DE3533509C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kabelendverschluß für elektrische Hochspannungskabel mit einer extrudierten äußeren Leitschicht über der Isolierung, bestehend aus einer radial außen über der Isolierung angeordneten feldsteuernden ersten Schicht mit linearer Spannungscharakteristik sowie einer darüber angeordneten, die erste Schicht wenigstens teilweise überdeckenden, zweiten feldsteuernden Schicht mit nicht-linearer Spannungscharakteristik.

Zur elektrischen Entlastung in Bereichen erhöhter elektrischer Feldstärke an Hochspannungsanordnungen, wie beispielsweise elek­ trischen Kabeln für Übertragungsspannungen von 10 kV und darüber, ist es bereits bekannt (EP 01 21 986 A1) in dem betreffenden Bereich zwei einander überlappende Schichten aus elektrisch gegenüber der Isolierung leitfähigerem Material vorzusehen, wobei sich die Wechselstromimpedanzen dieser beiden Schichten grund­ sätzlich voneinander unterscheiden. Läßt sich das Verhältnis des jeweiligen Wechselspannungswertes zu dem in dem gewählten Mate­ rial aufgrund dieser Spannung fließenden Strom als eine Gerade darstellen, spricht man von einem Material mit linearer, anderen­ falls von einem solchen mit nicht-linearer Spannungscharakteristik. Eine solche Anordnung hat sich als vorteihaft erwiesen für die Montage von Endabschlüssen für elektrische Kabel, bei denen durch Unterbrechung der äußeren Leitschicht bzw. einer Kupferabschirmung am Leiterende abhängig von der Betriebs- oder Nennspannung des Kabels ein starkes elektriches Feld auftritt, das zu elek­ trischen Entladungen in diesem Bereich und damit zur Beschädi­ gung oder Zerstörung der Kabelisolierung führen kann. Für solche Fälle reicht es nämlich nicht aus, entsprechend einer anderen bekannten Anordnung (DE-GM 6 609 658) im an den abgesetzten Kabelmantel anschließenden Bereich über der Abschirmung aus leitfähigen Gewebebändern mit darüber befindlicher Kupferband­ bewicklung einen leitfähigen Schrumpfschlauch anzuordnen. Denn dieser Schrumpfschlauch, der mit seiner überwiegenden Länge gerade in dem entscheidenden Bereich zum Kabelende hin unmittel­ bar auf der Isolierung aufliegt, ist nicht in der Lage, gleich­ zeitig im Sinne einer Leitschicht mit linearer und nicht­ linearer Spannungscharakteristik feldsteuernd zu wirken.

Bei der Montage von Endabschlüssen an elektrischen Kabeln ist das Ende der äußeren Leitschicht immer ein Schwachpunkt, der einer besonderen Behandlung bedarf. Ein sich im Bereich des Endabschlusses an die äußere Leitschicht anschließendes Feld­ steuerelement muß guten, hohlraumfreien Kontakt zur Isolierung am Ende der extrudierten Leitschicht erhalten, der auch durch Lastzyklen nicht schlechter werden darf, um Teilentladungen und darauf folgende Durchschläge zu vermeiden. Dies läßt sich durch Abschrägen der Leitschichtkante oder durch Auftragen von Leitlack oder ähnlichem erreichen. Da diese Arbeitsgänge jedoch aus Gründen der Betriebssicherheit sorgfältig durchzuführen sind, auf der anderen Seite auf der Baustelle jedoch unter oft rauhen Bedingungen gearbeitet werden muß, sind Fehler am End­ verschluß nicht immer auszuschließen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Montage der Endabschlüsse und deren Aufbau zu vereinfachen und gleich­ zeitig die Montage betriebssicher zu gestalten.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die erste Schicht mit linearer Spannungscharakteristik durch die äußere Leitschicht des Kabels selbst gebildet wird. Dadurch übernimmt das Kabel im Bereich des Endabschlusses selbst Steuerfunktionen, die Feldsteuerung ist im Kabel integriert. Eine solche Konstruktion vermeidet die genannten elektrischen Schwachstellen am Leitschichtende, an Aufbauelementen für den Endabschluß wird eingespart. Durch die Verringerung der zusätz­ lich benötigten Aufbauelemente wird die Montage an der Bau­ stelle vereinfacht, sie wird auch betriebssicherer.

Bei der Endverschlußmontage sind der Mantel, die Schirmdrähte sowie die leitfähigen Bänder im Kabelaufbau, wie bisher auch, einfach zu entfernen. Zurück bleibt die feldsteuernde äußere Leitschicht, die ggf. vom Kabelende her etwa zur Hälfte der abgesetzten Länge von der Isolierung abgeschält wird. Darüber wird dann in Weiterführung des Erfindungsgedankens lediglich noch ein vorzugsweise kriechstromfester Schrumpfschlauch mit einer Innenbeschichtung aus einem Material mit feldstärkeab­ hängigem Widerstand und nicht-linearer Spannungscharakteristik montiert.

In Durchführung der Erfindung hat es sich ferner als vorteil­ haft erwiesen, wenn der elektrische Widerstand der äußeren Leit­ schicht des Kabels von den bisher üblichen Werten im Bereich von 10¹-10⁵ Ω · cm auf Werte von etwa 10⁷-10⁹ Ω · cm angehoben wird. Dies sind Werte, die eine zuverlässige Steuerung der elektrischen Feldstärke im Endverschlußbereich gestatten.

Der über der äußeren Leitschicht angeordnete, an seiner Innen­ fläche mit der zweiten feldsteuernden Schicht versehene Schrumpf­ schlauch kann ein bekannter strahlenvernetzter Schrumpfschlauch sein. Soll ein solcher Schrumpfschlauch aber auch noch speziell kriechstromfest sein, wird man vorteilhaft den Schrumpfschlauch aus einem nach Aufpropfen von ungesättigten Organosilanen feuchtigkeitsvernetzten Material herstellen. Hierdurch ist es nämlich möglich, die die Kriechstromfestigkeit des Schrumpf­ schlauchmaterials bewirkenden Zusätze, wie Metalloxide, Karbide und dergl., einzeln oder in Kombination, in eine über die Schlauchlänge und den Schlauchquerschnitt gleichmäßig ver­ netzte Polymermatrix einzubinden. Die gleichmäßige Vernetzung führt zu einem gleichmäßigen Rückschrumpf des Schrumpfartikels bei Wärmezufuhr, wobei die feste Einbindung der Metalloxide, Karbide und dergl. zu einer gleichmäßigen Verteilung dieser für die Kriechstromfestigkeit maßgeblichen Teilchen gerade auch im geschrumpften, d. h. betriebsfertigen Zustand des Schrumpfschlauches führt. Somit ist durch den Einsatz der sog. Feuchtigkeitsvernetzung für die angesprochenen Zwecke eine Verbesserung der elektrischen Eigenschaften zu erwarten, denn die bei der Ausformung der Schrumpfartikel eingestellte Mengen­ verteilung der Zusätze pro Volumeneinheit ändert sich während der Aufweitung nach der Vernetzung und Rückschrumpfung für den Betriebszustand nicht mehr.

Als zweckmäßig hat es sich in diesem Zusammenhang ferner er­ wiesen, wenn das Material des die zweite feldsteuernde Schicht tragenden Schrumpfschlauches ein lineares Polyethylen oder eines seiner Copolymere ist. Die mechanischen Eigenschaften, wie z. B. Abriebfestigkeit, Wärmeformbeständigkeit, Kältebe­ ständigkeit usw., lassen sich auf diese Weise verbessern, ab­ gesehen von der günstigeren Herstellung, da bei geringeren Silan- oder Peroxidmengen zum Zwecke der anschließenden Feuchtig­ keitsvernetzung nach dem Pfropfvorgang der Vernetzungsprozeß auch bei geringsten Feuchtigkeitsmengen z. B. Luftfeuchtigkeit, beschleunigt abläuft.

Die Erfindung sei an Hand des in der Figur als Ausführungsbei­ spiel dargestellten Endabschlusses näher erläutert.

Der Leiter 1 des Hochspannungskabels ist von der Isolierung 2 z. B. aus einem vernetzten Polyethylen umgeben, zwischen Leiter­ oberfläche und Isolierung 2 befindet sich die innere Leit­ schicht 3, zur Abschirmung dient die auf die Oberfläche der Kabelisolierung 2 aufextrudierte sog. äußere Leitschicht 4. Diese äußere Leitschicht 4, in ihrem elektrischen Widerstand z. B. auf etwa 10⁸ Ω · cm angehoben, stellt im Bereich des Endabschlusses die erste feldsteuernde Schicht mit linearer Spannungscharakteristik dar. Sie wird überdeckt von der zweiten Schicht 5, die in bekannter Weise die innere Beschichtung des vorzugsweise kriechstromfesten Schrumpfschlauches 6 bildet, der alle feldsteuernden Schichten überragt und mit seinem einen Ende im geschrumpften Zustand auf der Isolierung 2 und mit seinem anderen Ende auf dem Kabelmantel 7 dicht und fest auf­ liegt.

Claims (5)

1. Kabelendverschluß für elektrische Hochspannungskabel mit einer extrudierten äußeren Leitschicht über der Isolierung, bestehend aus einer radial außen über der Isolierung ange­ ordneten feldsteuernden ersten Schicht mit linearer Span­ nungscharakteristik sowie einer darüber angeordneten, die erste Schicht wenigstens teilweise überdeckenden zweiten feldsteuernden Schicht mit nicht-linearer Spannungscharakteristik, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht mit linearer Spannungscharakteristik durch die äußere Leitschicht (4) des Kabels selbst gebildet wird.

2. Endverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Leitschicht (4) der Kabelisolierung einen elek­ rischen Widerstand im Berech 10⁷-10⁹ Ω · cm aufweist.

3. Endverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die zweite Schicht (5) mit nicht-linearer Spannungs­ charakteristik in an sich bekannter Weise an der Innenfläche eines beide Schichten überdeckenden Schrumpfschlauches (6) angeordnet ist.

4. Endverschluß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpfschlauch (6) aus einem Aufpropfen von unge­ sättigten Organosilanen feuchtigkeitsvernetzten Material besteht.

5. Endverschluß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein lineares Polyethylen oder eines seiner Copolymere ist.