DE3822288A1

DE3822288A1 - Verbindungsmuffe fuer vpe-isolierte hoechstspannungskabel

Info

Publication number: DE3822288A1
Application number: DE19883822288
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl Ing Amerpohl; Heinrich Weber
Original assignee: Felten and Guilleaume Energietechnik AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Energietechnik AG
Priority date: 1988-07-01
Filing date: 1988-07-01
Publication date: 1990-01-04

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsmuffe für VPE-isolierte Höchstspannungskabel, insbesondere 300 kV-VPE-Kabel, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Kabelmuffe mit den Merkmalen des Oberbegriffs ist als die betreffende Hälfte einer Übergangsmuffe zur Verbindung eines kunststoffisolierten Kabels mit einem Metallmantelkabel aus DE-PS 27 33 815 bekannt. Sie hat, wie die dortige Fig. 2 zeigt, an dem kunststoffkabelseitigen Gehäuseende eine Flanschverbindung, mit tels der nach außen ein längeres Kabeleinführungsrohr und nach innen ein rohrförmiger Isolierkörper angeordnet ist, der das zur Muffenmitte hin abgesetzte Kabelende umgibt, dessen Endbereich umfaßt und als Stützer für Kabelende und -verbindung wirkt.

Auf die Aderisolierung ist im Übergangsbereich von Kabelein führungsrohr und Isolierkörper ein elastomeres, hohlzylindrisches Feldsteuerelement aufgepreßt, wie es von den aufschiebbaren End verschlüssen her bekannt ist. Zur Feldsteuerung im Leiter-Verbin dungsbereich sind hohlzylindrische oder -kegelige Feldsteuerungs- und Abschirmeinrichtungen aus elektrisch gut leitendem, vorzugs weise metallischen Werkstoff eingesetzt.

Eine solche Muffenkonstruktion hat sich zwar praktisch bewährt, sie hat aber einen komplizierten Aufbau, der sie - wie auch die notwendige Größe des Isolators und des Gehäusedurchmessers - teuer macht.

Nun gibt es bereits für 145 kV-VPE-Kabel (genauer VPE-Kabel für eine höchste Spannung für Betriebsmittel U_m = 145 kV) eine Ver bindungsmuffe in Wickeltechnik, wie sie im Prinzip in dem Aufsatz von J. Friedrich in Z. ETZ-A, Heft 3/76, S. 160-162 beschrieben ist. Hier werden die Kupferleiter durch Löthülsen oder Aluminium leiter durch Schweißen verbunden. Darüber kommt als Leiterglättung ein leitfähiges PE-Band. Über die so verbundenen Leiter und die konisch bearbeitete Isolierung der Kabelenden wird das Muffendi elektrikum mit selbstverschweißenden Bändern auf EPR-Basis ge wickelt. Beim Wickeln mit Vorspannung bewirkt der radiale Druck das Verschweißen des Bandes und verhindert jegliche Spaltbildung. Die elektrische Festigkeit des Wickels wird durch einen geführten Tempervorgang erhöht.

Als äußere Feldbegrenzung kommt um den Wickel ein ebenfalls selbstverschweißendes, leitfähiges Wickelband. Nach dem Aufbringen eines Kupfergeflechtbandes und Durchverbinden der Kabelschirme erhält die Muffe einen bitumenbeschichteten Schrumpfschlauch als äußeren Schutz.

Wenn man eine solche Wickelmuffe für 300 kV-VPE-Kabel konzipiert, zeigen sich als Nachteile die relativ großen Muffen-Außenabmes sungen und eine kritische Herstellung des großen EPR-Wickels, der für Feldverteilung und Spannungsfestigkeit maßgebend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der ein gangs beschriebenen Übergangsmuffe eine Verbindungsmuffe für 300 kV-VPE-Kabel zu schaffen, die relativ kleine Außenabmessungen hat, und deren Aufbau und Herstellung einfach sind.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Muffe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Lösung besteht im wesentlichen darin, daß über der Leiter verbindung zunächst die Leiterglättung und darüber ein Wickel aus selbstverschweißenden Bändern auf EPR-Basis (EPR-Bandwickel) ange ordnet ist, dessen Durchmesser ¹/₃ bis ²/₃ des Muffen-Innendurch messers beträgt, und daß der übrige Muffenraum mit SF₆-Gas gefüllt ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Dielektrizitätskonstante der EPR-Bänder (ε = 2,7) mittels deren Schichtdicke die Feldstärke über der Leiter glättung und über den EPR-Bändern beeinflußt, und infolgedessen der Gehäusedurchmesser wesentlich reduziert werden kann. Der relativ geringe Gehäusedurchmesser stellt an die Feldsteuerung geringere Anforderungen, so daß einfachere Feldsteuerelemente einsetzbar sind. Aufbau und Herstellung (Montage) der Muffe sind einfach.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen angegeben. Anspruch 2 betrifft die Ausbildung der Leiter verbindung mittels einer Preßhülse, was gegenüber einer Löt- oder Schweißverbindung eine kürzere Muffenlänge ermöglicht. Anspruch 3 betrifft die Ausbildung des EPR-Bandwickels. Schließlich betrifft Anspruch 4 den Einsatz der Muffe zur Verbindung von kunststoffiso lierten Höchstspannungskabeln mit oder ohne SF₆-Gasfüllung im Kabelmantel.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich nung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Figur zeigt eine Verbindungsmuffe für 300 kV-VPE-Kabel mit einem mit SF₆ gefüllten Al-Wellmantel.

Diese Muffe ist mit einem rohrförmigen, über den Verbindungsbe reich der beiden Kabelenden schiebbaren, metallenen Gehäuse 1 ver sehen (Schiebemuffe), das an jedem Ende einen Stirnflansch 2 mit einem Kabeleinführungsrohr 3 hat, in den das ummantelte Kabelende 5 druckdicht eingeführt ist. Am rechten Muffenende ist zwischen dem Muffengehäuse 1 und dem Stirnflansch 2′ ein Isolierflansch 16 an geordnet, wodurch ohne weitere Maßnahmen eine Trennung der Kabel mäntel bewirkt wird. Damit besteht die Möglichkeit mit Hilfe der Cross-Bonding-Technik die Mantelströme zu unterdrücken.

Das Kabelende 5 ist zur Muffenmitte (Leiter-Verbindung) 11 hin wie üblich stufenweise abgesetzt auf: äußere Leitschicht 6, VPE-Ader isolierung 8, innere Leitschicht 9 und Leiter 10. Auf das Kabel ende ist ein elastomeres, hohlzylindrisches Feldsteuerelement 7 so aufgepreßt, daß einerseits der Fuß seines Feldsteuertrichters 7 a an der äußeren Leitschicht 6 anliegt und andererseits aus seiner Isolierkeule 7 b ein vergleichsweise kurzes Stück der Aderisolie rung 8 - erst zylindrisch, dann konisch - vorragt.

Gegenüber diesen bekannten Merkmalen ist für die neue Muffe zu nächst kennzeichnend, daß auf beiden Seiten Stirnflansch 2 und Kabeleinführungsstutzen 3 einstückig ausgebildet sind, und zwi schen dem Feldsteuerelement 7 und dem Muffengehäuse 1 ein Stützer 4 angeordnet ist. Beide Muffenhälften sind - mit Ausnahme der Stirnflansch-Anbringung - einander spiegelbildlich gleich.

Diese Ausbildung in mechanischer Hinsicht ist jedoch weniger wichtig als die in elektrischer Hinsicht, nämlich daß über der Leiterverbindung 11 ein leitfähiges, verschweißtes VPE-Band (Leiterglättung) 13, und darüber ein Wickel 14 aus selbstver schweißenden Bändern auf EPR-Basis (EPR-Bandwickel) angeordnet ist, - dessen Enden über die konischen Enden der beiden Ader isolierungen 8, 8′ greifen und dessen Durchmesser ¹/₃ bis ²/₃ des Muffen-Innendurchmessers beträgt, - und daß der übrige Muffenraum 15 mit SF₆-Gas gefüllt ist.

Der Grundgedanke hierbei ist, wie bei einigen speziellen Höchst spannungskabeln in Leiternähe Isolierschichten (ein Dielektrikum) mit einer höheren Dielektrizitätskonstante (hier EPR-Band mit ε = 2,7) als im übrigen Dielektrikum (hier SF₆ mit ε = 1) einzusetzen. Auf diese Weise wird, da die elektrische Feldstärke sich zur Dielektrizitätskonstanten umgekehrt proportional verhält, der leiternahe Bereich der besonders hohen Feldstärken elektrisch entlastet.

Die Figur zeigt weiter, daß die Leiterverbindung 11 mittels einer üblichen Preßhülse 12 erfolgt, und mit einer Spachtelmasse deren Preßnuten 12 a ausgefüllt sind sowie die Hülse gerundet ist. Gegen über einer Löt- oder Schweißverbindung ermöglicht die kalt ange brachte Preßverbindung einen kürzeren Abstand der beiden, konisch abgesetzten, Aderisolierungen 8 und 8′ - noch verstärkt bei den größeren Leiterdurchmessern - und damit eine kürzere Baulänge der Muffe.

Die Figur zeigt weiter, daß der Durchmesser des EPR-Bandwickels 14 etwas (um ca. 30%) über den der Aderisolierung 8 hinausgeht, und sich die konischen Enden des Wickels bis zu den Stirnflächen der beiden Feldsteuerelemente 7, 7′ erstrecken.

Schließlich zeigt die Figur, daß in die Muffe 1 die Enden zweier VPE-isolierter Kabel mit Al-Wellmänteln 5 eingeführt sind, deren schraubenförmige Wellgänge - und somit auch das Muffengehäuse - mit SF₆-Gas unter einem Druck um ca. 2 bar gefüllt sind. - Es könnten aber in die Muffe auch zwei kunststoffisolierte Kabel ohne eine solche Gasfüllung eingeführt werden, wenn die Muffe einen Anschluß für eine entsprechende Gasfüllung samt Gas-Über wachungseinrichtung hat.

Bezugszeichenliste

1 Muffengehäuse
2 Stirnflansch
3 Kabeleinführungsrohr
4 Stützer
5 Ummanteltes Kabelende (Al-Wellmantel)
6 Äußere Leitschicht
7 Feldsteuerelement
7 a Feldsteuertrichter von 7
7 b Isolierkeule von 7
8 VPE-Aderisolierung
9 Innere Leitschicht
10 Leiter
11 Leiterverbindung
12 Preßhülse
12 a Preßnuten in 12, mit Füllmasse ausgefüllt
13 Leiterglättung (leitfähiges, verschweißtes VPE-Band)
14 Wickel aus selbstverschweißenden Bändern auf EPR-Basis
15 Mit SF₆ gefüllter Muffenraum
16 Isolierflansch

Claims

1. Verbindungsmuffe für VPE-isolierte Höchstspannungskabel, insbe sondere 300 kV-VPE-Kabel,

- mit einem rohrförmigen, über den Verbindungsbereich der beiden Kabelenden schiebbaren, metallenen Gehäuse (1) (Schiebemuffe),
- das am eingangseitigen Ende einen Stirnflansch (2) mit einem Kabeleinführungsrohr (3) hat, in den das ummantelte Kabelende (5) druckdicht eingeführt ist,
- wobei das Kabelende zur Muffenmitte (Leiter-Verbindung) (11) hin stufenweise abgesetzt ist auf: äußere Leitschicht (6), VPE-Ader isolierung (8), innere Leitschicht (9) und Leiter (10),
- und auf das Kabelende ein elastomeres, hohlzylindrisches Feld steuerelement (7) so aufgepreßt ist, daß einerseits der Fuß seines Feldsteuertrichters (7 a) an der äußeren Leitschicht (6) anliegt und andererseits aus seiner Isolierkeule (7 b) ein vergleichsweise kurzes Stück der Aderisolierung (8) - erst zylindrisch, dann konisch - vorragt,

dadurch gekennzeichnet,

- daß Stirnflansch (2) und Kabeleinführungsstutzen (3) einstückig ausgebildet sind, zwischen dem Feldsteuerelement (7) und dem Muffengehäuse (1) ein Stützer (4) angeordnet ist, und die Aus gangshälfte der Muffe - mit Ausnahme der Stirnflansch-Anbringung - der Eingangshälfte spiegelbildlich gleich ist,
- daß über der Leiterverbindung (11) ein leitfähiges, verschweiß tes VPE-Band (Leiterglättung) (13), und darüber ein Wickel (14) aus selbstverschweißenden Bändern auf EPR-Basis (EPR-Bandwickel) angeordnet ist, dessen Enden über die konischen Enden der beiden Aderisolierungen (8, 8′) greifen und dessen Durchmesser ¹/₃ bis ²/₃ des Muffen-Innendurchmessers beträgt,
- und daß der übrige Muffenraum (15) mit SF₆-Gas gefüllt ist.

2. Kabelmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterverbindung (11) mittels einer Preßhülse (12) erfolgt, und mit einer Füllmasse deren Preßnuten (12 a) ausgefüllt sind sowie die Hülse gerundet ist.

3. Kabelmuffe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des EPR-Bandwickels (14) etwas (um ca. 30%) über den der Aderisolierung (8) hinausgeht, und sich die konischen Enden des Wickels bis zu den Stirnflächen der beiden Feldsteuerelemente (7, 7′) erstrecken.

4. Kabelmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß in die Muffe (1) entweder die Enden zweier VPE-iso lierter Kabel mit Al-Wellmänteln (5) eingeführt sind, deren schraubenförmige Wellgänge - und somit auch das Muffengehäuse - mit SF₆-Gas unter einem Druck um ca. 2 bar gefüllt sind, oder daß in die Muffe zwei kunststoffisolierte Kabel ohne eine solche Gasfüllung eingeführt sind, und die Muffe einen Anschluß für eine entsprechende Gasfüllung hat.

5. Kabelmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß an einem Muffenende zwischen Muffengehäuse (1) und Stirnflansch (2′) ein Isolierflansch (16) angeordnet ist.