DE4235044C2 - Steckbuchse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckbuchse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Steckbuchse dieser Art (DE 40 09 358 A1) ist in einem Isolierkörper eine Innenkonusausnehmung vorgesehen, die an ihrer einem einzusteckenden Stecker zugewandten Stirnseite offen ist und an deren gegenüberliegende kleinere Stirnfläche sich ein metallischer Steckkontakt für den Kabelstecker anschließt. In die Stirnseite mit der Öffnung der Innenkonusausnehmung sind Befestigungsarmaturen in den Isolierkörper eingesenkt, wobei die Außenkontur des Isolierkörpers sechseckig ist und die Befestigungsarmaturen gegenseitig um 120 Winkelgrade versetzt jeweils in einem Eckbereich des Isolierkörpers sitzen. In den Isolierkörper ist außerdem eine ringförmige metallische Elektrodenanordnung eingebettet, die mit radialem Abstand von der Mantelfläche der Innenkonusausnehmung und elektrisch isoliert gegenüber den metallischen Befestigungsarmaturen angeordnet ist. Die Elektrodenanordnung ist mit einem elektrischen Anschluß versehen, der von der offenen Stirnseite des Isolierkörpers her zugänglich ist und für den Anschluß einer elektrischen Hochspannungsmeßeinrichtung dient. Bei in die Steckbuchse eingestecktem Kabelstecker wird durch kapazitive Feldströme eine elektrische Spannung in der Elektrodenanordnung erzeugt, die durch die Hochspannungsmeßeinrichtung registriert werden kann. Über diese Meßeinrichtung wird festgestellt, ob die Steckbuchse bzw. das daran angeschlossene Kabel bzw. das zugehörige Schaltfeld spannungsfrei ist. In der Praxis ist es wünschenswert, die Spannungsanzeige insbesondere an der Frontseite gegebenenfalls aber auch gleichzeitig an der Rückseite einer Schaltanlage zu ermöglichen. Dadurch soll sichergestellt werden, daß nach Abschalten und Spannungsfrei-Anzeige an der Vorderseite bei anschließendem Arbeiten an der Rückseite einer Schaltanlage die Möglichkeit der Verwechslung des freigeschalteten Feldes vermieden wird. Eine Möglichkeit zur doppelten Spannungsanzeige ist dadurch gegeben, an die eine Elektrodenanordnung zwei Meßgeräte anzuschalten. Eine solche Vorgehensweise verstößt gegen die Sicherheitsvorschrift und gefährdet zudem die Anzeigegenauigkeit bzw. die Einhaltung bestimmter Toleranzgrenzen oder kann sogar zur Nichtanzeige und damit zur akuten Gefährdung des Montagepersonals führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Steckbuchse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 Maßnahmen zu treffen, durch welche mit einfachen Mitteln eine sich gegenseitig nicht beeinflussende mehrfache Spannungsanzeige ermöglicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Bei einer Ausgestaltung einer Steckbuchse gemäß der Erfindung wird für jede anzuschließende Hochspannungsmeßeinrichtung eine von der oder den anderen Elektroden getrennte Elektrode mit eigenem Anschluß in den Isolierkörper eingebettet. Bei Bedarf kann somit an jede dieser Teil-Elektroden eine Hochspannungsmeßeinrichtung angeschlossen werden, ohne die kapazitive Spannungskopplung der übrigen Elektroden zu beeinflussen. Die einzelnen Elektroden können dabei nach Art von Bogenabschnitten in einer gemeinsamen Ebene um die Innenkonusausnehmung herum in Umfangsrichtung angeordnet sein. Vorzugsweise bilden die Elektroden gemeinsam ein Sechseck, das gegenüber der gleichartig geformten Außenkontur des Isolierkörpers in der Ebene um 30 Winkelgrade verdreht ist. Die Materialanhäufungen im Eckbereich des Isolierkörpers bleiben dadurch frei für die Anordnung der Befestigungsarmaturen, während an den dagegen versetzten Ecken der Elektroden je Elektrode mehrere elektrische Anschlüsse vorgesehen sein können. Hierdurch wird es möglich, die Elektroden untereinander elektrisch zu verbinden, wenn nur eine Hochspannungsmeßeinrichtung anzuschließen ist oder die Elektrodenanordnung geerdet werden soll. Die Schenkel der Elektroden können zu einem starren Ring zusammengefügt sein, wobei einzelne Schenkel oder Teile davon von benachbarten Elektroden aus elektrischem Isolierstoff bestehen. Der feste Zusammenbau der Elektroden ermöglicht Ihre mechanische Halterung über die Anschlüsse in einer Gießform in welcher der Isolierkörper durch Eingießen von aushärtendem Gießharz oder dergleichen Werkstoff hergestellt wird.

Daneben ist es aber auch möglich, mehrere ringförmige Elektroden in axialer Richtung der Innenkonusausnehmung nebeneinander isoliert anzuordnen und die zugehörigen Anschlüsse, die auch hier insbesondere als Steckfahnen ausgebildet sein können, radial außerhalb der übrigen Elektrodenringe zu führen, oder im Umfang der Elektroden Lücken für die Durchführung der elektrischen Anschlüsse vorzusehen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Skizzen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Steckbuchse,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die freie Stirnseite der Steckbuchse und die

Fig. 3a, 3b, 3c unterschiedliche elektrische Beschaltungsmöglichkeiten.

Eine Steckbuchse 1 einer Innenkonus-Steckkupplung, wie sie für den Anschluß von Hochspannungskabeln in Mittelspannungsschaltanlagen üblich ist, weist einen aus Gießharz hergestellten Isolierkörper 2 auf, in den eine Innenkonusausnehmung 3 eingeformt ist. Die Innenkonusausnehmung ist zu einer Stirnseite 4 des Isolierkörpers 2 hin offen. Am axial gegenüberliegenden Ende schließt sich an die Innenkonusausnehmung 3 ein achsengleicher Steckkontakt 5 an, der mit hochspannungsführenden Einbauten in einem nicht dargestellten gekapselten Hochspannungsschaltgerät zu verbinden ist. Von der Stirnseite 4 sind in den Isolierkörper 2 Befestigungsarmaturen 6 bzw. 7 eingearbeitet, die achsparallel zur Mittelachse 8 der Innenkonusausnehmung 3 stehen. Die Befestigungsarmaturen 6, 7 befinden sich auf konzentrisch zur stirnseitigen Öffnung der Innenkonusausnehmung 3 verlaufenden Kreislinien radial außerhalb der Innenkonusausnehmung. Die Stirnfläche 4 der Steckbuchse 1 ist für die Auflage auf einer Wandung eines Gerätegehäuses ausgebildet, in welchem sich Hochspannungsschaltanlagenteile befinden. Im Bereich der Innenkonusausnehmung ist diese Wand mit einem entsprechenden Durchbruch versehen, durch den von außen ein angepaßter Kabelstecker eingeführt werden kann, der mit einem entsprechend angepaßtem Kontaktbolzen in die Buchsenausnehmung des Steckkontaktteils 5 reibschlüssig eingreift. An den hochspannungsführenden Steckkontaktteil 5 ist zudem ein hutförmiger Feldsteuerkörper 9 angesetzt, der vollständig in den Isolierkörper eingebettet ist und ringförmig den benachbarten Abschnitt der Innenkonusausnehmung 3 umgreift.

Um einen kapazitiven Spannungsabgriff zur Messung der am Steckkontaktteil 5 bzw. dem Feldsteuerkörper 9 anliegenden Hochspannung zu schaffen, ist als kapazitiv wirkender Gegenbelag zum Feldsteuerkörper 9 eine davon und gegen Erde elektrisch isolierte Elektrodenanordnung im Bereich der Stirnseite 4 angeordnet, die sich ebenfalls um die Innenkonusausnehmung 3 herum in Umfangsrichtung erstreckt. Diese Elektrodenanordnung ist gemäß Fig. 2 aus mehreren Teilelektroden 10.1 bzw. 10.2 gebildet, die elektrisch voneinander getrennt sind. Jede dieser Teilelektroden 10 ist mit wenigstens einem eigenen, nach außen geführten elektrischen Anschluß 11 versehen, der vorzugsweise als Steckfahne ausgebildet ist, welche insbesondere parallel zur Längsachse 8 der Steckbuchse 1 in einer zur Stirnseite 4 hin offenen Ausnehmung 12 sitzen. Die Teilelektroden 10 bilden insgesamt ein Sechseck, das gegenüber der im Bereich der stirnseitig gleichartig geformten größeren Außenkontur des Isolierkörpers 2 in der Ebene um 30 Winkelgrade verdreht ist. Dadurch kommen die an den Sechseckkanten angeordneten Anschlüsse 11 im Bereich zwischen den Befestigungarmaturen 6, 7 zu liegen, die ihrerseits im Bereich der Sechseckkanten des Isolierkörpers 1 sitzen. Für die Darstellung von zwei Teilelektroden sind zwei gegenüberliegende Schenkel 13 der insgesamt sechseckigen Elektrodenanordnung 10 aus elektrischem Isolierstoff gebildet. Dabei sind alle Schenkel der Teilelektroden einschließlich derjenigen aus Isolierstoff zu einem starren Ring zusammengefügt, so daß die Elektrodenanordnung insgesamt als in sich stabiles Teil in eine für die Herstellung der Steckbuchse vorgesehene Gießform in einfacher Weise eingesetzt und positioniert werden kann. Den Teilelektroden 10.1 und 10.2 sind zusätzlich Hilfselektroden 14 zugeordnet, die in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Befestigungsarmaturen 6 bzw. 7 sitzen, jeweils drei dieser Hilfselektroden 14 stehen vorliegend mit je einer der Teilelektroden 10.1 bzw. 10.2 in elektrischer Verbindung. Die Hilfselektroden 14 sind ebenfalls vollkommen in den Isolierkörper 2 eingebettet und bestehen wie die Teilelektroden vorzugsweise aus sieb- oder gitterartigem Material, so daß sich eine innige Einbettung ergibt, die verhindert, daß sich beim Schrumpfungsprozeß während des Aushärtens des Gießharzes die Isoliermasse von der Elektordenanordnung trennt und dielektrische Fehlstellen gebildet werden. Die Hilfselektroden 14 können sich in radialer Richtung über den gleichen Bereich wie die Befestigungsarmaturen 6, 7 erstrecken und andererseits weitgehend den Raum zwischen benachbarten Befestigungsarmaturen 6, 7 einnehmen sowie in axialer Richtung soweit in den Isolierkörper 2 wie die Armaturen 6, 7 erstrecken. Es ergibt sich dadurch eine weitgehende Symmetrierung des elektrischen Feldes gegenüber dem Feldsteuerkörper 9. Die Hilfselektroden 14 sind haubenförmig ausgebildet und mit dem gerundeten Ende zum Feldsteuerkörper 9 gerichtet. Die Rundung trägt dabei zur gleichmäßigen Feldverteilung bei und bildet gegenüber dem Feldsteuerkörper eine relativ große Fläche, die einen entsprechend hohen Kapazitätswert mit sich bringt. Die dadurch erzielte Kapazität ermöglicht die Erfassung der anstehenden Hochspannung mit relativ einfachen Hochspannungsmeßeinrichtungen 15. Innerhalb der Hilfselektroden 14 sind zudem die elektrischen Anschlüsse 11 für die Teilelektroden 10.1 bzw. 10.2 ausgebildet, wobei die Teilelektrode 10.1 vorliegend mit zwei Anschlüssen 11 versehen ist.

Eine in vorstehender Weise ausgebildete Steckbuchse kann mit unterschiedlicher elektrischer Beschaltung versehen werden. Gemäß Fig. 3a ist über einen zugehörigen Anschluß 11 an jede der Elektroden 10.1 bzw. 10.2 eine eigene Meßbeschaltung 15 angeschlossen. Diese Meßbeschaltung kann eine Signaleinrichtung oder ein direkt anzeigendes Meßgerät sein, so daß bei vorhandener Hochspannung am Steckkontakt 5 ein entsprechendes Signal erzeugt wird, das eine Bedienungsperson auf den gegebenen Betriebszustand hinweist. Die hier geschaffene Möglichkeit zum Anschluß von zwei Spannungsmeßgeräten bzw. Anzeigegeräten läßt die Anordnung eines derartigen Gerätes 15 an der Frontseite und die Anordnung eines entsprechenden weiteren Gerätes 15 an der Rückseite einer Mittelspannungsschaltanlage zu. Es ist dadurch eine unmittelbare Information des Bedienungspersonals am jeweiligen Arbeitsort möglich. Ein parallel zu einer Anzeigeeinrichtung 16 geschalteter elektrischer Kondensator 17 in der Meß- und/oder Signaleinrichtung 15 ist bei der erwünschten Doppelanzeige auf die Kapazität der als Koppelelektroden dienenden Teilelektroden 10.1 bzw. 10.2 abgestimmt. Da im übrigen die beiden Anzeigen völlig unabhängig voneinander arbeiten, ist eine Überwachung auf Spannungsfreiheit sicher gegeben. Dabei ist eine Überprüfung der Meßeinrichtungen und ihrer Verbindungen zu den Teilelektroden 10.1 und 10.2 dadurch möglich, daß beide Anzeigen gleich sein müssen, wenn kein Schaden in der Meßbeschaltung vorliegt.

Wird nur eine Anzeige gewünscht, dann ist eine Beschaltung gemäß Fig. 3b zweckmäßig. Hierbei sind die beiden Teilelektroden 10.1 und 10.2 durch eine äußere Leitungsbrücke 18 miteinander verbunden, so daß die für die Meßeinrichtung 15 zur Verfügung stehende elektrische Energie entsprechend erhöht ist. Hierbei ist die Kapazität des Kondensators 17 auf die Gesamtkapazität der beiden Teilelektroden 10 abgestimmt. Da die Teilelektrode 10.1 zwei Anschlüsse 11 aufweist, braucht keine Doppelbeschaltung einer der Anschlußfahnen 11 vorgenommen zu werden. Selbstverständlich ist auch der Anschluß der Meßeinrichtung 15 an nur einer Teilelektrode 10 möglich. Dann muß die zweite Teilelektrode 10 geerdet werden. Die Brücke 18 entfällt dann.

Wird eine Messung auf das Vorhandensein von Hochspannung nicht gewünscht, wird anstelle der Meßeinrichtung 15 bei miteinander verbundenen Teilelektroden 10.1 und 10.2 der dritte Anschluß 11 unmittelbar an Erdpotential angeschaltet, wie es in Fig. 3c bei 19 angedeutet ist.

Insgesamt wird die Möglichkeit geschaffen, an einer Hochspannungs-Steckbuchse durch die Anordnung von zwei getrennten Teilelektroden eine doppelte Spannungsauskopplung zur Verfügung zu stellen, die den unabhängigen Anschluß von zwei getrennten Meßeinrichtungen ermöglicht und dadurch Verwechslungen über den Freischaltungszustand eines Schaltfeldes in einer Mittelspannungsschaltanlage insbesondere dann sicher vermeidet, wenn ein Zugang zu den Kabeln bzw. Steckbuchsen nur von der Schaltanlagenrückseite her möglich ist. Da getrennte Koppelelektroden vorgesehen sind, ist die Gefahr einer Doppelbelastung einer Koppelelektrode nicht zu befürchten.

Claims (9)

1. Steckbuchse einer Innenkonus-Steckkupplung für ein Kabel in einem Hochspannungsgerät, vorzugsweise Mittelspannungsschaltanlage, mit einem Isolierkörper, der an einer Stirnseite einer Öffnung einer Innenkonusausnehmung und außer einem Steckkontakt eine demgegenüber elektrisch isolierte eingebettete Elektrodenanordnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung wenigstens zwei elektrisch voneinander getrennte Teilelektroden (10.1; 10.2) aufweist, die je einen eigenen nach außen geführten Anschluß (11) besitzen.

2. Steckbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilelektroden (10.1; 10.2) nach Art von Bogenabschnitten in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.

3. Steckbuchse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilelektroden (10.1; 10.2) gemeinsam ein Sechseck bilden, das gegenüber der gleichartig geformten Außenkontur des Isolierkörpers (2) in der Ebene um 30 Winkelgrade verdreht ist.

4. Steckbuchse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende Schenkel (13) der insgesamt sechseckigen Teilelektroden (10.1; 10.2) aus elektrischem Isolierstoff bestehen.

5. Steckbuchse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schenkel der Teilelektroden (10.1; 10.2) zu einem starren Ring zusammengefügt sind.

6. Steckbuchse nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Teilektroden (10.1; 10.2) mindestens zwei nach außen geführte Anschlüsse (11) besitzt.

7. Steckbuchse nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an jede Teilelektrode (10.1; 10.2) ein eigenes Spannungsmeßgerät (15) angeschlossen ist.

8. Steckbuchse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsmeßgeräte (15) bzw. Anschlußbuchsen hierfür an unterschiedlichen Seitenwänden, insbesondere an der Frontwand und an der Rückwand des Anlagengehäuses angeordnet sind.

9. Steckbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ringförmige Teilelektroden in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet sind.