DE60033247T2

DE60033247T2 - Feldsteuerung bei hoher Spannung

Info

Publication number: DE60033247T2
Application number: DE60033247T
Authority: DE
Inventors: Mikael HÖGLUND; Lard Olof Svedjehed; Lars Hagge Johansson; Hans Johansson; Jörgen Svahn
Original assignee: ABB AB
Current assignee: ABB AB
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2020-05-27
Also published as: SE9901986L; DE60033247D1; EP1056162A3; ATE353481T1; EP1056162A2; EP1056162B1; SE514210C2; DK1056162T3; SE9901986D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines elektrischen Feldes an zum Beispiel einer Verbindung, einem Abschluss oder einem Anschluss eines Hochspannungskabels.
In herkömmlicher Feldsteuerung, werden normalerweise geometrische Feldsteuerung oder Widerstands-Feldsteuerung verwendet. Das elektrische Potential zwischen dem stromführenden Teil und der Erdung wird mit Hilfe eines Materials mit geeignetem Widerstand aufgeteilt. Der Nachteil dieser bekannten Feldsteuerung ist, dass bei schnellen Spannungsänderungen das Widerstands-Material nicht genug Zeit hat, das Feld zu steuern, was zu hohe Spannungen bzw. Belastungen im Material führt.
Dokument GB-A-96753 offenbart kapazitive Feldsteuerung (in 21).
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Steuerung von elektrischen Feldern zu verbessern, um die Gefahr von sich aufbauenden, schädlichen Aufladungen und hohen Belastungen zu verringern, die nach schnellen Spannungsänderungen entstehen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Kombination einer kapazitiven Feldsteuerung erzielt, welche mehrere kapazitive Schichten, die im Wesentlichen konzentrisch zwischen einem inneren stromführenden Leiter und einem äußeren Erdpotenzial angeordnet sind, und einer geometrischen Feldsteuerung umfasst, welche einen Spannungskonus umfasst, der in elektrischem Kontakt mit dem oben erwähnten Erdpotenzial angeordnet ist.
Gemäß Stand der Technik wird die Isolations-Abschirmung bzw. Isolierungsfolie („insulation screen") des Kabels vor Montage eines Abschlusses, eines Anschlusses, einer Verbindung oder ähnliche Kabel-Vorrichtung entfernt. Die Belastung eines elektrischen Feldes ist in den Regionen am höchsten, in denen das Kabel weniger Widerstand für einen elektrischen Durchbruch hat, als in anderen Regionen. Eine solche Region ist daher dort, wo der Isolations-Abschirmung des Kabels mechanisch entfernt ist.
Es gibt Gründe anzunehmen, dass die Probleme, die die Installations-Betriebsart in Zusammenhang mit einer Spannungsänderung gefährden, unter anderem durch den Aufbau von Raumaufladungen in den Randzonen verursacht werden, die zwischen der Isolation und dem Zubehör bzw. Zusätzen („accessories") in Kabelanschlüssen auftreten. Um diese Probleme zu lösen, sind Kabelanschlüsse nach Stand der Technik kompliziert und nicht von bewährtem Design, da sie die elektrische Belastung, die entstehen können, handhaben müssen. Die Kabelanschlüsse gemäß Stand der Technik waren kostspielig und führten auch zu lange Lieferzeit, da sie vor Ort der Geometrie und den elektrischen Belastungen des Kabels angepasst werden mussten.
Die Erfindung wird jetzt detaillierter mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen erklärt werden, worin:
1 eine schematische Ansicht einer Kabelverbindung gemäß der Erfindung zeigt,
2 eine Verbindungshülse zeigt, die in der oben erwähnten Kabelverbindung eingeschlossen ist, und
3 ein Verbindungsteil für die obenerwähnte Kabelverbindung zeigt.
In den Zeichnungen zeigen die 1 bis 3 eine Kabelverbindung 1 und ein Kabel 2, mit einem inneren Leiter 3, einer äußeren leitenden Schicht 4 und eine Isolation 5. Die Kabelverbindung 1 umfasst eine Verbindungshülse 6 für das entsprechende Kabel 2.
Jede Verbindungshülse 6 weist eine innere Elektrode 7, eine Isolationsschicht 8 und eine äußere leitende Schicht 9 auf. Die äußere leitende Schicht 9 wird mit einem Spannungskonus 10 zur geometrischen Feldsteuerung gebildet. Die innere Elektrode 7 ist elektrisch mit einem Verbindungsteil 11 verbunden, der in Kontakt mit dem inneren stromführenden Leiter 3 des Kabels 2 ist. Die äußere leitende Schicht 9 ist elektrisch mit einem Erdpotential verbunden.
Der Spannungskonus 10 erstreckt sich mit zunehmendem Durchmesser von dem Ende der Verbindungshülse 6, die dem Grundpotential am nächsten ist, und mindestens teilweise in Richtung des Endes der Verbindungshülse 6, die dem stromführenden Leiter 3 am nächsten ist.
Das Verbindungsteil 11 umfasst Anschlusshülsen 12 zur Verbindung des inneren Leiters 3 des entsprechenden Kabels 2 mit einem inneren stromführenden Leiter 13, der sich durch den Verbindungsteil 11 erstreckt, eine kapazitive Steuerung 14, die aus mehreren gewundenkapazitiven Schichten 15, vorzugsweise aus Aluminiumlaminat, besteht, die im Wesentlichen konzentrisch zwischen dem inneren stromführenden Leiter 13 und einem äußeren Erdpotential angeordnet sind. Die kapazitiven Schichten 15 weisen ein begrenztes Ausmaß entlang des Leiters 13 auf und enden sukzessiv in unterschiedlichen Abständen voneinander entlang des Leiters 13, um so Potentialdifferenzen zwischen unterschiedlichen Schichten 15 über eine bestimmte Länge zu steuern. Die kapazitiven Schichten 15 werden von einem Epoxidkörper 16 umgeben, aber auch andere geeignete Materialien können verwendet werden.
Der Kabelanschluss 1 ist geeignet zylinderförmig, obgleich andere geometrische Formen realisierbar sind und die Verbindungshülsen 6 im Wesentlichen aus EPDM-Gummi gebildet werden, aber auch anderer Plastik oder Elastomere möglich sind.
Mittels der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die kapazitive Steuerung 14 in ein und derselben Größe für etliche unterschiedliche Maße der Verbindungshülsen 6 herzustellen. Es ist auch möglich, die kapazitive Steuerung 14 als Körper in, z.B. Kabelabschlüssen, Buchse, Abzweigpunkten, Vorrichtungsverbindungen oder ähnlichen Ausrüstungen einzusetzen, und ein und dieselbe Verbindungshülse 6 zur Verbindung mit der kapazitiven Steuerung 14 zu verwenden.

Claims

Vorrichtung zum Steuern eines elektrischen Felds an zum Beispiel einer Verbindung, einem Abschluss oder einem Anschluss (1) eines Hochspannungskabels (2), gekennzeichnet durch eine Kombination einer kapazitiven Feldsteuerung (14), umfassend mehrere kapazitive Schichten (15), die im Wesentlichen konzentrisch zwischen einem inneren stromführenden Leiter (13) und einem äußeren Erdpotenzial (9) angeordnet sind, und einer geometrischen Feldsteuerung, umfassend einen Spannungskonus (10), das in elektrischem Kontakt mit dem Erdpotenzial angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitiven Schichten (15) eine begrenzte Ausdehnung entlang des Leiters (13) zeigen und nacheinander in verschiedenen Entfernungen voneinander entlang des Leiters (13) abgeschlossen sind, um so den Unterschied im Potenzial zwischen den verschiedenen Schichten (15) über eine bestimmte Länge zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungskonus (10) sich, zur geometrischen Feldsteuerung, mit steigenden Durchmesser von dem Ende einer Verbindungshülse (6), das sich am nächsten zu dem Erdpotenzial des Kabels (2) befindet und mindestens teilweise zu dem Ende der Verbindungshülse (6) erstreckt, das sich am nächsten an dem stromführenden Leiter (3) des Kabels (2) befindet.