DE4395188C2 - Vorrichtung zum Lösen und Kreuzverbinden von Kabelabschirmungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lösen und Kreuzverbinden von Kabelabschirmungen.

Bei der Verlegung von Kabeln mittlerer und hoher Spannung sowie mittlerer und hoher Kapazität ist es notwendig, Kreuzverbindungen zwischen den stromleitenden Abschirmungen und Mänteln von Kabeln zur Sicherung eines Ableitungsstromwegs für die in den Abschirmungen der Phasenleiter fließenden Ströme herzustellen, oder Bedingungen zu schaffen, bei denen die Abschirmungen der Leiter auf demselben Potential liegen. Dies ist mit Hinsicht insbesondere auf die Anwesenheit von elektrischen Feldern erforderlich, die durch die in den Kabellinien mittlerer und hoher Kapazität fließenden Ströme hoher Stärke generiert werden. Die Ströme hoher Stärke erzeugen in den aus verschiedenen, elektrisch leitenden Stoffen, insbesondere aus Metallen gebildeten Abschirmungen des Kabels eine hohe Spannung, und die Hochspannung bedingt die Erhöhung der Temperatur des ganzen Kabels sowie die Verminderung seiner Belastbarkeit, d. h. die Hochspannung verursacht erhöhte Verluste in der Leistungsübertragung. Eine weitere negative Folge der erhöhten Temperatur ist die Verkürzung der Lebensdauer sowohl des Kabels als auch seiner aus Kunststoff bestehenden Teile.

Bei dem Entstehen eines Fehlers in der Kabellinie ist es immer notwendig, die Stelle der Beschädigung zu lokalisieren und insbesondere so schnell wie möglich die Fehlstelle bei hoher Zuverlässigkeit der Testmessungen der Abschirmungen und Mäntel zu bestimmen. Durch das Vorsehen von Vorrichtungen zum Lösen, Verbinden und Erden von aus einem hochleitenden Stoff, insbesondere Metall, bestehenden Kabelmänteln und Abschirmungen des Kabels kann eine vorteilhafte, dreiphasige Kabelverbindungslinie auf Kabelabschnitte (Kabelstrecken) aufgeteilt werden, und diese Aufteilung erleichtert die Durchführung der Fehlerortsbestimmung.

Die zur Zeit zur Erdung von Kabellinien und insbesondere von elektrisch leitenden Abschirmungen und Mänteln der Kabel verwendeten Anordnungen sind sehr einfach ausgebildet.

Grundsätzlich ist aus der DE 41 02 114 A1 ein Verfahren zum zyklischen Auskreuzen von Kabelmänteln bekannt. Hierbei werden die leitenden Kabelmäntel zwischen den drei Phasen eines Drehstromsystems zyklisch vertauscht und mit einem Erdungsflansch verbunden. Das Auskreuzen und die Erdung erfolgt mittels eines speziellen Erdungskabels. Während aus dem beschriebenen Verfahren ein Erdungsflansch und ein Erdungskabel entnehmbar sind, ist bei der beschriebenen Anordnung kein Behälter für die Aufnahme der Anschlüsse zwischen den Abschirmungen der Phasenleiter und der Erdungseinrichtungen vorgesehen.

Aus der DE 28 36 587 A1 ist ein Kabelendverschluß für ein mit einem festen Isoliermaterial isoliertes Hochspannungskabel bekannt, bei dem das Kabelende in einem mit Druckgas gefüllten metallischen Kapselgehäuse montiert ist, wobei das Kabelende mit Hilfe einer im wesentlichen in der axialen Verlängerung des Kabelendes sich erstreckenden Zugstange fixiert ist. Das eine Ende der Zugstange ist direkt oder indirekt mit dem Kapselgehäuse verbunden, und das andere Ende der Zugstange ist an einer am Ende des Kabelleiters fixierten Kontakthülse befestigt.

Schließlich offenbart die DE-OS 22 35 446 eine Hochspannungs- Abzweigeeinrichtung mit einem Gehäuse, in dessen Unterteil sich Kabelendverschlüsse befinden, bei der oberhalb der Endverschlüsse Anschlußstücke im Gehäuse starr und isoliert befestigt sind, die je mit einem der Endverschlüsse in leitender Verbindung stehen. Ferner sind Stromschienen oder Stromkabel vorhanden, die je mit einem Ende an die Anschluß- Stücke lösbar angeschlossen sind und je mit ihrem anderen Ende lösbar auf Knotenstellen oder Sammelschienen geführt sind, die jeweils einer Phase gemeinsam sind. Schließlich befinden sich die Knotenstellen oder Sammelschienen in überschlagsicherem Abstand von den Anschlußstücken, und es sind Erdungsmittel vorhanden, die lösbar an die Anschlußstücke anschließbar sind.

Ferner ist in der AT E 16 325 B eine Anordnung zur Installation eines Starkstromkabels gezeigt, das Abschirmungen aufweist. Die Abschirmungen werden zyklisch ausgekreuzt und geerdet. Es sind außerdem Verbindungskästen für die kreuzweisen Verbindungen zwischen den Abschirmungen erwähnt. Jedoch ist nicht beschrieben, wie in den Verbindungskästen die Anschlußklemmen für die Abschirmungen angeordnet und mit den Erdungselementen verbunden sind.

Nach der Verlegung und Montierung einer Kabellinie ist es oft notwendig, die Fehlortsbestimmung im Hinblick auf das Kabel und insbesondere mit Hinsicht auf den Mantel durchzuführen, d. h. den Ort des Fehlers mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Bei der Durchführung dieser Operation ist es auch erforderlich, die Kontinuität der im Kabel vorhandenen Abschirmungen zu überprüfen.

Der in der AT E 16 325 B erwähnte Verbindungskasten wird in den Grund gelegt und bildet daher einen Teil der Kabellinie, die von der Bodenfläche aus schwer erreichbar ist. Das Grundwasser kann in den inneren Raum der Vorrichtung eindringen. Sobald das eingedrungene Wasser die leitenden Elemente der Vorrichtung und des Kabels erreicht, tritt in dem Kabel ein Fehler auf. Ein derartiger Fehler kann schwer reparierbar sein. Insbesondere aufgrund der Hochspannung und der großen, in dem Kabel fließenden Ströme ist das Wasser in der Lage, schwere Beschädigungen der metallischen Teile der Vorrichtung hervorzurufen.

Natürlich muß ein Kabel nicht immer an denjenigen Stellen schadhaft werden, an denen sich eine derartige Vorrichtung zum Lösen und Kreuzverbinden befindet. Dennoch ist es bei dem Auftreten eines Fehlers in dem Kabel erforderlich, den Zugriff zum Innenraum der Vorrichtung zu gewährleisten, um prüfen zu körnen, ob die Vorrichtung fehlerhaft geworden ist.

Die Sicherung des Zugriffs zu der Vorrichtung sowie die Fehlerortsbestimmung erfordern viel Arbeit. Deswegen ist dieser Schritt mit hohen Kosten verbunden, und es ist offensichtlich günstig, wenn er unnötig ist, indem leicht festgestellt werden kann, ob im Verlauf des Kabels ein Fehler an einer Vorrichtung zum Kreuzverbinden aufgetreten ist. Somit besteht die Notwendigkeit, die vorhandenen Vorrichtungen zu verbessern und eine Vorrichtung zu realisieren, bei welcher der Zugang oder Zugriff zum Innenraum erleichtert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung auf das oben genannte Problem zu bieten. Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die einen guten Schutz gegen das Eindringen von Wasser bietet, eine verringerte Störanfälligkeit aufweist und auf einfache Weise darauf geprüft werden kann, ob ein Kabel an der Erdungsanordnung oder im Verlauf des Kabels schadhaft geworden ist. Die Vorrichtung soll insbesondere für die Anordnung am Ende oder am Anfang eines Kabelabschnitts und für die Ausbildung einer Kreuzverbindung von Kabelmänteln und Abschirmungen geeignet sein.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Allgemein beruht die vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis, daß eine Vorrichtung zur lösbaren Ausführung und Erdung von Abschirmungen eines Kabels als ein geschlossenes, gegebenenfalls einen Überdruck haltendes Gehäuse ausgebildet werden soll, wobei das Gehäuse abgedichtete, rohrartige Einführelemente (Einführungselemente) sowie Erdungsklemmen enthält. Diese Konstruktion ist für die Erhöhung der Zuverlässigkeit der Kabelstrecke und für die sehr einfache Sicherung des Innendrucks im Gehäuse günstig. Ferner liefert die Messung des Innendrucks des Gehäuses die Information, ob das Schadhaftwerden der Kabellinie in dem Behälter (Gefäß) der Vorrichtung erfolgte oder nicht. Wenn nämlich Wasser in das Gehäuse eingedrungen ist, kann der Verlust des Innendruckes darin beobachtet werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die weiteren Ansprüche gekennzeichnet.

Der innere Aufbau der Vorrichtung kann vereinfacht werden, wenn die Erdungsschiene an einer inneren Halte- oder Tragwand befestigt ist. Die Erdungsschiene wird mit der Erdungsklemme verbunden.

Der abgedichtete Charakter der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann sehr lange Zeit aufrechterhalten werden, wenn die Einführelemente des druckfesten Gehäuses mit Dichtbüchsen oder Durchführungen versehen sind, welche die entsprechenden Phasenleiter durch die ersten und zweiten Abschirmungen umgeben. Die Dichtbüchsen bilden zweckmäßige Bestandteile des als druckfestes Gehäuse verwirklichten Gefäßes und sind in der Lage, die die durchgeführten Abschirmungen umgebende Umhüllung gasdicht zu klemmen und halten, so daß kein Wasser in den Innenraum des druckfesten Gehäuses durch die Einführungselemente eindringen kann.

Die Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann durch die vorteilhafte Weiterbildung erleichtert werden, bei der im druckfesten Gehäuse je eine, eine erste und eine zweite Klemme (Kontaktklemme) bildende Halteeinheit zur Befestigung der Abschirmungen der zugeordneten Phasenleiter eingebaut sind, wobei die ersten Kontaktklemmen näher bei und die zweiten Kontaktklemmen weiter entfernt von den Einführungselementen des druckfesten Gehäuses angeordnet sind. Ferner sind die die Abschirmungen von verschiedenen Phasenleitern aufnehmenden ersten und zweiten Kontaktklemmen durch Anschlußschienen oder Leitungen elektrisch verbunden. Dieses kreuzverbundene System ist zum Beispiel derart verwirklicht, daß die Halteeinheiten durch je eine Leitungsschiene mit der Erdungsschiene verbunden sind oder einen Teil der Erdungsschiene bilden. Es ist insbesondere günstig, wenn die die ersten Kontaktklemmen bildenden Halteeinheiten als Teile der Erdungsschienen ausgebildet sind.

Bei einer günstigen Weiterbildung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere leicht unter Druck gestellt und kann die Messung des Innendruckes sehr einfach durchgeführt werden, wenn das druckfeste Gehäuse ein Ventil zur Durchführung von Prüfmessungen und/oder zur Einführung eines Gases enthält und das Ventil in der äußeren Wand des druckfesten Gehäuses angeordnet ist.

Die Handhabung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vereinfacht bei der günstigen Ausführungsform, bei der das druckfeste Gehäuse aus zwei aus rostfreiem Stahl hergestellten äußeren Halbteilen ausgebildet ist, welche durch einen Dichtungseinsatz entlang eines Flansches aufeinander gepaßt sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bildet eine Einheit von sehr hoher Lebensdauer, hoher Zuverlässigkeit, welche die Fehlortsbestimmung bei einer Kabellinie erleichtert. Sie kann sehr einfach in einer Kabellinie angeordnet und, wenn erforderlich, mit Luft oder einem Schutzgas aufgefüllt werden. Weiters bietet sie, abhängig vom Typ und Anordnung des Hochspannungskabels, eine Erhöhung der Belastbarkeit des Kabels um etwa 2 bis 8% und die Verminderung der in der Kabellinie erfaßbaren Verluste um etwa 5 bis 20% an.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von vorteilhaften Ausführungsformen mit Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht und

Fig. 3 ein einfaches Schaltdiagramm der Schaltung der elektrischen Teile des Kabels in der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Vorrichtung wird im allgemeinen in Kabellinien hoher Spannung und hoher Kapazität und insbesondere in kreuzverbundenen Kabelsystemen eingesetzt. Jeder Phasenleiter einer Kabellinie ist mit einer Hülle 2 versehen, welche an eine ihre abgedichtete Führung gewährleistende Dichtbüchse 1 gefügt ist. Unter der Hülle 2 ist der Phasenleiter von einer aus einem Metall oder anderem leitfähigen Stoff ausgebildeten ersten Abschirmung 14 und einer ähnlichen zweiten Abschirmung 15 umgeben, wobei der bloße Phasenleiter innerhalb der Vorrichtung bleibt. Die erste und die zweite Abschirmung 14 und 15 können mit den inneren Leitungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf die im folgenden dargestellte Weise verbunden werden. Die Dichtbüchse 1 ist in der äußeren Wand eines als ein druckfestes Gehäuse 7 ausgebildeten Gefäßes der Vorrichtung eingebaut, wobei das druckfeste Gehäuse 7 vorteilhaft aus rostfreiem Stahl ausgebildet ist. Hinter jeder Dichtbüchse 1 ist je eine erste Kontaktklemme 3 und je eine zweite Kontaktklemme 4 im druckfesten Gehäuse 7 angeordnet, wobei die erste Kontaktklemme 3 zur Aufnahme der ersten Abschirmung 14 und die zweite Kontaktklemme 4 zum Fixieren der zweiten Abschirmung 15 der Hüllen 2 dient. Sowohl die erste Kontaktklemme 3, als auch die zweite Kontaktklemme 4 ist mit entsprechenden inneren Leitungen verbunden. Die ersten Kontaktklemmen 3 sind durch entsprechende Leitungsschienen 20 mit Eingängen von zugehörigen, vorteilhaft auf Zinkoxyd basierten Spannungsbegrenzern (Überspannungsableitern) verbunden, wobei die Ausgänge der letzteren einer Erdungsschiene 6 zugeführt sind, welche an einer im Innenraum des druckfesten Gehäuses 7 angeordneten Tragwand 18 befestigt ist. Die zu einem der Phasenleiter gehörende erste Kontaktklemme 3 ist durch eine Durchführungsleitung 13 mit einer der weiteren Phasenleiter zugeordneten zweiten Kontaktklemme 4 verbunden, wobei die verbleibenden zwei ersten Kontaktklemmen 3 und die weiteren zwei zweiten Kontaktklemmen 4 paarweise durch Anschlußschienen 10 so verbunden sind, daß in jedem Paar zwei verschiedene Phasenleiter vertreten sind. Die hier zwischen der Durchführungsleitung 10 und der Anschlußschiene vorgenommene Unterscheidung ist nicht unbedingt notwendig, sie wurde lediglich zwecks Klarheit der Darstellung eingeführt, und die Bauteile können aus dem gleichen Material in gleicher Gestalt ausgeführt werden. Die zweiten Kontaktklemmen 4 sind vorteilhaft an einer in das druckfeste Gehäuse 7 eingebauten oder ein Element des druckfesten Gehäuses bildenden Halteplatte 11 befestigt und auf ähnliche Weise sind die ersten Kontaktklemmen 3 auf entsprechenden Leitungsschienen 21 angeordnet. Die Erdungsschiene 6 ist durch eine Stromableitung 12 mit einer Erdungsklemme 5 verbunden. Die Erdungsklemme 5 ist durch die Wand des druckfesten Gehäuses 7 eingebaut (Fig. 1 und 2) und kann jene mit einer Erdungseinheit über eine außen angeordnete Ableitung 17 verbinden. In der äußeren Wand des druckfesten Gehäuses 7 ist es vorteilhaft, ein Ventil 9 anzuordnen, wodurch ein Weg zur Auffüllung des Innenraumes des druckfesten Gehäuses 7 mit einem Druckmittel und/oder zur Messung des Innendruckes gewährleistet ist.

Das druckfeste Gehäuse 7 ist auf günstige Weise aus zwei äußeren Halbteilen zusammengebaut, welche im allgemeinen unterschiedliche Gestalten haben. In Fig. 1 ist ein unterer Halbteil zu sehen, dem ein in der Zeichnung nicht sichtbares Deckelement aufgepaßt ist. Der untere Halbteil und auf ähnliche Weise das Deckelement sind mit Flanschen 16 versehen, welche gerade Flächen aufweisen, und in diesen geraden Flächen sind Troge 22 ausgebildet, welche zur Aufnahme eines aus einem flexiblen Stoff gefertigten Abdichtungseinsatzes 8 dienen. Der untere Halbteil und das Deckelement können einfach aufeinander gepaßt und mittels einer oder mehreren Schrauben oder anderer Rüstungsteile zusammengehalten werden. Das so vorbereitete druckfeste Gehäuse 7 kann auf zuverlässige Weise nach den bekannten Methoden gasdicht abgeschlossen werden. Der Innenraum des druckfesten Gehäuses 7 kann mit Luft oder anderem entsprechenden Schutzgas durch das Ventil 9 aufgefüllt werden.

Die beiden Halbteile des druckfesten Gehäuses 7 können, wie erwähnt, vorteilhaft aus rostfreiem Stahl gefertigt werden, und die Halteplatte 11 ist zum Einspannen der die ersten und zweiten Kontaktklemmen 3 und 4 tragenden Bestandteile vorgesehen.

In Fig. 3 ist schematisch ein elektrisches Schaltdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu sehen. Dieser Figur kann es leicht entnommen werden, daß die gemeinsamen Punkte der ersten und zweiten Abschirmungen 14 und 15 durch die Überspannungsableiter 19 mit einer Erdungseinheit verbunden sind, und auf diese Weise ist es gesichert, daß die ersten und zweiten Abschirmungen 14 und 15 in der Kabellinie auf demselben Potential liegen, daher kann kein Potentialunterschied zwischen ihnen gemessen werden.

Wenn es erwünscht ist, kann es günstig sein, wenn das druckfeste Gehäuse 7 mit einem elektrisch isolierenden Stoff bis zum Niveau der ersten und zweiten Kontaktklemmen 3 und 4 aufgefüllt ist, wobei dieser Isolierstoff einen Schutz der im Innenraum des druckfesten Gehäuses 7 eingebauten Bestandteile gegenüber Wasser bietet, da das Wasser bei einer Beschädigung des druckfesten Gehäuses 7 eventuell in den Innenraum eindringen kann. Auf diese Weise kann der Prozeß des Eindringens des Wassers in die innere Konstruktion des Kabels von dem druckfesten Gehäuse 7 ausgehend verlangsamt, manchmal verhindert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ähnlich zu den bekannten Vorrichtungen verwendet werden. Der einzige Unterschied besteht darin, daß das druckfeste Gehäuse 7 nach der Anordnung der leitenden Mäntel der ersten und zweiten Abschirmungen 14 und 15 der Phasenleiter geschlossen und, wenn notwendig, mit einem Druckmittel aufgefüllt, d. h. unter Druck gestellt werden soll. Wenn es vermutet wird, daß das Schadhaftwerden der Kabellinie im druckfesten Gehäuse 7 erfolgte, und die Druckfestigkeit des Gehäuses festgestellt werden kann, ist es genügend, den Innendruck zu messen und derart die Fehlortsbestimmung durchzuführen. Das druckfeste Gehäuse 7 kann, wenn es aus zwei Teilen besteht, wegen dieser Konstruktion sehr leicht geöffnet werden, ferner weil das Gefäß in einem Kabelschacht angeordnet werden kann und im allgemeinen dort angeordnet wird.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Lösen und Kreuzverbinden von Kabelabschirmungen,

• 1. die einen am Ende oder am Anfang eines Kabelabschnitts angeordneten Behälter (7) mit einer Erdungsklemme (5) aufweist,
• 2. wobei der Behälter (7) mit Einführelementen zur Aufnahme erster und zweiter aus gut leitendem Material bestehenden Abschirmungen (14, 15) von Phasenleitern versehen ist, die von Hüllen (2) umgeben sind,
• 3. wobei die Erdungsklemme (5) in einem Stromweg angeordnet ist, der von einer der Abschirmungen (14, 15) durch zumindest einen Spannungsbegrenzer (19) und eine Erdungsschiene (6) führt;
• 4. der Behälter ist als druckfestes Gehäuse (7.) ausgebildet;
• 5. im Innenraum des druckfesten Gehäuses (7) ist eine Haltewand (18) angebracht;
• 6. die Erdungsklemme (5) ist an der äußeren Wand des druckfesten Gehäuses (7) angebracht,
• 7. zumindest ein Spannungsbegrenzer (19), der an einem gemeinsamen Punkt der ersten und zweiten Abschirmungen (14, 15) angeschlossen ist, ist an der Haltewand (18) befestigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdungsschiene (6) an der inneren Haltewand (18) befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführelemente des druckfesten Gehäuses (7) mit Dichtbüchsen (1) versehen sind, die auf eine druckfeste Weise die ersten und zweiten Abschirmungen (14, 15) der Phasenleiter umgeben.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem druckfesten Gehäuse (7) jeweils erste und zweite Klemmen (3, 4) bildende Halteeinheiten zur Befestigung der ersten und zweiten Abschirmungen (14, 15) aller Phasenleiter angebracht sind, wobei die zweiten Klemmen (4) näher bei und die ersten Klemmen (3) weiter entfernt von den Einführelementen des druckfesten Gehäuses (7) angeordnet sind, und daß Paare von ersten und zweiten Klemmen (3, 4), die erste und zweite Abschirmungen (14, 15) von unterschiedlichen Phasenleitern aufnehmen, durch Anschlußschienen (10) oder Leitungen (13) elektrisch verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinheiten durch je eine Leitungsschiene mit der Erdungsschiene (6) verbunden sind oder einen Teil der Erdungsschiene (6) bilden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinheiten als Teile der Erdungsschienen (6) ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das druckfeste Gehäuse (7) ein Ventil (9) zur Durchführung von Prüfmessungen und/oder zur Einführung eines Gases aufweist, und das Ventil in der äußeren Wand des druckfesten Gehäuses (7) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das druckfeste Gehäuse (7) aus zwei aus rostfreiem Stahl hergestellten äußeren Halbteilen ausgebildet ist, die durch einen Dichtungseinsatz (8) entlang eines Flansches (16) aufeinander gepaßt sind.