellen; die Fig. 1 soll gleichermaßen auch für diese Möglichkeit gelten.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführüngsform enden die auf dem Leiterverbinder 37 liegenden Endabschnitte der Feldsteuerungselemente 29 und 31 mit abnehmendem Außendurch" messer; das Ausfüllmaterial 39 füllt den so gebildeten

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Ringraum aus. Man erkennt, daß die Abnahme des Außendurchmessers in den verbinderseitigen Endabschnitten der Feldsteuerungselemente so gewählt ist, daß das Ausfüllmaterial 39 in dem gebildeten Ringraum zwischen den beiden Feldsteuerungselementen einen stärker radial als tangential wirkenden Anpreßdruck ausübt. Dadurch wird verhindert, daß sich beim Aufbringen des Ausfüllmaterials 39 die Feldsteuerungselemente 29 und 31 aus ihrer Position verschieben.

Die Feldsteuerungselemente 29 und 31 haben in verbinder-' seitigen Endabschnitten spaltfrei eingefügte hülsenförmige Einsätze 41 bzw. 43 aus dauerelastischem Leitmaterial, die sich bis auf die Aderisolierungen 15 bzw.. 17 erstrecken. .Die Einsätze 41 und 43 stehen aus den verbinderseitigen Enden der Feldsteuerungselemente 29 bzw. 31 etwas vor, um sich gegenseitig kontaktieren zu können und den Verbinder vollständig glättend zu überdecken; oft ist es auch zweckmäßig, daß die Einsätze sich überlappen.

Jede der Aderverbindungen, also auch die dargestellte Aderverbindung 5, hat eine die äußere Leitschicht 19, 21 der Adern bzw. 9 kontaktierende, elektrisch leitende äußere Umhüllung 45, die bei der dargestellten Ausführungsform aus einer Hülse aus dauerelastischem Leitmaterial besteht. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die die äußere Umhüllung 45 bildende Hülse in aufgerolltem Zustand auf dem

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Ende der Ader 9 bereitgehalten worden. Fig. 1 zeigt diese Hülse in teilweise abgerolltem Zustand.

Die Herstellung der dargestellten Kabelverbindung ergibt sich ohne weiteres aus Fig. 1 in Verbindung mit der voranstehenden Beschreibung. Zunächst werden an beiden Kabelenden die Kabelmantel 23 und die Abschirmungen 25 ein Stück weit abge setzt/ von den so freigelegten Ader-Enden werden jeweils die äußeren Leitschichten 19, 21 und die Aderisolierungen 15, 17 so weit entfernt, daß die Leiter mittels des Verbinders 37 elektrisch verbunden werden können. Auf jedes Aderende wird ein Feldsteuerungselement 29 bzw. 31 aufgeschoben. Da die Feldsteuerungselemente kürzer als die Länge der gesamten Aderverbindung - bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weniger als halb so lang wie die Aderverbindung - sind, genügt eine verhältnismäßig kurze Aufschiebestrecke 47 bzw. 49, um die Enden der Leiter 11 bzw. 13 freizubekommen. Sodann werden die freigelegten Endon der Leiter 11 bzw. 13 mittels des Verbinders 37 miteinander elektrisch leitend verbunden. Sodann werden die Feldsteuerungselemente 29 und 31 aus den aufgeschobenen Bereitschaftspositionen in die in Fig. 1 dargestellten Endpositioneji geschoben, in welchen ihre verbinderseitigen Enden auf dem Leiterverbinder 37 liegen. Sodann wird das Ausfüllmaterial 39 aufgebracht, beispielsweise durch Umwickeln mit Hochspannungs-Isolierband. Zum Schluß wird die elektrisch leitende äußere Umhüllung 45 abgerollt, bis sie auf den Enden der äußeren Leitschichten 19 bzw. 21

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anliegt. Dank ihrer Dauerelastizität schmiegt sich die äußere Umhüllung 45 abdichtend sowohl an die Abschirmungen 19, 21 als auch an die freiliegenden Abschnitte der Aderisolierungen 15 und 17 an, so daß eine weitere abdichtende Umhüllung der Ader-Verbindungen nicht mehr erforderlich ist.

Nachdem alle drei Adern der beiden Kabel in der beschriebenen Weise verbunden worden und wie üblich die Abschirmungen leitend verbunden sind, wird in bekannter Weise ein die drei Aderverbindungen umfassender Schutzmantel hergestellt (nicht dargestellt), der mit seinen Endabschnitten auf den Kabelmänteln 23 abdichtend aufsitzt, wobei ggfs. noch besondere Abdichtmaßnahmen vorzusehen sind.

Man erkennt aus der vorstehenden Beschreibung der Fig. 1 ohne weiteres,,daß gerade in den besonders schwierigen Endabschnitten der Kabelverbindung, also im Bereich der Zwickel 46 und 48, wo die freigelegten Ader-Endabschnitte beginnen, die Feldsteuerung durch die vorgefertigten Feldsteuerungselemente ohne weiteres Zutun in vorbestimmter Weise bewirkt wird. Lediglich in den Mittelabschnitten der Aderverbindungen, wo die Adern am meisten gespreizt sind und am meisten Platz zur Verfügung steht, muß noch zum Anbringen des Ausfüllmaterials 39 Handarbeit angewandt

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werden; in diesem mittleren Bereich hat aber die Qualität des Arbeitsergebnisses nur einen vernachlässigbaren Einfluß auf die erzielte Feldsteuerungscharakteristik. In den wichtigen kabelseitigen Endbereichen der Aderverbindungen wird die Feldsteuerun^swirkung genau in der gewünschten Weise von den vorgefertigten Feldsteuerungselementen 29, 31 bestimmt. Dadurch ist die elektrische Sicherheit in jedem Fall gewährleistet.

Man erkennt aus Fig. 1 ferner ohne weiteres, daß bei der dort dargestellten Ausführungsform, bei der die in den verbinderseitigen Endabschnitten der Feldsteuerungselemente 29, 31 spaltfrei eingefügten hülsenförmigen Einsätze 41 und 4 3 aus Leitmaterial sich bis auf die jeweils zugeordnete Aderisolierung 15 bzw. 17 erstrecken, die Spalte zwischen dem Verbinder 37 und den benachbarten Enden der Aderisolierungen 15 und 17 überbrückt werden, so daß diese Spalte keine störenden Inhomogenitäten des elektrischen Feldes in dem Isoliermaterial hervorrufen können. Es ist dann nicht erforderlich, die Enden der Aderisolierungen 15 und 17 bleistiftähnlich anzuspitzen; man braucht diese Enden einfach nur radial abzuschneiden. Diese vorteilhafte Möglichkeit ist an sich aus der schon erwähnten US-PS 3,485,935 bekannt.

Weiter zeigt Fig. 1, daß die erfindungsgemäße Kabelverbindung

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gleichermaßen für verschieden lange Verbinder 37 verwendbar ist. Bei sehr kurzen Verbindern kann es vorkommen, daß sich die Einsätze 41 , 43 überlappen.

Die Funktion, nach der der Außendurchmesser der Feldsteuerungselemente in deren Endabschnitten abnimmt, richtet sich bei den kabelseitigen Endabschnitten im wesentlichen nach der gewünschten Feldsteuerungswirkung, bei den verbinderseitigen Endabschnitten im wesentlichen nach den dort zulässigen Komponenten der elektrischen Feldstärke (oft auch abkürzend "Tangential-Feldstärke" genannt) entlang der Grenzfläche zwischen dem Feldsteuerungselement und dem Ausfüllmaterial 39. ^:

Fig. 2 erläutert das in vereinfachter Weise mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1, jedoch unter Voranstellung der Ziffer 2. Dargestellt ist ein Teil eines dauerelastischen Feldsteuerungselements 231, das dem Feldsteuerungselement der Fig. 1 entspricht. Wieder überbrückt eine innere hülsenförmige Einlage 243 den Spalt 253 zwischen der Aderisolierung 217 und dem Verbinder 237, der mit dem Ader-Leiter 213 verbunden ist, und bildet damit eine Elektrode gleichen Potentials, so daß der Spalt keine Rolle spielt. Die äußere Grenzfläche 255 am verbinderseitigen Ende des Feldsteuerungselements 231 ist so geformt, daß sowohl die radiale Feldstärke in dem Feldsteuerungselement 231 und dem anschließenden Ausfüllmaterial 239 als auch die in

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der Grenzfläche 255 liegenden Feldvektorcn unterhalb gewünschter Grenzwerte liegen. In Fig. 2 bedeutet Y den von der Achse 257 aus gemessenen Radius des Feldsteuerungselements an der Stelle X, wobei X eine in Richtung der Achse 257 verlaufende Ortskoordir.cte bedeutet, die vom kabelseitigen Ende 25 9 des mit vollem Durchmesser R ausgeführten Abschnittes

des Hauptkörpers 235 des Feldsteuerungselements 231 aus gemessen wird. Die Konusform des verbinderseitigen Endes eines Feldsteuerungselements läßt sich als Beziehung zwischen der Axialkoordinate X und Radialkoordinate Y nach der bekannten Formel

bestimmen.

Darin bedeuten U_Q die Betriebsspannung zwischen dem Leiter 213 und der äußeren Leitschicht 267/ und E_L den zulässigen Höchstwert der Axial-Feldstärke an der Oberfläche des im Durchmesser verjüngten verbinderseitigen Endabschnitts 261 des Hauptkörpers 235. In Fig. 2 ist durch einen Pfeil 263 die Komponente dieser Axialfeldstärke tangential zur Grenzfläche 255 (die sogenannte Tangentialfeidstärke) angedeutet. Der erwähnte Höchstwert E₁. soll normalerweise nicht über etwa

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10 V/cm, vorzugsweise nicht über 300 V/mm, liegen.

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Fig. 2 zeigt ferner, daß das kabelseitige Ende der leitenden Einlage 24.3 eine abgerundete Kante 265 aufweist. Dadurch werden die dort auftretenden Maximalwerte der elektrischen Belastung des Hauptkörpers 235 auf gewünschte Werte reduziert, insbesondere nach dem bekannten "ίΤ-Borda-Profil". Diese Maßnahmen sind an sich ebenfalls bekannt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 weist das Feldsteuerungselement 231 auf der Außenseite des Hauptkörpars 235 eine spaltfrei angefügte Mantelschicht 267 aus dauerelastischem Leitmaterial auf. Die Mantelschicht 267 erstreckt sich natürlich nicht über den sich verjüngenden verbinderseitigen Endabschnitt 261.

Fig. 3 zeigt in einer im Vergleich zu Fig. 2 spiegelbildlichen Darstellung einen nach der obigen Formel errechneten Verlauf des Außendurchmessers (Radialkcordinate) Y im verbinderseitigen Endabschnitt 261 des Hauptkörpers 235 der Fig. 2 mit R = 19 mm und R. = 11,5 mm (Dicke der Einlage 243 = 1,5 mm)

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für ein Drehstrom-Erdkabel· mit 12/20 kV Nennspannung und eine maximale Tangentialfeidstärke (Vektor 263 der Fig. 2) von 300 V/mm.

Man erkennt, daß der sich so ergebende Verlauf des Außendurchmessers Y auch die erwünschte Folge hat, daß die beim Aufbringen des Ausfüllmaterials (vgl. 239 in Fig. 2) auftretenden Kräfte auf den Endabschnitt 261 (Fig. 2) des Hauptkörpers 261 (Fig. 2) mehr radiale als axiale Komponenten

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haben und so das betreffende Feldsteuerungselement durch festeres Anpressen gegen unerwünschte axiale Verschiebungen sichern.

Der in der vorstehenden Beschreibung verwendete Begriff "Leitmaterial" für dauerelastische Werkstoffe, die für die äußere Umhüllung 45 und die innere Einlage 41, 43 ver wendbar sind, soll solche Werkstoffe bezeichnen, die eine für die beschriebenen Zwecke ausreichende elektrische Leitfähigkeit besitzen. Derartige Werkstoffe sind an sich bekannt. Es kann sich dabei insbesondere um mit Ruß oder anderen leitenden Füllstoffen versetzte elastomere Zusammensetzungen handeln, die spezifische Leitfähigkeiten von mehr als etwa 10 S/cm haben; sie können überall dort eingesetzt werden, wo lediglich ein Ladungs- und Spannungsausgleich mit geringstem Stromfluß beabsichtigt ist, also beispielsweise auch als äußere Leitschichten 19, 21 für die Adern 7 und 9 (Fig. 1).

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Leerseite

Claims

Ansprüche

M J Mehrader-Kabelverbindung für Mittelspannungs-Kabel, bei der jede Aderverbindung von einer felioteuernden Umhüllunc umgeben ist, die sich an beiden Enden ein Stück weit auf der Aderisolierung dicht anliegend erstreckt,

dadurch gekennzeichnet, daß die feldsteuernde Umhüllung (27) zwei vorgefertigte dauerelastische Feldsteuerungselemente (29, 31) aufweist, von denen jedes einen hülsenförmigen Hauptkörper (33, 35) aus dauerelastischem Isoliermaterial aufweist, dessen Gestalt, Materialeigenschaften und Abmessungen nach Maßgabe der am Einsatzort gewünschten Veränderung des dort bestehenden elektrischen Feldes gewählt, sind, und der sich zu seinem kabelseitigen einen Ende hin ein Stück weit-auf der Aderisolierung erstreckt und dort mit allmählich abnehmendem Durchmesser endet, und zu seinem verbindungsseitigen anderen Ende hin ein Stück weit auf dem zugehörigen Leiterverbinder (37) erstreckt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Leiterverbinder (37) liegenden Enden der beiden Feidsteuerungselemente (29, 31) mit elektrisch isolierendem Ausfüllmaterial (39) überbrückt sind.

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3. Vorrichtung ncich Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Leiterverbinder (37) liegenden Endabschnitte der Feldsteuerungselemente (29, 31) mit allmählich abnehmendem äußerem Durchmesser enden, und daß das Ausfüllmaterial (39) den so gebildeten Ringraum ausfüllt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahme des Außendurchmessers derart gewählt ist, daß das Ausfüllmaterial (39) in dem zwischen den beiden Feldsteuerungselementen gebildeten Ringraum einen stärker radial als tangential wirkenden Anpreßdruck ausübt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,■dadurch gekennzeichnet, daß das Ausfüllmaterial (39) im wesentlichen aus einem mit Hochspannungs-Isolierband hergestellten Wickel besteht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausfüllmaterial (39) im wesentlichen aus erhärtbarer Masse hergestellt ist.
7. Vorrichtung'nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldsteuerungselemente (29, 31) in verbindungsseitigen Endabschnitten spaltfrei eingefügte hülsenförmige Einsätze (41, 43) aus dauerelastischem Leitmaterial aufweisen, die sich bis auf die

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Aderisolierung (15, 17) erstrecken.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (41, 43) aus den verbindungsseitigen Enden der Feldsteuerung^elemente (29, 31) vorstehen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze sich überlappen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die kabelseitigen Enden der Einsätze

(243) mit abgerundeten Kanten (265) versehen sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für Mehrader-Kabel, deren Adern eine äußere Abschirmung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Aderverbindungen (27) jeweils eine die Abschirmungen (19, 21) der miteinander verbundenen Adern (7, 9) kontaktierende elektrisch leitende äußere Umhüllung (45) aufweisen.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Feldsteuerungselement (231) auf der Außenseite des Hauptkörpers (235) eine spaltfrei angefügte Mantelschicht (267) aus dauerelastischem Leitmaterial aufweist.

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13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Mantelschicht einen Bestandteil der elektrisch leitenden äußeren Umhüllung bildet.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere leitende Umhüllung (45) eine Hülse aus dauerelastischem Leitmaterial aufweist.
15. Bausatz zur Herstellung einer Kabelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er die erforderliche Anzahl von dauerelastischen Feldsteuerungselementen und ggfs. weitere erforderliche Bestandteile enthält.
16. Feldsteuerungselement für elektrische Mittelspannungskabel, dadurch gekennzeichnet, daß es eine für Kabelverbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 14 geeignete Ausbildung aufweist.

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