DE3149048C2

DE3149048C2 - Anordnung zum Verbinden von Kabeln

Info

Publication number: DE3149048C2
Application number: DE19813149048
Authority: DE
Inventors: Roland 7000 Stuttgart Kaiser; Wolfgang Dipl.-Ing. 4040 Neuss Märtin
Original assignee: Kabel- und Lackdrahtfabriken 6800 Mannheim De GmbH; Kabel- und Lackdrahtfabriken 6800 Mannheim GmbH
Current assignee: Suedkabel GmbH
Priority date: 1981-12-11
Filing date: 1981-12-11
Publication date: 1989-03-16
Also published as: DE3149048A1; CH657943A5

Abstract

Anordnung zum Verbinden von Kabeln mit einem hülsenförmigen Preßverbinder (5) für die Leiter (1), wobei der Preßverbinder (5) aus einem Werkstoff auf Aluminiumbasis mit einer Festigkeit von mindestens 12 kg/m ↑2 besteht und das Verhältnis vom Innendurchmesser (d ↓i) des Preßverbinders (5) im nicht gepreßten Zustand zum Außendurchmesser (L) des Leiters (1) im Bereich 1,03 bis 1,08 und das Verhältnis der Querschnittsfläche des Preßverbinders (5) zu der des Leiters (1) im Bereich zwischen 0,8 und 1,2 liegt.

Description

a) Der Verbinder für die zu verbindenden Leiter (1) 1st eine diese umfassende Hülse (5) aus einem Werkstoff mit einer Festigkeit von mindestens 12 kg/mm²;

b) das Verhältnis von Innendurchmesser d, der Hülse (5) Im nicht gepreßten Zustand zum Außendurchmesser L des Leiters (1) liegt Im Bereich 1,03 bis 1,08;

c) das Verhältnis der Querschnittsfläche der Hülse (5) zu der des Leiters (1) liagt Im Bereich zwischen 0,8 und 1,2.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (S) aus einer hochfesten Aluminiumlegierung besteht mit je etwa 0,3 bis 1,3* Magnesium und Silizium, Insbesondere aus E-AlMgSi 0,5.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (5) aus einem zylindrischen JüJrper besteht, In welchem von beiden Stirnseiten Bohrungen bzw. Aussparungen gleicher Länge einspracht sind, wobei der verbleibende Steg (5.2) eine Dicke Im Bereich von 10 bis 25 mm aufweist. Insbesondere 12 bis 18 mm.

4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß etwa in der Mitte der Hülse (5) ein Bund (S.l) vorgesehen ist, dessen Außenfläche an der schwachleitenden Einlage (6) der Muffe (7) anliegt.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (S) mit einem anderen Leitmaterial, Insbesondere Zinn, beschichtet 1st.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der QuerschnlttsP.äche der Hülse (S) zu der des Leiters (1) im Bereich zwischen 0,8 und 1,0 Hegt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Verbinden von Kabeln, Insbesondere Hochspannungskabein mit mindestens einem verdlc: Leten Aluminlum-Lelter und wahlweise einer auf diesen Leiter aufgebrachten leitenden Schicht sowie einer diese umfassenden Isolierung, mit einem hülsenförmigen metallischen Preß verbinder für die Leiter der beiden zu verbindenden Kabel bzw. Kabeladern und eine über diese geschobenen Muffe mit einer Innenliegenden Einlage aus leitfähigem Material.

Eine solche Anordnung ist z. B. aus der DE-OS 29 13 152 bekannt.

Soweit der Durchmesser der über die Enden der beiden Kabel geschobenen Muffe sich Über deren Länge nicht verändert, Ist der für die Verbindung der beiden Leiter In radialer Richtung zur Verfügung stehende Raum für den Verbinder der beiden Leiter durch den Innendurchmesser der Muffe In radialer Richtung begrenzt. Die Abmessungen von Kabeln, z. B. Kabel mit Isolierung aus thermoplastischem oder vernetzten! Polyäthylen für Spannungen von 6 bis 2OkV, sind durch die VDE-Bestlmmungen 0273/10.81 festgelegt und betragen z. B. die In der Tabelle angegebenen Werte. Die Verbindermaße der rechten Spalte sind den bisher üblichen Werksnormen entnommen für Preßverbinder E-Al 99,5.

Leiter- Lelter-0 0 der Isolierung 0 der Isolierung Verbinder- Querschnitt 6/1OkV 12/20 kV Außen-0

[mm¹) [mm] [mm] [mm] [mm]

70	9,9	17,7	21,9	18
150	14,5	22,3	26,5	25
300	20,6	28,4	32,6	34

Wie man aus dieser Tabelle ersieht, sind, da die Stärke der Isolierung nur von der Spannung, nicht aber vom Leiterdurchmesser abhängig Ist, Aufschiebemuffen bei Kabeln für eine Spannung von t/10 kV praktisch überhaupt nicht und bei Spannungen von 12/20 kV nur bis zu einer Querschnittsfläche von 150 mm² ausführbar, da der Außendurchmesser des Verbinders ansonsten radial zu stark aufträgt. In diesen Fällen, in denen also die Muffe nicht über die Verblnderhülse geschoben werden kann, hilft man sich bisher bekanntermaßen dadurch, daß man den Muffenkörper mit entsprechend vergrößertem Innendurchmesser vorsieht und Im Endbereich der Muffe zwischen dieser und dem Isolierten Kabel Zwischenringstücke einbringt (vgl. Prospekt der belgischen Firma Amerace N.V., Elastlmold Division, Verbindungsmuffe Typ »25OS«). Das Benötigen dieser Einsatzteile und die Möglichkeit, daß ein weiterer Ringspalt als mögliche Schwachstelle entsteht, sollte aber vermieden werden.

Abgesehen davon sollten die heute Insbesondere auch für Kabel mit kleineren Durchmessern benutzten, zum Teil materlalbedlngt überproportionierten Preßverbinderhülsen verbessert werden, da sie unnötig viel Material

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erfordern und eine Verzerrung der elektrischen Verhältnisse schaffen können.

Der Erfindung Hegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Verbinden von Kabeln der eingangs genannten Art anzugeben, bei der der Materialelnsatz und die Abmessungen, Insbesondere auch für den Preßverbinder, optimiert sind, wobei der Außendurchmesser der Preßverblnderhülse auch noch im Bereich relativ großer Leiterquerschnittsflächen (bei 10 kV bis 240 mm², bei 20 und 30 kV bis 550 mm²) kieiner oder maximal 5 gleich dem Außendurchmesser der Isolierung sein soll. Dabei sollen solche Preßhülsenverbinder dennoch ihre Funktion als Stromverbinder einwandfrei erfüllen können, d. h. die Übergangswiderstände sollen entsprechend gering, die Erwärmung durch Stromwärmeverluste beim Stromdurchgang entsprechend begrenzt und ausreichende mechanische Festigkeit und Formbestängigkelt gesichert sein.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei der eingangs beschriebenen Anordnung erfindungsgemäß in der Anwendung der folgenden Merkmale:

a) Der Verbinder für die zu verbindenden Leiter ist eine dies umfassende Hülse aus einem Werkstoff mit einer Festigkeit von mindestens 12 kg/mm²;

b) das Verhältnis von Innendurchmesser d, der Hülse im nicht gepreßten Zustand zum Außendurchmesser L des Liters Hegt im Bereich 1,03 bis 1,08;

c) das Verhältnis der Querschnittsfläche der Hülse zu der des Leiters liegt im Bereich zwischen 0,8 und 1,2.

AGders ausgedrückt berechnen sich die Maße der Preßhülse nicht mehr nach der Werksnorm mit z.B. 9,8mm Innendurchmesser (rf,.) und 16mm Außendurchmesser (rf„) für 50 mm² Leiterquerschnitt A und IQ entsprechenden Wertepaaren 11,2/18 mm bei A = 70 mm², 13,2/22 mm bei A = 95 rr.*n², 14,7/22 mm bei A = 120 mm². 16.3/25 mm bei A = 150 mm², 21/32 mm bei A = 240 mm² usw., sondern nach folgenden Beziehungen:

(1) rf,=/, χ L wobei d, der Innendurchmesser der Hülse, L der Durchmesser des Aluminiumleiters und /, ein Wert zwischen 1,03 und 1,08 Ist, dessen Festlegung im genannten Bereich im konkreten Fall von der Art und Aufsprelzung des Leiters, der Oberflächenqualität der Hülseninnenfläche und der evtl. in die Hülse einzubringenden Menge an Preßhilfsmassen und dgl. abhängt, ansonsten aber zur jeweils minimal möglichen Größe tendieren soll.

2) (rf„² - rf,²) =/, χ L¹

wobei rf„ der Außendurchn;esser und rf, wiederum der Innendurchmesser der Hülse, L der Durchmesser des Aluminiumleiters und/₂ ein Faktor Im Bereich von 0,8 bis 1,2, bevorzugt 0,8 bis 1,0 Ist, dessen Festlegung Im genannten Bereich sich Im konkreten Fall nach den mechanischen und elektrischen Eigenschaften des Preßhülsenmaterials, den radialen Abmessungen der Isolierschicht bzw. des Muffenkörpers und damit etwa gegebenen Grenzwerten für den Wert rf„ richtet, wobei jeweils die Wahl minimal möglicher Werte bevorzugt Ist.

Die dabei erhaltenen Werte für rf, und rf„ weichen erheblich von den bisher bekannten Weiten für die Gestaltung der Preßverbinder ab, insbesondere im Fall größerer Leiterquerschnitte, wo die angestrebten Voneile 4& (Platz- u"d Material-Ersparnis, einteiliger schlanker Aufschiebemuffenkörper, homogene elektrische Verhältnisse) voll zur Wirkung kommen.

Diese Anordnung kommt insbesondere ohne Zwischenstücke bzw. Zwischenringe aus, d. h. die Innenfläche des aufgeschobenen Muffenkörpers liegt direkt auf der vom Außenmantel befreiten Kabellsollerschlchf auf.

In zweckmäßiger Welse dient als Werkstoff für die zylindrische Hülse des Verbinders eine hochfeste Aluminlumleglerung mit je etwa 0,3 bis 1,3% Magnesium und Sllfzlum, Insbesondere der Werkstoff K-AlMgSi 0,5, jeweils 'm weichgeglühten Zustacd, da andernfalls die Verformbarkeit In der Regel für die Verpressung nicht ausreicht bei den genannten Legierungen. Auch ähnlich zusammengesetzte Werkstoffe mit zusätzlichen Anteilen an Mangan, ζ. B. 0,4 bis 1%, können sich empfehlen. Hier wird trotz der verringerten Wandstärke der Hülse eine ausreichende Anpreßkraft auf die zu verbindenden Leiter ausgeübt, wobei die Übergangswiderstände auf einen sehr kleinen Won gebracht werden. Die hohe Leitfähigkeit des Verbinder-Werkstoffes reduziert außerdem die Erwärmung beim Stromdurchgang erheblich.

Bei einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der Erfindung 1st vorgesehen, daß die Hülse aus einem zylindrischen Körper besteht, In welchem, In an sich bekannter Welse (vgl. z. B. DE-PS 10 92 085) von beiden Stirnseiten Bohrungen bzw. Aussparungen gleicher Länge eingebracht sind, wobei der verbleibende Steg eine Dicke Im Bereich von 10 bis 25 mm aufweist, Insbesondere 12 bis 18 mm. Hierdurch Ist sichergestellt, daß öle beiden Leiterenden In gleichen Längen In den Verbinder eingeschoben werden, so daß sich eine einwandfreie Muffenlage ergibt. Von besonderer Bedeutung ist darüber hinaus die Masse des zwischen den Bohrungen verbleibenden Materialsteges. Bei richtiger Dimensionierung wird hler die Stromdichte und damit die Wärmebelastung erheblich herabgesetzt, was für die beidseitig angrenzenden Bereiche der Hülse eine vorteilhafte thermlsehe Entlastung bedeutet. Bisher benutzte Stegdicken von etwa 4 bis 5 mm erfüllen diese Funktion nicht.

Im übrigen kann sich die Länge der im Rahmen der Erfindung benutzten Preßverbinderhülsen nach den bisher bekannten Werksnormen für zugentlastete Verbinder richten.

Bei einer Anordnung, bei welcher der Durchmesser der Hülse des Verbinders kleiner Ist als der Innendurchmesser der Muffe, Ist In der Mitte der Hülse vortellhafterweise ein Bund bzw. eine radiale Aufdickung oder dgl. vorgesehen, deren Außenfläche an der schwachleitenden Einlage der Muffe anilcgt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung lit vorgesehen, daß die Hülse mit einem hochleltfählgen Werkstoff, z. B. Zinn, beschichtet ist. Eine solche Ausführung weist eine weitere Herabsetzung des Übergangs-

Widerstandes auf.

Ein A'jsfQhrungsbelspiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt

einen Schnitt durch eine Anordnung nach der Erfindung längs des Kabels einschließlich Preßverbinder.

In der Figur sind mit 1 die aus Aluminium großer Reinheit bestehenden Leiter bezeichnet, auf die eine Übliche leitende Schicht 3 aufgebracht 1st; diese ist ebenso wie die darauf befindliche Isolierung 4 kurz vor Eintritt in die Hülse abgesetzt. Der Durchmesser des Leiters Ist mit L bezeichnet. Auf die Isolierung 4 Ist Im linken und rechten Anschlußbereich außerhalb des gezeichneten Bereichs ggf. unter Zwischenlage einer äußeren Leitschicht und eines metallischen Kabelschirmes der Kabelmantel aufgebracht. Der Durchmesser der Isolierung 4 Ist mit K bezeichnet. Als Werkstoff für die Isolierung 4 Ist ein thermoplastisches oder vernetztes Polyäthylen und für den Außenmantel PVC oder thermoplastisches bzw. vernetztes Polyäthylen vorgesehen. Über die Außenfläche der Isolierung 4 1st unmittelbar eine die Verbindung abdeckende rohrförmlge Muffe 7 geschoben, deren Innenfläche eine schwachleitende Schicht 6 aufweist. Die Muffe 7 besteht bevorzugt aus Silikonkautschuk, die schwachleitende Schicht 6 Ist angeformt und enthält Graphit.

Die Form der Preßverbinderhülse S wird aus der Figur deutlich ersichtlich. Beidseitig sind gleich tiefe Bohrungen eingebracht. Der Außendurchmesser der Hülse 1st mit d_a und der Innendurchmesser der Bohrung bzw. Aussparung mit d, bezeichnet. Die Hülse 5 1st mit einem Material hoher Leitfähigkeit, z. B. Zinn, beschichtet, wodurch die Übergangswiderstände nochmals herabgesetzt werden. In der Mitte der Hülse S Ist weiterhin ein umlaufender Bund 5.1 vorgesehen, dessen Durchmesser dem Innendurchmesser der Muffe 7 bzw. deren halbleitenden Innenschicht 6 entspricht, so daß - falls der Durchmesser der Hülse S kleiner Ist als der Innendurchmesser der Muffe 7 - die Hülse 5 In der Muffe 7 zentriert und eine Potentlalverblndung mit der halbleitenden Schicht 6 hergestellt Ist. In der Höhe des Bundes befindet sich der Steg S.2, der eine ausreichende

Dicke In Richtung der Längsachse aufweisen muß. Die Hülse Ist Im unverpreßten Zustand gezeichnet. Je nach Leiterdurchmesser sind auf jeder Seite z. B. 4 oder mehr Pressungen vorgenommen. Es versteht sich, daß die Hülse nicht nur aus dem vollen Werkstoff (Rundstabmaterlal).. sondern z. B. auch durch Fließpreßtechnik

hergestellt werden kann.

Die weiteren, nicht näher beschriebenen Teile der Gesamtanordnung sind an sich bekannt, so daß sich Ihre

nähere Beschreibung erübrigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Verbinden von Kabeln, insbesondere Hochspannungskabeln mit mindestens einem verdichteten Aluminium-Leiter (1) und wahlweise einer auf diesen Leiter aufgebrachten leitenden Schicht (3) sowie einer diese umfassenden Isollerung(4), mit einem hülsenförmigen metallischen Preßverbinder (5) für die Leiter (1) der beiden zu verbindenden Kabel bzw. Kabeladern und eine über diese geschobenen Muffe (7) mit einer innenllegenden Einlage (6) aus leitfählgem Material auf Aluminiumbasis, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: