DE3016585C2 - Kabelverbindung für Mittelspannungs-Kabel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kabelverbindung für MiI-telspannungs-Kabel. die jeweils einen Leiter, eine diesen umgebende Isolierung und vorzugsweise eine die Isolicrung umgebende äußere Leitschicht aufweisen und deren Leiter durch eine LeiterverbiiKiung elektrisch miteinander verbunden sind, mit einer die Lcilcrvcrbindung umgebenden feldsteucrnden Umhüllung, die sich an beiden Enden ein Stück weil die Isolierung entlang und an dieser dicht anliegend erstreckt, wobei die feldsteuernde Umhüllung zwei vorgefertigte dauerelastische Feldsteuerungselcmcnte aufweist, von denen jedes einen hülsenförmigen Hauptkörper aus dauerelastischem Isoliermaterial aufweist, dessen Gestalt, Materialcigenschaften und Abmessungen nach Maßgabe der am Einsalzort gewünschten Veränderung des dort bestehenden elektrischen Feldes gewählt sind, und der zu seinem kabeiseitigen einen Ende hin sich ein Stück weit die Isolierung entlang erstreckt und dort mit allmählich abnehmendem Durchmesser endet, und zu seinem verbinderseitigen anderen Ende hin ein Stück weit den Lciterverbindcr übergreift, wobei ferner ein sich von einem verbinderseitigen Endabschnitt eines Fcldstcuerungselements bis auf die Isolierung erstreckender hülscnför-

M) miger Einsatz aus elektrisch leitendem Material vorgesehen ist, der vorzugsweise aus dem verbinderseitigen Ende des Feldsteuerungsclcmenls vorsteht, und wobei vorzugsweise das Feldsleuerungsclemcnt auf der Außenseite des Hiuiptkörpers eine spaltfrei angefügte

h5 Manlclschicht aus dauerelastischcm I.citnialcrial aufweist.

Bei einer bekannten Kabelverbindung der angegebenen Art (I)U-OS 21 19 804) sind die beiden l'cldstcuc-

-ungselemenlc an ihren verbinderseiligen linden als Stecker und Buchse derart ausgebildet, daß sie über eine jusreichende Länge abdichtend zusammengesteckt werden können. Da die Verbinder, insbesondere die weitgehend üblichen Preßverbinder, in ihrer Dicke ungleichmäßig sind, wird angesichts der elastischen Natur Jes Materials der Feldsteuerungselemente eine stets gleiche Geometrie und einwandfreie Funktion der Steckverbindung dadurch sichergestellt, daß der elektrisch leitende hülso"förmige Einsatz als starres Rohr ausgebildet isl. dessen Innendurchmesser größer ist als der in der Praxis maximal zu erwartende Verbinder-Durchmesser. Außerdem ist der Innendurchmesser des starren Rohres größer als der Außendurchmesser des Kabels, damit das Feldsteueruttgselement auf das Kabel aufgeschoben werden kann. Um einen ausreichenden elektrischen und thermischen Kontakt zwischen den Feldsteuerungselementen und dem Verbinder sicherzustellen, isl in dem Raum zwischen dem starren Rohr und dem Verbinder ein radial federnder metallischer hülscnförmiger Kontaktkörper vorgesehen. Um die Notwendigkeit, zwei siarre Rohre miteinander dicht verbinden zu müssen, zu umgehen, ist bei der bekannten Kabelverbindung ein Rohr nur in dem einen Feldsteuerungselement vorgesehen; es ragt so weit aus dem verbinderseiligen Ende des Elements heraus, daß es beim Zusammenstecken der Feldsieuerungselemenlc lief in den entsprechend bemessenen Durchgang des anderen, nicht mit einem rohrförmigen Einsatz versehenen Fcidstcuerungselements eindringt und sich über praktisch die ganze Verbinderlänge erstreckt. Bei der bekannten Kabelverbindung wird somit von dem starren Rohr eine den Verbinder mit Abstand umgebende Kammer gebildet. Die dadurch bedingte Größe der radialen Abmessungen macht es erforderlich, verbinderseitige Endabschniltc der Kabel-Isolierungen mit aufgesetzten elastischen Rohren künstlich zu verdicken; diese Rohre sind durch Klemmringe gegen Verrutschen gesichert. Insgesamt ergibt sich somit bei der bekannten Kabelverbindung ein notwendigerweise aufwendiger und komplizierter Aufbau ruh zahlreichen Einzelteilen. Auch müssen zwei Sorten von Fcldsieucrungselemcntcn vorgehalten werden, eine Sorte mit eingelegtem starren Rohr, und eine Sorte ohne solche Rohre. Infolge der großen Anzahl der aufeinanderlicgenden Flächen der verschiedenen Einzelteile sind entsprechend zahlreiche Möglichkeiten für elektrische Kriechwege, holaiionsfchler und Feldvtr/.errungen gegeben. Beider Hcrsi ellung der bekannten Kabelverbindung sind beträchtliche Kenntnisse. Geschicklichkeit und Sorgfalt erforderlich. Der Zusammenbau erfordert verhältnismäßig viel Zeit; dadurch gehl der grundsätzliche Vorteil einer Steckverbindung wiedci größtenteils verloren.

Bei der bekannten Kabelverbindung sind die Feldsteuerungselemente verhältnismäßig lang, weil die Stekker/Buehse-Verbindung eine Überlappung in Längsrichtung erfordert und weil das in dem einen l'eldsteuerungselemcnt vorgesehene starre Rohr sich über praktisch die gesamte Länge des Vcrbindungsbereichs erstreckt. Es wird deshalb zum Aufschicben der Feldsteuerungselemente auf die vorbereiteten Kabelcnden kaum weniger freie Kabellänge benötigt als bei einteiligen Muffen, wie sie beispielsweise aus der US-PS 34 85 935 bekannt sind. I lin/.u kommt noch, daß die zur Kabel-Verdickung dienenden Rohre ebenfalls auf die Ka'jclcnden aufzuschieben sind und zusätzlich l'laiz benötigen. Bei vielen Anwendungsfallen erfordert es jedoch einen erheblichen A-.fwaiul. beispielsweise an Maurer- und Krdarbeiten, wenn für das Herstellen einer Kabelverbindung verhältnismäßig lange Kabelenden freigelegt werden müssen.

Die verhältnismäßig große Länge der Feldsteuerungselemente und die Kompliziertheit des Aufbaus der eingangs beschriebenen bekannten Kabelverbindung sind besonders störend bei Mehrader-Kabelverbindungcn, bei denen die einzelnen Adern so weit aufgespreizt werden müssen, daß die einzelnen Aderverbindungen

ίο ohne Schwierigkeit hergestellt werden können. Insbesondere bei Mehrlader-Mittelspannungskabeln ist es oft schwierig oder sogar praktisch unmöglich, genügend lange Ader-Enden freizulegen, weil derartige Kabel hauptsächlich als Erdkabel für z. B. 12/20 kV Drehstrom-Energieversorgungsnetze in dicht besiedelten Gebieten verwendet werden.

Ähnliche Schwierigkeiten hinsichtlich des Platzbedarfs ergeben sich auch bei anderen bekannten Mehrader-Kabelverbindungen, bei denen die Acierverbindungen durch Absetzen und Anspitzen der AderisoTierungen. Anbringen des Leiterverbinders, Herumwickeln von Hochspannungs-Isolierbändern, Auftrieben einer elektrisch leitenden, meist metallischen, Außer-hülse und Ausgießen der Hülse mit Isoliermaterial hergestellt werden (DE-AS 16 65 098). Damit dabei die gewünschte feldsteuernde Wirkung erzielt wird, müssen das Anspitzen der Iso'cerung und das Herumwickeln der Isolierbänder mit Sorgfalt und unter Einhaltung verhältnismäßig enger Maßtoleranzen ausgeführt werden. Bei Ein-

jo ader-Kabelverbindungen bereitet das normalerweise keine besonderen Schwierigkeiten. Bei Mehrader-Kabelvcrbindungen jedoch stören beim Herumwickeln des 'Isolierbandes die anderen Adern, und man muß verhältnismäßig lange Endabschnitte der Adern freilegen, um

η die Adern so weit aufspreizen zu können, daß das Wikkeln 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. Hinzu kommt, daß es in solchen Fällen wegen des Platzmangels auch nicht möglich ist, die Außenhülse auf einem der zu verbindenen Ader-Enden so weit aufzuschieben, d:.ß die Arbeit nicht behindert wird.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine einfache Kabelverbindung zu schaffen, die auch dann, wenn nur wenig freigelegte Kabellänge zur Verfügung steht.

und insbesondere als Aderverbindung bei Mehrader-Kabeln für Mittelspannung leicht hergestellt werden kann und dabei weniger Geschicklichkeit und Sorgfalt erfordert als das weiter oben beschriebene Wickelverfahren. Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst mit einer Kabelverbindung der eingangs angegebenen Art. die dadurch gekennzeichnet ist, daß jedes der beiden Feldsteuerungselemente einen Einsatz aufweist, daß jeder Einsatz von einer in das Feldsteuerungselemcnt spaltfrei eingefügten Schicht aus dauerelastischem

W) Leitmaterial gebildet ^;'.t, und daß die verbinderseitigen finden der beiden Feldsteuerungselemente unter Anpassung an etwaige Unregelmäßigkeiten auf dem Lel· tervcrbinder liegen und mit elektrisch isolierendem Ausfüllmaterial überbrückt sind.

bi Bei der erfindungsgemäßen Kabelverbindung haben die vorgefertigten daue,-plastischen Feldsteuerungselemente verhältnismäßig kurze Längsabmessungen, da sie sich nur auf jeweils einem Kabelende von der Isolierung

bis zu dem Leiterverbinder erstrecken und sich nicht nach Art von Stecker und Buchse /.u überlappen brauchen; zu ihrer Überbrückung ist statt dessen das elektrisch isolierende Ausfüllmaterial vorgesehen. Es ist deshalb auch ein verhältnismäßig großer Abstand zwischen den beiden verbinderseitigen Enden der Fcldsteuerungselemente möglich. Da keine starre Kammer um den Leiterverbinder herum gebildet wird, sind besondere Maßnahmen zum Abstützen einer solchen Kammer gegen den elastischen Preßdruck der Feldsteuerungselemente und zum Herstellen einer elektrischen und thermischen Kontaktierung zwischen dem Verbinder und den Feldsteuerungsclementen nicht erforderlich. Auch ist somit der Außendurchmesser der erfindungsgemäßen Kabelverbindung verhältnismäßig gering. Das trägt zur leichten Handhabung besonders bei Verwendung als Aderverbindung in Mehrader-Kabelverbindungen bei. Da die Fclds'.eucrungsclfmentc sich (wie bei der eingangs beschriebenen bekannten Kabelverbindung) zu ihren kabelseitigen Enden hin verjüngen, können sie bei Mehrader-Kabeln als Ader-Verbindungen im Kabelzwickel in verhältnismäßig enger Packung weit auf die 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.

Die bei der erfindungsgemäßen Kabelverbindung im Vergleich zum Stan^i der Technik erzielten Vorteile hinsichtlich der Einfachheit des Aufbaues und der Herstellung wie auch hinsichtlich der Kleinheil der Abmessungen sind für die Praxis sehr bedeutungsvoll. Im Stand der Technik sind weder die erfindungsgemäß getroffenen konstruktiven Maßnahmen noch die damit erzielbaren wichtigen Vorteile beschrieben oder auch nur nahe-

Grundsätzlich sind bei der erfindungsgemäßen Kabelverbindung die beiden Feldsteuerungselemente kurzer als die Hälfte der Länge der gesamten fertigen Kabelverbindung (oder Aderverbindung im Fall einer Mehrader-Kabelverbindung). Die auf dem Leiterverbinder liegenden Enden der beiden Feldsteuerungselemente sind mit Ausfüllmaterial überbrückt. Bei Mehrader-Kabelverbindungen liegt bei den einzelnen Aderverbindungen das Ausfüllmaterial nur in mittleren Bereichen der Aderverbindungen, nicht aber in den besonders schlecht zugänglichen Zwickel-Bereichen; somit bereitet das Aufbringen des Ausfüllmaterials keine Schwierigkeiten, insbesondere ist es dadurch auch leicht möglich, in diesen·« mittleren Bereich das Ausfüllmaterial in Form eines Wickels vorzusehen, der im wesentlicher, mit Hochspannung-Isolierband hergestellt ist Man kann aber auch ebenso leicht in diesem Bereich ein Ausfüllmaterial vorsehen, das im wesentlichen aus härtbarer Vergußmasse, ggf. 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 Ringraum ausfüllt Man kann die Sicherheit gegen unerwünschtes Verschieben der Feldsteuerungselemerite noch dadurch erhöhen, daß die Abnahme des Außendurchmessers der Feidsteuerungselemente derart gewählt ist, daß das Ausfüllmaterial in dem gebildeten Ringraum zwischen den beiden Feldsteuerungsclementen einen stärker radial als tangential wirkenden Anpreßdruck ausübt.

Um von Leiter /u Leiter über den Verbinder eine Fcldglätlimg zu erreichen, hat jedes der beiden FeIdstcucrungselcmcnte in seinem verbinderseitigen Endabschnitt einen spaltfrei eingefügten hülscnförmigcn Einsatz, aus dauerelastischcm Leitmatcrial, der sich his auf die Ader-Isolierung erstreckt. Besonders bei verhältnismäßig kurzen Feldsteuerungsclementen kann es zweckmäßig sein, die Kontaktflächen zwischen den Einsiir/en und dem I.eiterverbinder dadurch zu vergrößern, dal) beide Einsätze aus den verbinderseitigen Enden der Fcldsteucriingsclcincnic vorstehen und sieh kontaktieren. Wenn sich diese vorstehenden Enden sugar überkippen, ergibt sieh der weitere Vorteil, daß beim Anis bringen des Ausfüllrnalcrials durch den dabei normalerweise angewandten Druck (/.. ü. beim I Iniwickcln eines llochspannungs-lsolierbandcs) die beiden Enden der Einsätze ringsum zusätzlich fest aufeinanilergepicl.it werden, so da!5 sowohl die iiieuMafiischc i-'ixicr·.!!™ ;'.!s auch die durchgehende Kontaktgabe mit dem Leiterverbinder verbessert sind.

Normalerweise sind bei Mchrader-Kabcln für elektrische Mittelspannungcn die einzelnen Adern jeweils mit einer äußeren leitenden oder nicdcrohinigen Leitschicht 2¹} verschen; Aderverbindungen zwischen derartigen Adern weisen dann zweckmäßig eine die äußere Leitschicht der Adern kontaktierende mindestens niedcrohmigc äubcre Umhüllung auf, um eine radiale Feldbegrcn/.ung über den ganzen Verbindungsbereich zu gcjo währleisten. Es ist daher /weckmäßig, daß die Feidsteuerungselemente auf der Außenseite des Hauptkörpers eine spaltfrci angefügte Mantclschicht aus diuicrclastischem Leitmatcrial aufweisen. Normalerweise bildet dann diese elektrisch leitende Mantelsehicht einen Vy Bestandteil der zuvor erwähnten elektrisch leitenden äußeren Umhüllung. In jedem Fall ist es besonders zweckmäßig, wcfm die äüikrs leitende Umhüllung eine Hülse aus dauerelastischcm Leiimaterial aufweist. Diese kann sehr einfach aufgebracht werden; so kann sie bcispiclswcise mit Vorteil in aufgerollter Form auf einem Adcr-Endc bereitgehalten und nach der Montage der Leiterverbinder und dem Positionieren der Feld.steucrungselcmente und dem Anbringen der Au.sfullmas.se über die Aderverbindung abgerollt werden. Es ist auch möglich, die Hülse aus dauerelastischem Leitniaierial in beidseitig aufgerollter Form auf dem Fcldstcuerungselement bereitzuhalten.

Die erfindungsgemäße Kabelverbindung läßt sich besonders leicht herstellen, wenn sie in Form eines Bausat- Vt /es zur Verfügung gestellt wird, der die erforderliche Anzahl von dauerelastischcn Feldsleucrungseleiru.-nten und ggfs. weitere erforderliche Teile wie z. B. Hochspannungs-lsolierband. aufgerollte Außcn-Umhüllungen aus dauerelastischem Leiimaterial usw. enthält.
Für die vorliegende Erfindung ist ersichtlich die Ausbildung der Feidsteuerungselemente bedeutsam; durch ihre Material-Bestandteile, Abmessungen und gestalliichen Merkmale wird im wesentlichen der Verlauf des elektischen Feldes im Bereich der Ader- und Kabelvcrbindung bestimmt. Die Feidsteuerungselemente können aus bekannten dauerclastischcn Werkstoffen bestehen, die einen niedrigen Druekverformungsresi nach DIN 53 517, Ausgabe Januar 1972, Blätter I und 2.aufweisen. Die erfindungsemäße Kabelverbindung bietet beson- Vt clcrc Vorteile bei Mchrader-Kabcln niii im Querschnitt sckioiTörmigen Adern (scktorförmigon Leitern und Ader-Isolierungen). Wenn die zu verbindenden Adern außerdem noch verdrillt sind, bleibt das ohne Einfluß auf

den festen Sii/ und die Wirksamkeit der Feldsteuerungselenicnle. weil jedes l-eldMiMierungselement nur auf einer Ader aufsitzt und sieh an seinem verjüngten vcrbinderscitigcn Ende leicht etwaigen Unregelmäßigkeiten des Verbinders anpassen kann, wie sie bei gegenseitiger Verdrehung von im Querschnitt sektorförmigcn Adern auftreten können.

In jedem Fall wird in den kritischen Zwickcl-Bcreichcn die Tcldvcrteilung praktisch allein von den mit bestimmter Form vorgefertigten dauerclastischen FeUI-sleuerungselemenicn bestimmt. Nur in dem mittleren Bereich der Aderverbindungen, wo die Adern am weitesten gespreizt sind und am meisten Plat/ /.ur Verfügung steht, ist /um Anbringen des Ausfüllmatcrials Handarbeit erforderlich. Das bcreitei dort keine Schwierigkeiten, und dort hat die Qualität des er/.iclten Arbeitsergebnisses keine störende Auswirkung auf die Feldsteuerungswirkung.

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

F i g. 1 eine teilweise aufgeschnittene schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Mehrlciicr-Kabelverbindung,

F i g. 2 eine ganz schemalischc, teilweise geschnittene Teildarstcllung zur Erläuterung geometrischer Zusammenhänge, und

F i g. 3 eine graphische Darstellung zur weiteren Erläuterung geometrischer Zusammenhänge.

Fig. 1 zeigt eine Mehradcr-Kabelverbindung zwischen zw ί mit einzelnen äußeren Leitschichten versehenen Dreiadcr-Mittelspannungs-Kabcln 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. i7 und eine die Aderisoiierung umgebende äußere Leitschicht 19 bzw. 21. Bei jedem Kabel sind die Adern von einer konzentrischen Abschirmung umgeben; in F i g. 1 ist nur bei dem Kabel 1 die Abschirmung 25, die über den abgesetzten Kabelmantel 23 zurückgebogen dargestellt ist, angedeutet. |ede Aderverbindung, so auch die dargestellte Aderverbindung 5, ist von einer feldsleuernden Umhüllung 27 unigeben, die sich an beiden Enden ein Stück weit auf der Aderisolierung 15 bzw. 17 dicht anliegend erstreckt. Die feldsteuerndc Umhüllung 27 enthält zwei vorgefertigte daucrclastische Feldsteuerungsclcmenle 29 und 31. Jedes Feldsteuerungselcment 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.

Jeder hülsenförmige Hauptkörper der erfindungsgemäßen Feldsteuerungselemente erstreckt sich zu seinem kabclseitigcn einen Fjide hin ein Stück weit auf einer Adcrisolicruug 15 bzw. 17 und endet dort mit allmählich abnehmendem Außendurchmesser. Zu ihren viTbindcrscitigen anderen Enden hin erstrecken sich die I hitipikörper ein Stück weil auf dem zugehörigen Leiterverbinder 37. der die beiden Leiter Π und 13 in tier 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. I soll gleichermaßen auch für diese Möglichkeit gelten.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform cnden die auf dem Leiterverbinder 37 liegenden Endabschnitte der Feldsteuerungselemente 29 und 31 mit abnehmendem Außendurchmesser; das Ausfüllmaterial 39 füllt den so gebildeten Ringraum aus. Man erkennt, daß die Abnahme des Außendurchmessers in den verbinderscitigen Eiiuausonniiten der Fe!dsteuerur!gEe!ement.e 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 2S und 31 haben in verbinderseitigen Endabschnitten spaltfrei eingefügte hülsenförmige Einsätze 41 bzw. 43 aus dauerelastischem

jo 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 7 bzw. 9 kontaktierende, elektrisch leitende äußere Umhüllung 45, die bei der dargestellten Ausführungsform aus einer Hü'.se aus dauerelastischem Leitmaterial besteht. Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform ist die die äußere Umhüllung bildende Hülse in aufgerolltem Zustand auf dem Ende der Ader 9 bereitgehalen worden. F i g. 1 zeigt diese Hülse in teilweise aberolltem Zustand.

Die Herstellung der dargestellten Kabelverbindung ergibt sich ohne weiteres aus F i g. 1 in Verbindung mit der voranstehenden Beschreibung. Zunächst werden an

so beiden Kabelenden die Kabelmantel 23 und die Abschirmungen 25 ein Stück weit abgesetzt; 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 Ausführungsbeispiet weniger als halb so lang

bo 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 Enden der Leiter 11 bzw. 13 mittels des Verbinders 37 miteinander elektrisch leitend verbunden. Sodann werden die Feldsteuerungseiemente 29 und 31 aus den aufgeschobenen Bereitschaftspositionen in die in F i g. 1 dargestellten Endpositionen geschoben, in weichen 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 anliegt. Dank ihier Dauerelastizität schmiegt sich die äußere Umhüllung 45 abdichtend sowohl an die Abschirmungen IS₁ 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 dei 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 FeId-J Steuerungselemente 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 werden; in diesem mittleren Bereich hat aber die Qualität des Arbeitsergebnisses nur einen vernachlässigbaren Einfluß auf die erzielte Feldsteuerungscharakteristik. In den wichtigen kabelseiligen Endbereichen der Aderverbindungen wird die FcIdsteuerungswirkung genau in der gewünschten Weise von den vorgefertigten Feldsteuerungselementen 29,31 bestimmt. Dadurch ist die elektrische Sicherheit in jedem Fall gewährleistet.

Man erkennt aus F i g. 1 ferner ohne weiteres, daß bei der dort dargestellten Ausführungsform, bei der die in den verbinderseitigen Endabschnitten der Feldsteucrungselemente 29,31 spaltfrei eingefügten hülsenförmigen Einsätze 41 und 43 aus Leitmaterial sich bis auf die jeweils zugeordnete Aderisolierung 15 bzw. 17 erstrekken, die Spalte zwischen dem Verbinder 37 und den benachbarten Enden der Aderisolierungen 15 und überbrückt werden, so daß diese Spalte keine störenden Inhomogenitäten des elektrischen Feldes in dem Isoliermantel 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 34 85 935 bekannt.

Weiter zeigt Fig. 1, daß die erfindungsgemäße Kabelverbindung gleichermaßen für verschieden lange Verbinder 37 verwendbar ist Bei sehr kurzen Verbindern kann es vorkommen, daß sich die Einsätze 41, 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 Feldsteuerungselemenl und dem Ausfüllnnttcrinl 39.

l-'ig. 2 erliuiteii diis in vereinfachter Weise nut den gleichen Hc/.ugs/.eiehen wie in I' i g. 1, jedoch unter Voranstellung der Ziifcr 2. Dargestellt ist ein Teil eines

daiierelasiischcn Feldstcuerungselemcnts 2.31. das dem Feldstcucningsclcment 31 der F i g. 1 entspricht. Wieilcr überbrückt eine innere hülscnfömiige Einlage 24.3 den Spalt 253 /wischen 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 Spult keine Rolle spielt. Die äußere Gren/Ila ehe 255 am vcrbindcrsciligcn Ende des Fcldsieucrun.üselemcnts 231 ist so geformt, daß sowohl die radiale I-Vidstärke in dem Fclclsleuertingsclemenl 231 uik! dem an-

t-, schließenden Ausfiillmalcrial 239 als auch die in Jer Grenzfläche 255 liegenden l'elclvekloren unterhalb gewünschter Grenzwerte liegen. In F i g. 2 bedeutet Vilen von der Achse 257 aus gemessenen Radius des Feld sirn.-nirur.sdemcnts 231 an der Stelle X, wobei X eine in

Richtung"der Achse 257 verlaufende Orlskoortlinule he deutet, die vom kabclseiligen linde 259 des mit vollem Durchmesser R., ausgeführten Abschnittes des Hauptkörpers 235 des Fcldsteucrungsclcments 231 aus gemessen wird. Die Konusform des verbinderseitigen V.n-

des eines Fcldsteiiertingsclcmenis laßt sich als Beziehung zwischen der Axialkoordinate X und Radialkoorclinatc Ynach der bekannten Formel

In

R₁

bestimmen.

Darin bedeuten U_n die Betriebsspannung zwischen dem Leiter 213 und der äußeren Leitschicht 267. und E, den zulässigen Höchstwert der Axiai-Feidsiärkc an iler Oberfläche des im Durchmesser verjüngten verbinderseitigen Endabschnitls 261 des Hauplkörpers 235. In F i g. 2 ist durch einen Pfeil 263 die Komponente dieser Axialfeldstarke tangential zur Grenzfläche 255 (die sogenannte Tangentialfeldstärkc) angedeutet. Der erwähnte Höchstwert Ei. soll normalerweise nicht über etwa 10⁴ V/cm, vorzugsweise nicht über 300 V/mm, liegen.

Fig.2 zeigt ferner, daß das kabelseitige Ende der leitenden Hinlage 243 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 «.τ-Borda-Profil«. Diese Maßnahmen sind an sich ebenfalls bekannt.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 weist das FeIdsteuerungselement 231 auf der Außenseile des Hauplkörpers 235 eine spaltfreie angefügte Mantclschichi 267 aus dauerclastischem Leitmaterial auf. Die Mantclschicht 267 erstreckt sich natürlich nicht über den sich verjüngenden verbinderseitigen Endabschnitt 261. bo F i g. 3 zeigt in einer im Vergleich zu F i g. 2 spiegelbildlichen Darstellung einen nach der obigen Formel errechneten Verlauf des Außendurchmessers (Radialkoordinate) Y im verbinderseitigen Endabschnitl 261 des Hauplkörpers 235 der Fig.2 mit R, = 19 mm und R, = 115 mm (Dicke der Einlage 243 = 15 mm) Tür ein Drehstrom -Erdkabel mil 12/2OkV Netzspannung und eine maximale Tangcnliiilieldslfirke (Vektor 26.3 der I" i g. 2) von JOO V/mm.

Man erkannt, dab der sieh so ergebende Verlauf des Außendurchmcssers Y auch die erwünschte Folge hat, daß die beim Aufbringen des Ausfüllmaterials (vgl. 239 in F i g. 2) auftretenden Kräfte auf den Endabsehnitt 261 (F : g. 2) des I lauplkörpers 235 (F' i g. 2) mehr radiale als ^r, axiale Komponenten haben und so das betreffende Feldsteucrungselcment durch festeres Anpressen gegen unerwünschte axiale Verschiebungen siehern.

Der in der vorstehenden Beschreibung verwendete Begriff »l.eitmaterial« für ilauerelusiisehe Werkstoffe, die für die äußere Umhüllung 45 und die innere F-linlage 41, 43 verwendbar sind, soll solche Werkstoffe bezeichnen, die eine für die beschriebenen '/.wecke ausreichende elektrische Leitfähigkeit besitzen. Derartige Werkstoffe sind an s'ch bekannt. Rs kann sich dabei insbeson- ii (lere um mit Ruß oder anderen leitenden Füllstoffen versetzte elastomere Zusammensetzungen handeln, die spezifische Leitfähigkeiten von mehr als etwa IO ⁴S/ cm haben: sie können überall dort eingesetzt werden, WO lediglich ein LudungS- VT\c\ Sniinnnnusniixi'loirh rnil 7n geringstem SiromfluB beabsichtigt ist, also beispielsweise auch als iiußei 2 Lcitschichten 19, 21 für die Adern 7 und9(Fig. 1).

Hierzu I Blatt Zeichnungen

b^r,

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Kabelverbindung für Mitteispannungskabei, die jeweils einen Leiter, eine diesen umgebende Isolierung und vorzugsweise eine die Isolierung umgebende äußere Leitschicht aufweisen und deren Leiter durch einen Leiterverbinder elektrisch miteinander verbunden sind, mit einer den Leiterverbinder umgebenden feldsteuernden Umhüllung, die sich an beiden Enden ein Stück weit die Isolierung entlang und an dieser dicht anliegend erstreckt, wobei 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 bestehendenjeSiktrischen Feldes gewählt sind, und der zu seinem kabeiseitigen einen Ende hin Sich ein Stück weit die Isolierung entlang erstreckt und dort mit allmählich abnehmendem Durchmesser endet, und zu seinem verbinderseitigen anderen Ende hin ein Stück weit den Leiterverbinder übergreift, wobei ferner ein sich von einem verbinderseitigen Endabschnitt eines Feldsteuerungselements bis auf die Isolierung (15) erstreckender hülsenförmiger Einsatz (41) aus elektrisch leitendem Material vorgesehen ist, der vorzugsweise aus dem verbinderseitigen Ende des Feldiieuerungselements (29) vorsteht, und wobei vorzugsweise das Feldsteuerungselement (231) auf der Außenseite des Hauptkörpers (235) eine spaltfrei angefügte Maatelschicht (267) aus dauerelastischem Leitmaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Feldsteuerungselemente (29, 31) einen Einsatz (41, 43) aufweist, daß jeder Einsatz (41,43) von einer in das Feldsteuerungselement (29,31) spaltfrei eingefügten Schicht aus dauerelastischem Leitmaterial gebildet ist, und daß die verbinderseitigen Enden der beiden Feldsteuerungselemente (29, 31) unter Anpassung an etwaige Unregelmäßigkeiten auf dem Leiterverbinder (37) liegen und mit elektrisch isolierendem Ausfüllmaterial (39) überbrückt sind.

2. Kabelverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Feldsteuerungselemente (29,31) kürzer als die Hälfte der Länge der gesamten fertigen Kabelverbindung ist.

3. Kabelverbindung nach 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. Kabelverbindung 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. Kabelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausfüllmaterial (39) im wesentlichen aus einem mil Hochspannungs-Isolierband hergestellten Wickel besteht.

6. Kabelverbindung nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß das Ausfüllmaierial (39) im wesentlichen aus erhärtbarer M;isse hergestellt ist.

7. Kabelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Einsätzen, die aus den vcrbinderzeitigen Enden der Feldsteuerungselcmentc vorstehen, dadurch gekcnnzeichneit, -daß die vorstehenden Bereiche der Einsätze sich überlappen.

8. Kabelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kabeseitigen Enden der Einsätze (243) mit abgerundeten Kanten (265) versehen sind.

9. Kabelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für Kabel, deren Isolierung eine äußere Abschirmung aufweist, dadurch gekennzeiehnet, daß die Kabelverbindung eine sich zwischen den Abschirmungen (19, 21).der miteinander verbundenen Knbel erstreckende und diese elektrisch verbindende und die Feldsteuerungsclemente und -das Ausfüllmaterial einschließende elektrisch leitende äußcre Umhüllung (45) aufweist.

10. Kabelverbindung nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß die äußere leitende Umhüllung (45) eine I lülse aus dauerelastischcm Leitmaterial aufweist.

II- Kabelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anwendung als Aojrvcrbindung in einer Mchradcr-Kabelverbindung.

12. Kabelverbindung nach einem der vorhcrgchenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie in die /u ihrer Herstellung erforderlichen Teile zerlegt in Form eines Bausatzes vorgesehen ist.