DE3789141T2 - Hochspannungskabel. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Verbindungen zwischen elektrischen Hochspannungskabeln. Hochspannung bedeutet eine Spannung von mehr als 1 kV, und die Erfindung ist speziell, jedoch nicht ausschließlich, bei Kabeln in den Spannungsbereichen von 69 kV und 115 kV anwendbar.
• Verbindungen von Starkstromkabeln können auf viele verschiedene Weisen hergestellt werden, von denen jede das Vorbereiten jedes der zu verbindenden oder anzuschließenden Kabel umfaßt, indem nacheinander die Kabelschichten wie der äußere Schutzmantel, die Abschirmungsleiter gegen Erde, die extrudierte Abschirmung und die Isolierung zurückgeschnitten werden. Für eine Verbindung werden die Leiter dann mechanisch und elektrisch miteinander verbunden, und Isolier- und Abschirmschichten werden um den Verbindungsbereich herum aufgebracht, um die Verbindung erneut zu isolieren und die elektrische Spannungsbeanspruchung an den benachbarten Enden der Kabel einzustellen. Bei Spannungen oberhalb ca. 12 kV bis 15 kV wird es wichtig, eine verstärkte Spannungsbeanspruchungs-Einstellung vorzusehen. Das kann durch geometrische Mittel erfolgen, wie etwa durch die Bildung eines Spannungsbeanspruchungs-Konus, oder durch die Verwendung von Material mit Spannungsbeanspruchungs-Einstelleigenschaften. Eine besonders vorteilhafte Technologie, die in großem Umfang bei Kabelverbindungen angewandt wird, ist die, bei der rückstellbare, beispielsweise wärmeschrumpfbare, polymere Materialien verwendet werden. Durch Einbringen von geeigneten Füllstoffen beispielsweise in Polyethylen hoher Dichte können Isolier-, Kriechstromfestigkeits-, Leitfähigkeits- und halbleitende Spannungsbeanspruchungs-Einstelleigenschaften erhalten werden. Durch geeignete Expansions- und Vernetzungsbehandlung kann Gegenständen, die aus solchen Materialien bestehen, eine Rückstellbarkeit verliehen werden. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit, nicht jedoch zur Einschränkung, wird nachstehend auf rückstellbare und insbesondere wärmeschrumpfbare Verbindungen Bezug genommen, obwohl die Erfindung auch bei Verbindungen anwendbar ist, die teilweise oder vollständig mit anderen Mitteln wie beispielsweise durch Umwickeln oder durch Einschließen in härtbares Harz hergestellt sind.
• Ein rückstellbarer Gegenstand ist ein Gegenstand, dessen dimensionsmäßige Konfiguration zu einer merklichen Änderung veranlaßt werden kann, wenn er der geeigneten Behandlung unterworfen wird. Der Gegenstand kann wärmerückstellbar sein, so daß die dimensionsmäßige Konfiguration zu einer Änderung veranlaßt werden kann, wenn er einer Wärmebehandlung unterworfen wird. Üblicherweise stellen sich diese Gegenstände beim Erwärmen in Richtung einer Ausgangsform zurück, aus der heraus sie vorher verformt wurden, aber der Ausdruck "wärmerückstellbar" umfaßt im vorliegenden Zusammenhang auch einen Gegenstand, der beim Erwärmen eine neue Konfiguration annimmt, selbst wenn er vorher nicht verformt worden war.
• In ihrer häufigsten Form weisen solche Gegenstände eine wärmeschrumpfbare Hülse auf, die aus einem polymeren Material besteht, das die Eigenschaft eines elastischen oder plastischen Formgedächtnisses zeigt, wie beispielsweise in den US-PS'en 2 027 962, 3 086 242 und 3 597 372 beschrieben ist. Wie beispielsweise in US-PS 2 027 962 deutlich gemacht wird, kann die ursprünglich dimensionsmäßig wärmestabile Form eine Übergangsform in einem kontinuierlichen Verfahren sein, bei dem beispielsweise ein extrudiertes Rohr im heißen Zustand zu einer dimensionsmäßig wärmeinstabilen Form aufgeweitet wird, aber bei anderen Anwendungen wird ein vorgeformter, dimensionsmäßig wärmestabiler Gegenstand in einer gesonderten Stufe zu einer dimensionsmäßig wärmeinstabilen Form verformt.
• Das polymere Material kann in jeder Stufe seiner Herstellung, die die gewünschte dimensionsmäßige Rückstellbarkeit verstärkt, vernetzt werden. Eine Art und Weise der Herstellung eines wärmerückstellbaren Gegenstands weist auf: Formen des polymeren Materials zu der gewünschten wärmestabilen Form, anschließendes Vernetzen des polymeren Materials, Erwärmen des Gegenstands auf eine Temperatur über dem kristallinen Schmelzpunkt oder je nach Fall bei amorphen Materialien über den Erweichungspunkt des Polymers, Verformen des Gegenstands und Abkühlen des Gegenstands, während er sich im verformten Zustand befindet, so daß der verformte Zustand des Gegenstands beibehalten wird. Da der verformte Zustand des Gegenstands wärmeinstabil ist, bewirkt im Gebrauch das Aufbringen von Wärme, daß der Gegenstand seine ursprüngliche, wärmestabile Form wieder annimmt.
• Bei anderen Gegenständen, wie sie beispielsweise in der GB-PS 1 440 524 beschrieben sind, wird ein elastomeres Element wie etwa ein äußeres Rohrelement in einem gedehnten Zustand von einem zweiten Element wie etwa einem inneren Rohrelement gehalten, das beim Erwärmen schwach wird und dem elastomeren Element erlaubt, sich rückzustellen.
• Die GB-Patentveröffentlichungen GB-B-2036460, GB-B-2111769, GB-B-2111325 und GB-B-2042818 zeigen Verbindungskonfigurationen, die bei Hochspannung und speziell in den Spannungsbereichen von 12 kV bis 36 kV besonders nützlich sind. Beispielsweise zeigt GB-B-2042818 eine Konfiguration, bei der eine rückstellbare rohrförmige Hülse einer Umschließung für eine Kabelverbindung eine äußere Schicht von Isoliermaterial und eine innere, koextrudierte Schicht von Spannungsbeanspruchungs-Abstufungsmaterial aufweist, wobei leitende Schichten in Axialrichtung im Abstand voneinander an der Innenfläche der Spannungsbeanspruchungs-Abstufungsschicht vorgesehen sind. Die Spannungsbeanspruchungs-Abstufungsschicht ist angeordnet, um von der Abschirmung eines Kabels über den Verbinder und auf die Abschirmung des anderen Kabels zu verlaufen, und die leitenden Schichten sind angeordnet, um jeweils den Verbinderbereich zu umschließen und die freiliegenden Enden der Abschirmungen jedes der miteinander verbundenen Kabel zu überlappen. Bei höheren Spannungen hat sich jedoch gezeigt, daß bei Verbindungen dieser Konfiguration elektrische Entladungsprobleme auftreten können, und man schreibt diese der Stufe an den Enden der leitfähigen Schichten in einer solchen Lage eines hohen elektrischen Felds zu.
• EP-A-0148196 betrifft ein Verfahren zur Einstellung von elektrischer Spannungsbeanspruchung infolge einer Diskontinuität in einem Bereich hoher elektrischer Feldstärke, wobei Spannungsbeanspruchungs-Einstellmaterial über dem Bereich der hohen Feldstärke aufgebracht und eine leitfähige Schicht auf der Außenfläche des Spannungsbeanspruchungs-Einstellmaterials angeordnet ist. Die Offenbarung der Druckschrift betrifft hauptsächlich den Abschluß eines Kabels und zeigt Spannungsbeanspruchungs-Einstellmaterial, das über freiliegende Kabelisolierung und über den zurückgeschnittenen Teil der Kabelabschirmung am Ende eines abgeschirmten Kabels verläuft, wobei leitfähiges Material auf dem Spannungsbeanspruchungs-Einstellmaterial um den Zurückschnitt der Abschirmung herum verläuft. Die Erfindung soll unter anderem auch bei einer Kabelverbindung anwendbar sein.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochspannungskabelverbindung und ein Verfahren zum Herstellen einer Hochspannungskabelverbindung anzugeben, die den vorgenannten Nachteil überwinden.
• Weiter ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Hochspannungskabelverbindung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben, wobei ermöglicht wird, die Verbindung auf eine besonders zweckmäßige Weise zu bilden.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Verbindung zwischen zwei Hochspannungskabeln angegeben, wobei: der Außenmantel jedes Kabels entfernt ist, um die darunterliegende Kabelabschirmung freizulegen, die Abschirmung entfernt ist, um die darunterliegende Kabelisolierung freizulegen, und die Isolierung entfernt ist, um den Kabelleiter freizulegen; die Leiter jedes Kabels miteinander verbunden sind; und eine innere rohrförmige Schicht von Spannungsbeanspruchungs-Einstellmaterial sich über die verbundenen Leiter entlang der Isolierung jedes Kabels erstreckt und jede der Kabelabschirmungen überlappt und berührt; dadurch gekennzeichnet, daß eine innere rohrförmige Schicht von elektrisch leitfähigem Material sich entlang der Außenfläche der inneren Spannungsbeanspruchungs-Einstellschicht erstreckt, um die Verbindung zwischen den Leitern zu umschließen und sich nur teilweise über die Isolierung jedes Kabels zu erstrecken.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren angegeben zum Herstellen einer Verbindung zwischen zwei Hochspannungskabeln, wobei der Außenmantel jedes Kabels entfernt wird, um die darunterliegende Kabelabschirmung freizulegen, die Kabelabschirmung entfernt wird, um die darunterliegende Kabelisolierung freizulegen, und die Isolierung entfernt wird, um den darunterliegenden Kabelleiter freizulegen, wobei ein Verbinder angebracht wird, um die Leiter der Kabel miteinander zu verbinden, und wobei eine Schicht von Spannungsbeanspruchungs-Einstellmaterial um die Kabel herum angeordnet wird, um den Verbinder und die Isolierung jedes Kabels zu umschließen und die Abschirmung jedes Kabels zu überlappen und zu berühren, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht von leitfähigem Material um das Spannungsbeanspruchungs-Einstellmaterial herum angeordnet wird, um den Verbinder zu umschließen und sich nur teilweise über die Isolierung jedes der Kabel zu erstrecken.
• Vorteilhaft weist die Verbindung eine innere, bevorzugt rohrförmige Schicht von Isoliermaterial auf, die die innere leitfähige Schicht, die innere Spannungsbeanspruchungs- Einstellschicht und die Abschirmung jedes der Kabel umgibt. Bevorzugt verläuft die Isolierschicht über die leitfähige Schicht hinaus in inniger Berührung mit der Spannungsbeanspruchungs-Einstellschicht.
• "Innige Berührung" bedeutet, daß zwischen den so angeordneten Schichten im wesentlichen keine Hohlräume vorhanden sind, die elektrische Entladungen verursachen könnten.
• Bei der Verbindung gemäß der Erfindung kann daher nicht nur die Spannungsbeanspruchungs-Einstellschicht angeordnet sein, um von der Abschirmung des einen Kabels über den Verbinder und auf die Abschirmung des anderen Kabels zu verlaufen, sondern die durch die leitfähige Schicht gegebene weitere Spannungsbeanspruchungs-Einstellung kann erreicht werden, während gleichzeitig die Gefahr, elektrische Entladungen zu induzieren, dadurch verringert wird, daß die leitfähige Schicht in einem Bereich geringerer Spannungsbeanspruchung liegt und von dem sehr hohen Spannungsbeanspruchungsbereich durch die Spannungsbeanspruchungs-Einstellschicht getrennt ist.
• Die leitfähige Schicht um eine Kabelverbindung herum kann so angeordnet sein, daß um den Verbinder der Leiter der beiden Kabel ein Faradayscher Käfig gebildet ist. Es wurde gefunden, daß das Anordnen einer solchen Schicht an der Außenseite anstatt an der Innenseite der halbleitenden Schicht das Betriebsverhalten der Verbindung verbessert. Das ergibt sich aus der Tatsache, daß beim Auftreten irgendwelcher Hohlräume in dem hohen elektrischen Spannungsbeanspruchungsbereich an den Enden der leitfähigen Schicht, die in elektrischen Entladungen resultieren, solche Entladungen wesentlich weniger schädlich sind, weil sie an der Oberfläche des halbleitenden Materials und nicht an der Oberfläche des empfindlicheren Kabeldielektrikums auftreten (was der Fall wäre, wenn die leitfähige Schicht konventionell so angeordnet wäre, um über den Verbinderbereich direkt auf das Dielektrikum jedes Kabels zu verlaufen). Außerdem kann eine bessere Steuerung der Längspositionierung der leitfähigen Schicht erhalten werden, wenn sie an der Außenseite anstatt an der Innenseite einer rohrförmigen Schicht angebracht ist.
• Vorteilhaft weist die Verbindung mindestens eine weitere elektrisch leitfähige Schicht auf, die angeordnet ist, um nur einen Teil der Länge der äußeren Isolierschicht zu umschließen, um im Gebrauch die Verbindung zwischen den beiden Kabeln zu überlappen und/oder die Kabelisolierung zwischen der Verbindung und jeder der Kabelabschirmungen zu überlappen, und die bevorzugt in Axialrichtung von der Verbindung und den Abschirmungen beabstandet ist.
• Die Verbindung kann eine weitere äußere Spannungsbeanspruchungs-Einstellschicht aufweisen, die zusätzlich oder alternativ zu der mindestens einen weiteren leitfähigen Schicht vorgesehen ist. Die mindestens eine weitere leitfähige Schicht kann angeordnet sein, um in inniger Berührung an der Innen- oder an der Außenfläche der weiteren Spannungsbeanspruchungs-Einstellschicht, falls vorhanden, zu verlaufen, oder sie kann sonst zwischen der äußeren Isolierschicht und einer weiteren äußeren Isolierschicht angeordnet sein.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Verbindung zwischen zwei Hochspannungskabeln angegeben, die die folgenden Schichten aufweist, die nacheinander angeordnet sind, um einander zu umschließen: eine innerste Schicht von elektrischem Spannungsbeanspruchungs-Einstellmaterial, eine innere Schicht von leitfähigem Material, mindestens eine Zwischenschicht von Isoliermaterial, eine äußere Schicht von leitfähigem Material und eine äußerste Schicht von Isoliermaterial.
• Vorteilhaft ist mindestens eine und sind bevorzugt mehr als eine der Schichten rückstellbar, beispielsweise durch Wärme auf schrumpfbar.
• Mindestens eine der Schichten der Verbindung gemäß der Erfindung kann extrudiert sein, bevorzugt als ein rohrförmiger Gegenstand, und zwei oder mehr der Schichten können koextrudiert sein. Insbesondere seitlich, normalerweise radial außerhalb über die innere Schicht von Spannungsbeanspruchungs-Abstufungsmaterial und die leitfähige Schicht hinaus, weisen die Schichten vorteilhaft einen koextrudierten rohrförmigen Gegenstand auf, der eine innere Isolierschicht von elastomerem Material und eine äußere Isolierschicht von rückstellbarem Thermoplastmaterial hat und als Halterung dient. Ein solches Element kann mit der Offenbarung von EP-A-0157650 übereinstimmen. Ein weiterer koextrudierter rohrförmiger Gegenstand kann den erstgenannten Gegenstand umschließen und kann zwei rückstellbare Thermoplastschichten aufweisen, deren innere isolierend und deren äußere leitfähig ist.
• Die innere leitfähige Schicht der Verbindung überlappt bevorzugt die Kabelisolierung auf jeder Seite der miteinander verbundenen Leiter um mindestens ca. 20 mm.
• Die Verbindung kann außerdem ein oder mehr rohrförmige Schichten von Isoliermaterial aufweisen, die die innere leitfähige Schicht umschließen und in Axialrichtung über die Isolierung der Kabel verlaufen, wobei die oder mindestens eine der Isolierschichten bevorzugt auch über jede der Kabelabschirmungen verläuft. Wenn zwei oder mehr Isolierschichten vorgesehen sind, können dazwischen ein oder mehr weitere leitfähige Schichten und/oder eine äußere Spannungsbeanspruchungs-Einstellschicht angeordnet sein. Wenn nur eine weitere leitfähige Schicht vorgesehen ist, sollte diese angeordnet sein, um über den Verbinder zu verlaufen und auf der Isolierung jedes Kabels nach dem Ende der inneren leitfähigen Schicht um eine Länge zu überlappen, die etwa der doppelten Dicke der darunterliegenden Kabelisolierung entspricht. Zwei der genannten weiteren leitfähigen Schichten können vorgesehen sein und axialsymmetrisch um den Verbinder herum angeordnet sein, um von der inneren leitfähigen Schicht und von jeder Kabelabschirmung in Axialrichtung beabstandet zu sein. Vier der genannten weiteren leitfähigen Schichten können vorgesehen sein, und zwar jeweils zwei auf jeder Seite der inneren leitfähigen Schicht, die jeweils in Axialrichtung von der inneren leitfähigen Schicht und von den Kabelabschirmungen beabstandet sind. Die weiteren leitfähigen Schichten können an der Innenseite oder an der Außenseite der äußeren Spannungsbeanspruchungs-Einstellschicht, wenn diese vorgesehen ist, angeordnet sein. Die äußere Spannungsbeanspruchungs-Einstellschicht kann die gleiche Länge wie die innere Spannungsbeanspruchungs-Einstellschicht haben oder kürzer oder länger sein und kann mit der ersten Spannungsbeanspruchungs-Einstellschicht und somit mit den geerdeten Kabelabschirmungen an jedem Ende elektrisch verbunden sein, oder sie kann davon isoliert sein, so daß sie bei dem elektrischen Potential, das an dieser seitlichen Position in der Verbindung vorliegt, elektrisch schwebt.
• Die durchgehende elektrische Verbindung der Kabelabschirmungen kann über die Verbindungsstelle hinaus um eine äußerste leitfähige Schicht verlängert werden, die sämtliche der vorgenannten Schichten umschließt und die mit jeder Kabelabschirmung elektrisch verbunden ist. Die Verbindung kann mit einer äußeren Metallumflechtung versehen sein, die die Strombelastbarkeit der äußersten leitfähigen Abschirmungsschicht der Verbindung erhöht, wobei die Umflechtung eine elektrische Verbindung mit den Kabelabschirmungen und den Erdleitern der beiden Kabel herstellt.
• Schließlich kann die Verbindung nach dem Verbinden der Erdleiter der beiden Kabel miteinander in einer äußeren isolierenden Schutzhülse, beispielsweise aus rückstellbarem Material, eingeschlossen sein, die an jedem Ende dicht auf den Kabelmänteln anliegt, um dadurch das Eindringen beispielsweise von Feuchtigkeit zu verhindern.
• Bevorzugt verläuft der Verbinder für die Kabelleiter seitlich, normalerweise radial davon im wesentlichen in dem gleichen Ausmaß wie die benachbarte Kabelisolierung. Vorteilhaft füllt der Verbinder außerdem den Raum axial zwischen den zurückgeschnittenen Enden der Isolierung der Kabel im wesentlichen aus. Es besteht somit im wesentlichen keine Änderung in der seitlichen, normalerweise radialen Dimension entlang der Verbindung von der Isoliereung des einen Kabels über den Verbinder und auf die Isolierung des anderen Kabels.
• Es ist zu beachten, daß zwei oder mehr Schichten von Isoliermaterial notwendig sein können, um die erforderliche Dicke der Isolierung für die Verbindung vorzusehen, und zwar in Abhängigkeit von ihren Spannungs-Bemessungsdaten. Ferner können die Verbindung und das Verfahren nach der Erfindung zusätzliche Schichten außer den speziell genannten aufweisen, und solche zusätzlichen Schichten können, soweit geeignet, zwischen den speziell genannten angeordnet sein.
• Die Schichten der Verbindung der Erfindung werden zwar als "rohrförmig" bezeichnet, das soll aber nicht bedeuten, daß irgendeine davon unbedingt inhärent rohrförmige Konfiguration haben muß. Die Schichten können auf jede geeignete Weise aufgebracht werden und können eine rohrförmige Konfiguration entsprechend einer darunter oder darüber liegenden Schicht annehmen. Beispielsweise kann eine rohrförmige Schicht durch Wickeln eines Bands oder durch Herumwickeln eines Flächenkörpers zu einer rohrförmigen Konfiguration und Festlegen seiner Längsränder aneinander gebildet werden. Im allgemeinen haben die Schichten aber bevorzugt von sich aus eine geschlossene rohrförmige Konfiguration und müssen daher über einem der Kabel angebracht werden, bevor die Leiter miteinander verbunden werden, wonach sie in Position über dem Verbindungsbereich gebracht werden, wenn das während der Herstellung der Verbindung erforderlich ist. Insbesondere die leitfähige Schicht (die Schichten) kann durch Aufbringen beispielsweise eines Lacks vorgesehen sein, und soweit zweckmäßig können diese Schichten und/oder die Spannungsbeanspruchungs-Einstellschichten als ein Überzug an der Innenseite oder Außenseite einer anderen der Schichten der Verbindung oder Umschließung vorgesehen sein. Ein fließfähiger Überzug kann besonders vorteilhaft sein, wenn ein Rohr größerer Wandstärke in einer Stufe in einer radialen Dimension resultiert, die sonst zu unerwünschten Hohlräumen führen würde. Wenn von einer Schicht, und insbesondere einem Überzug, gesagt wird, daß er nach der Montage auf einer Außenfläche einer Schicht liegt, so soll das einschließen, daß die Schicht auf die Innenfläche einer umschließenden Schicht aufgebracht ist.
• Wenn von einer Schicht gesagt wird, daß sie eine andere Schicht umschließt oder überlappt, so bedeutet dies nicht unbedingt, daß die beiden Schichten in elektrischem oder körperlichem Kontakt miteinander sind, sondern daß die eine sich seitlich, normalerweise radial in der anderen befindet. Sie können in Axialrichtung gleich-endend sein oder auch nicht.
• Wenn es elektrisch wichtig ist, daß eine Schicht in Axialrichtung eine andere Schicht überlappt, um beispielsweise eine gute Spannungsbeanspruchungs-Einstellung zu erreichen, sollte die Überlappung ausreichend sein, um ein Zurückziehen der Kabelkomponenten von dem Kabelleiter aufgrund von Wärmespannungen während des Betriebs zu berücksichtigen und außerdem etwaige kleinere Ungenauigkeiten in den Rückschnitten, die vom Monteur vorgenommen wurden, berücksichtigen. Dazu sollten solche Überlappungen im allgemeinen eine Länge von ca. 20 mm haben. Beispielsweise hat das Kabeldielektrikum die Tendenz, nach hinten zu ziehen, wo der Leiter freigelegt ist. Die vorgenannten Überlappungen zwischen der leitfähigen Schicht und der ursprünglichen Lage des Kabeldielektrikums (eng an dem Leiterverbinder anliegend) stellen sicher, daß der Bereich um den Verbinder und die freiliegenden Leiter herum immer innerhalb des Faradayschen Käfigs bleibt. Aus den gleichen Gründen sollte, wenn eine axiale Beabstandung erforderlich ist, ein ausreichender Zwischenraum belassen werden. Beispielsweise sollte sich die innere leitfähige Abschirmungsschicht um mindestens 20 mm über die Isolierung jedes Kabels erstrecken, und die innere Spannungsbeanspruchungs-Einstellschicht sollte um mindestens 20 mm über jede Kabelabschirmung verlaufen.
• Das innere Spannungsbeanspruchungs-Einstellmaterial kann eine nichtlineare elektrische Wechselstrom-Impedanzcharakteristik haben und somit der folgenden Gleichung genügen:
• I = kVγ
• wobei I = der Strom
• V = die angelegte Wechselspannung
• k = eine Konstante und
• γ = eine Konstante > 1.
• Es versteht sich, daß die Spannungsbeanspruchungs-Einstelleigenschaften des Materials von der Nennspannung des Kabels, mit der es verwendet werden soll, abhängig sind. Bei manchen Anwendungsfällen kann das Spannungsbeanspruchungs-Einstellmaterial linear sein, d. h. es kann so sein, daß γ = 1. Ein lineares Material ist dabei Spannungsbeanspruchungs-einstellend, wenn seine spezifische Impedanz in dem Bereich von ca. 10&sup6; Ω-cm bis ca. 10¹&sup0; Ω-cm, bevorzugt von ca. 5·10&sup7; Ω-cm bis ca. 5·10&sup9; Ω-cm und am meisten bevorzugt von ca. 10&sup8; Ω-cm bis 10&sup9; Ω-cm liegt.
• Vorteilhaft ist das äußere Spannungsbeanspruchungs-Einstellmaterial, falls vorhanden, das gleiche wie das innere Material. Da jedoch das äußere Material einer geringeren elektrischen Spannungsbeanspruchung unterliegt, kann es weniger strenge Charakteristiken haben, es kann beispielsweise linear sein, wenn das innere Material nichtlinear ist, oder weniger linear als das Material der inneren Schicht sein. Solche Schichten können durch warmschrumpfbares SCTM- Schlauchmaterial gebildet werden, das von Raychem erhältlich sind.
• Die verwendeten Isoliermaterialien haben bevorzugt gute Kriechstrom- und Erosionsfestigkeit und haben bevorzugt einen spezifischen Durchgangswiderstand von mindestens 1·10¹&sup0; Ω cm, der vorteilhaft in der Größenordnung von 1·10¹&sup4; Ω cm liegt. Die inneren Schichten können durch warmschrumpfbares HVTM-Schlauchmaterial von Raychem und die äußersten durch warmschrumpfbares WGSM-Schlauchmaterial von Raychem gebildet sein.
• Ausführungsformen von Verbindungen und ihre Montageverfahren jeweils gemäß der Erfindung werden nachstehend beispielsweise unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Fig. 1 einen Schnitt durch eine 69 kV-Verbindung zwischen zwei Einleiterkabeln zeigt, die abgeschirmt sind und vernetzte Polyethylenummantelungen haben; und
• Fig. 2 mehrere Ausführungsformen einer 115 kV-Verbindung zwischen zwei Einleiterkabeln zeigt, die abgeschirmt sind und vernetzte Polyethylenummantelungen haben.
• Gemäß Fig. 1 werden zwei im wesentlichen identische Kabel 2, 4 auf konventionelle Weise zum Verbinden miteinander vorbereitet, indem ihre Außenummantelungen 6 zurückgeschnitten werden, um die darunterliegenden halbleitenden Abschirmungen 10 freizulegen, die zurückgeschnitten werden, um die darunterliegenden Schichten von Kabelisolierung 12 freizulegen.
• Die Isolierung 12 wird zurückgeschnitten, um die Kabelleiter 14 freizulegen. Die Stufe an dem Bereich des freigelegten Endes der Kabelabschirmungen 10 wird mit Leitlack 16 vergleichmäßigt.
• Ein zylindrischer Aluminiumverbinder 18 wird auf einen der im Schnitt kreisförmigen Leiter 14 aufgeschoben, und der andere Leiter 14 wird in die andere Seite des Verbinders 18 eingeschoben. Jeweils zwei Schrauben 20 (von denen nur zwei gezeigt sind) werden in jeden Leiter 14 von radial entgegengesetzten Seiten desselben geschraubt, um eine Verbindung zwischen den Kabeln zu bewirken. Der Verbinder 18 ist hergestellt, um eine Größe zu haben, die die Größe und die zurückgeschnittenen Dimensionen des Kabels hat, so daß der Außendurchmesser des Verbinders 18 im wesentlichen der gleiche wie der der Kabelisolierung 12 ist und seine Länge im wesentlichen die gleiche wie die Summe der freigelegten Längen der Kabelleiter 14 ist. Daher gibt es eine im wesentlichen ununterbrochene zylindrische Oberfläche von der Isolierung 12 des Kabels 2 über den Verbinder 18 und weiter zu der Isolierung 12 des Kabels 4.
• Ein Rohr 22 von wärmeschrumpfbarem polymerem Material, das elektrische Spannungsbeanspruchungs-Einstelleigenschaften hat, wird über den Kabeln rückgestellt, um den Verbinder 18 und die Isolierung 12 und den Leitlack 16 jedes Kabels 2, 4 zu umschließen und um ca. 20 mm in Kontakt mit jeder Kabelabschirmung 10 überlappt zu sein. Eine Schicht 24 von Leitlack wird auf die Außenseite des expandierten Spannungsbeanspruchungs-Einstellrohrs 22 nur entlang einem zentralen Bereich aufgebracht, um sich über den Verbinder 18 und über einen benachbarten Bereich von ca. 20 mm Länge der Isolierung 12 jedes Kabels 2, 4 zu erstrecken und in seiner Position zu bleiben, während das Rohr 22 rückgestellt wird. Ein koextrudiertes Rohr 26 von zwei Schichten von Isoliermaterial wird über dem Spannungsbeanspruchungs-Einstellrohr 22 rückgestellt, um damit im wesentlichen gleich zu enden.
• Das Rohr 26 hat eine innere Schicht von elastomerem Material und eine äußere Schicht von wärmeschrumpfbarem thermoplastischem Material, das als Halterung dient. Zusätzliche Isolierung und eine äußere Abschirmung werden auf die Verbindung in Form eines rückstellbaren koextrudierten Rohrs 28 aufgebracht. Das Rohr 28 hat zwei Schichten, die eine innere isolierende elastomere Schicht und eine äußere leitfähige wärmeschrumpfbare Schicht aufweisen. Um die Strombelastbarkeit der äußeren Abschirmungsschicht des Rohrs 28 zu erhöhen, wird eine Metallumflechtung 30 entlang der Verbindung um die vorgenannten Schichten herumgewickelt und mit den Erdleitern 8 jedes Kabels 2, 4 elektrisch verbunden. Die Erdleiter 8 jedes Kabels 2, 4 werden zu einer Litze bzw. einem Pigtail geformt, über der Verbindung zusammengebracht und durch einen Quetschverbinder 32 miteinander verbunden. Schließlich wird die Verbindung innerhalb eines äußersten, wärmeschrumpfbaren Rohrs 34 von Isoliermaterial eingeschlossen, das rückgestellt wird, um sämtliche vorgenannten Schichten zu umschließen und sich dicht an die Außenummantelung 6 jedes der Kabel 2, 4 anzulegen.
• Die Verbindung von Fig. 2 für eine höhere Spannung, 115 kV, hat eine ähnliche Konstruktion wie die 69 kV-Verbindung von Fig. 1, und insoweit werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die Verbindung von Fig. 2 hat jedoch zusätzliche Spannungsbeanspruchungs-Einstellmittel, um die höhere elektrische Spannungsbeanspruchung, die mit der höheren Spannung einhergeht, zu beherrschen. Es versteht sich, daß die Isolierschichten der Höherspannungsverbindung dicker sein und/oder in größerer Zahl vorliegen können, um die höhere elektrische Spannungsbeanspruchung zu beherrschen. Ferner versteht es sich, daß die Verbindung in der Praxis, abgesehen von der Quetschverbindung 32 der Erdleiter 8, um ihre Längsachse A-A rotationssymmetrisch ist. Zur Vereinfachung der Beschreibung sind jedoch in Fig. 2 über und unter der Achse A-A verschiedene Ausführungsformen gezeigt.
• Gemäß dem oberen Teil von Fig. 2 weist die Verbindung zusätzlich zu den Rohren 22, 26, 28 und 34 und der inneren leitfähigen Abschirmung 24 ein äußeres Rohr 40 von wärmeschrumpfbarem polymerem Material mit elektrischen Spannungsbeanspruchungs-Einstelleigenschaften auf, das über den Verbinder 18 sowie die Isolierung 12 und den Leitlack 16 jedes Kabels 2, 4 verläuft, um jede Kabelabschirmung 10 zu überlappen. Das äußere Spannungsbeanspruchungs-Einstellrohr 40 endet gleichauf mit dem inneren Spannungsbeanspruchungs- Einstellrohr 22 und wird an seinen Enden von der Erdungsumflechtung 30 berührt und ist dadurch mit den Kabelabschirmungen 10 elektrisch verbunden. Das Rohr 40 kann jedoch kürzer oder länger als das Rohr 22 sein und kann eventuell nicht mit den geerdeten Abschirmungen 10 verbunden sein, um ihm zu ermöglichen, bei der an dieser radialen Position der Verbindung herrschenden Spannung elektrisch zu schweben.
• Unter weiterer Bezugnahme auf den oberen Teil von Fig. 1 ist die Verbindung als mit einer weiteren leitfähigen Abschirmschicht 42 versehen gezeigt, die nur entlang einem zentralen Teil der Außenfläche des Spannungsbeanspruchungs-Einstellrohrs 40 verläuft. Die Schicht 42 umschließt den Verbinder 18 und verläuft in Axialrichtung über jedes Ende der inneren leitfähigen Abschirmung 24 um einen Betrag hinaus, der etwa gleich der doppelten Dicke der Isolierung 12 der Kabel 2, 4 ist, und ist in Axialrichtung von jeder Kabelabschirmung 10 beabstandet. Alternativ kann die Abschirmschicht 42 im Inneren der äußeren Spannungsbeanspruchungs-Einstellschicht 40 vorgesehen sein, um zwischen dieser Schicht und der äußeren Isolierschicht des Rohrs 26 zu liegen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Spannungsbeanspruchungs- Einstellschicht 40 entfallen und nur die äußere Abschirmschicht 42 zwischen den beiden Isolierschichten verwendet werden.
• Unter Bezugnahme auf den unteren Teil von Fig. 2 ist ein fakultatives äußeres Spannungsbeanspruchungs-Einstellrohr 50, das mit dem Rohr 40 vergleichbar ist, gezeigt. Ferner sind zwei Paare 52, 54 von leitfähigen Abschirmschichten gezeigt, wobei eine Schicht jedes Paars symmetrisch auf jeder Seite des Verbinders 18 angeordnet ist. Die Schichten 52, 54, von denen nur das eine oder das andere Paar vorgesehen sein kann, können an der Innen- oder an der Außenseite des Spannungsbeanspruchungs-Einstellrohrs 50, falls vorhanden, vorgesehen sein. Im übrigen kann das oder jedes Paar von Schichten zwischen der äußeren Schicht des Rohrs 26 und der inneren Schicht des Rohrs 28 vorgesehen sind. Die Schichten 52 und 54 sind in Axialrichtung von den Enden der inneren Abschirmungsschicht 24 und von den Kabelabschirmungen 10 beabstandet.
• Es versteht sich, daß die leitfähigen Schichten 42, 52 und 54 wirksam sind, um kapazitive Elemente innerhalb der Verbindung zu bilden, wodurch die elektrische Spannungsbeanspruchung verringert wird.

Claims (17)

1. Verbindung zwischen zwei Hochspannungskabeln (2, 4), wobei: der Außenmantel (6) jedes Kabels (2, 4) entfernt ist, um die darunterliegende Kabelabschirmung (10) freizulegen, die Abschirmung (10) entfernt ist, um die darunterliegende Kabelisolierung (12) freizulegen, und die Isolierung (12) entfernt ist, um den Kabelleiter (14) freizulegen; die Leiter (14) jedes Kabels (2, 4) miteinander verbunden sind; und eine innere rohrförmige Schicht (22) von Spannungsbeanspruchungs-Einstellmaterial sich über die verbundenen Leiter (14) entlang der Isolierung (12) jedes Kabels (2, 4) erstreckt und jede der Kabelabschirmungen (10) überlappt und berührt; dadurch gekennzeichnet, daß eine innere rohrförmige Schicht (24) von elektrisch leitfähigem Material sich entlang der Außenfläche der inneren Spannungsbeanspruchungs- Einstellschicht (22) erstreckt, um die Verbindung zwischen den Leitern (14) zu umschließen und sich nur teilweise über die Isolierung (12) jedes Kabels (2, 4) zu erstrecken.

2. Kabelverbindung nach Anspruch 1, die eine innere rohrförmige Schicht (26) von Isoliermaterial aufweist, die die innere leitfähige Schicht (24), die innere Spannungsbeanspruchungs-Einstellschicht (22) und die Abschirmung (10) jedes der Kabel (2, 4) umgibt.

3. Kabelverbindung nach Anspruch 2, die eine weitere innere rohrförmige Schicht (28) von Isoliermaterial und wenigstens eine rohrförmige Schicht von leitfähigem Material (42, 52, 54) aufweist, die zwischen der inneren (26) und der weiteren inneren (28) Isolierschicht angeordnet ist, wobei die wenigstens eine leitfähige Zwischenschicht (42, 52, 54) in Axialrichtung von der Abschirmung (10) jedes der Kabel (2, 4) beabstandet ist.

4. Kabelverbindung nach Anspruch 3, wobei die leitfähige Zwischenschicht (42) sich als eine Einzelschicht erstreckt, um die Leiterverbindung zu umschließen und sich über jedes Ende der inneren leitfähigen Schicht (24) hinaus zu erstrecken.

5. Kabelverbindung nach Anspruch 3, die zwei der leitfähigen Zwischenschichten (52, 54) in Axialrichtung voneinander und von dem Leiterverbinder (18) beabstandet auf jeder Seite des Verbinders (18) aufweist.

6. Kabelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine weitere innere rohrförmige Schicht (28) von Isoliermaterial und eine äußere rohrförmige Schicht (40) von Spannungsbeanspruchungs-Einstellmaterial aufweist, die zwischen der inneren Isolierschicht (26) und der weiteren inneren Isolierschicht (28) angeordnet ist.

7. Kabelverbindung nach Anspruch 2 oder einem der darauf rückbezogenen Ansprüche, die eine Schicht von Isoliermaterial und eine äußere Schicht von leitfähigem Material (28) aufweist, die die innere rohrförmige Schicht (26) umgibt.

8. Kabelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine äußere rohrförmige leitfähige Schicht (28, 30) aufweist, die sich über die Verbindung erstreckt und eine elektrische Verbindung zwischen der Abschirmung (10) jedes der Kabel (2, 4) und einer äußersten rohrförmigen Schicht (34) von Isoliermaterial herstellt, die die äußere leitfähige Schicht (28, 30) umschließt und den Außenmantel (6) jedes der Kabel (2, 4) in Kontakt damit überlappt.

9. Kabelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der rohrförmigen Schichten bevorzugt durch Wärme rückstellbar ist.

10. Kabelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die einen Verbinder (18) aufweist, der die Leiter (14) jedes Kabels (2, 4) miteinander verbindet und der sich seitlich von den Leitern (14) in dem gleichem Ausmaß wie die Isolierung (12) der Kabel (2, 4) erstreckt.

11. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen zwei Hochspannungskabeln (2, 4), wobei der Außenmantel (6) jedes Kabels (2, 4) entfernt wird, um die darunterliegende Kabelabschirmung (10) freizulegen, die Kabelabschirmung (10) entfernt wird, um die darunterliegende Kabelisolierung (12) freizulegen, und die Isolierung (12) entfernt wird, um den darunterliegenden Kabelleiter (14) freizulegen, wobei ein Verbinder (18) angebracht wird, um die Leiter (14) der Kabel (2, 4) miteinander zu verbinden, und wobei eine Schicht (22) von Spannungsbeanspruchungs-Einstellmaterial um die Kabel (2, 4) herum angeordnet wird, um den Verbinder (18) und die Isolierung (12) jedes Kabels (2, 4) zu umschließen und die Abschirmung (10) jedes Kabels (2, 4) zu überlappen und zu berühren, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht (24) von leitfähigem Material um das Spannungsbeanspruchungs-Einstellmaterial (22) herum angeordnet wird, um den Verbinder (18) zu umschließen und sich nur teilweise über die Isolierung (12) jedes der Kabels (2, 4) zu erstrecken.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei eine Schicht (26) von Isoliermaterial um die Spannungsbeanspruchungs-Einstellschicht (22) und die leitfähige Schicht (24) herum angeordnet wird, um den Verbinder (18) und die Isolierung (12) jedes Kabels (2, 4) zu umschließen und die Abschirmung (10) jedes Kabels (2, 4) zu überlappen.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei eine Schicht (26) von Isoliermaterial um die Spannungsbeanspruchungs- Einstellschicht (22) und die leitfähige Schicht (24) herum angeordnet wird und wenigstens eine weitere Schicht (42, 52, 54) von leitfähigem Material angeordnet wird, um die Isolierschicht (26) und nur einen Teil der Isolierung (12) jedes Kabels (2, 4) zu umschließen, um in Axialrichtung von der Abschirmung (10) jedes Kabels (2, 4) beabstandet zu sein.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei eine Schicht von Isoliermaterial (26) um die Spannungsbeanspruchungs-Einstellschicht (22) und die leitfähige Schicht (24) herum angeordnet wird und eine weitere Schicht von Spannungsbeanspruchungs-Einstellmaterial (40) um die Schicht (26) von Isoliermaterial herum angeordnet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei eine Schicht von Isoliermaterial und eine äußere Schicht von leitfähigem Material (28) auf die Kabelverbindung aufgebracht werden, um die innere Schicht (26) von Isoliermaterial zu umgeben.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei wenigstens eine der Schichten auf die Kabel (2, 4) als eine rohrförmige Schicht aufgebracht wird.

17. Verfahren nach den Ansprüchen 11 bis 16, wobei wenigstens eine der Schichten um die Kabel (2, 4) herum bevorzugt durch Wärme rückgestellt wird.