DE634769C - Kabelendverschluss unter Verwendung eines Schutzkonus - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung der Enden oder Verbindungsstellen von elektrischen Hochspannungskabeln, bei denen ein Schutzkonus verwendet wird, urn eine möglichst gleichmäßig verteilte elektrische Beanspruchung der Isolation zwischen den Enden der Kabelseele und der Schutzhülle bzw. Bewehrung zu erzielen und die Durchoder Überschlagsgefahr am Ende des Kabels zu beseitigen.

Bei derartigen Anordnungen hat man bisher den Schutzkonus in Form einer glockenartig sich erweiternden Hülse auf das Ende der Bleibewehrung oder der Schutzhülle aufgepaßt. Der genaue Steigungswinkel bzw. die Neigung dieser Hülse wird durch ziemlich verwickelte mathematische Formeln bestimmt. Auch hat man schon Hilfskondensatoren an den Kabelenden angebracht, durch welche die Beanspruchung an der Isolationsoberfläche abgestuft wird. Man hat dieser Anordnung von Kondensatoren auch schon die Form eines Konus gegeben, dessen Spitze mit dem Leiterende zusammenfällt. Der innere metallische Belag der in Reihe geschalteten Kapazitäten hat dann angenähert das Potential des Leiters und der äußere Belag fast das Potential der Erde bzw. der Bewehrung.

Gemäß der Erfindung wird über dem Ende der Kabelbewehrung eine Mehrzahl von Isolierschichten angeordnet, zwischen die metallische Flächen: eingefügt sind, so daß ein Konus entsteht, der sich gegen das Leiterende hin öffnet und dessen Basis eine auf Leiterspannung stehende Äquipotentialfläche ist. Wird also der äußerste Kondensatorbelag mit der Kabelseele verbunden, so wird dieselbe Abstufung in der Beanspruchung erzielt, welche durch einen gewöhnlichen Schutzkonus erhalten werden kann, dessen Grundfläche aber einen mehrfach größeren Durchmesser haben müßte. Wie Versuche und Rechnungen gezeigt haben, würde auch ein Schutzkonus mit so angeordneten Kondensatorbelägen, daß die Spitze des Schutzkonus mit dem Leiterende zusammenfällt, noch bei gleicher elektrischer Festigkeit die doppelte Größe haben müssen wie ein Schutzkonus gemäß der Erfindung.

In der Abb. 1 ist schematisch ein Quer- go schnitt des beanspruchten Schutzkonus dargestellt, über der den Leiter S umgebenden Isolation 4 ist auf der Länge Z eine Mehrzahl von Kondensatoren in Form von metallischen Belägen V₁ bis F₄ angeordnet. Der äußere Kondensatorbelag V₁ ist mit dem Leiter verbunden. Die Spannung ist so abgestuft, daß sie von V₁ nach V_A abnimmt. Das Potential an dem Belag V₄, ist gleich oder nahezu gleich dem Potential der Armierung. Durch die Kapazitäten C₁, C₂, C₃ und C₄,, welche von den metallischen Belägen V₁ bis F₄ gebildet wer-

den, wird die Beanspruchung der Oberfläche AB der Isolation gleichmäßig abgestuft, Die Spannung ist auch längs CA infolge der Kapazitäten C₅, C₆ und C₇ gleichmäßig abgestufte Dasselbe gilt auch für die Oberfläche DE. Lia." die Kabelseele mit dem äußeren metallische^' Belag V₁ verbunden ist, wird die Fläche BB, elektrisch überhaupt nicht beansprucht - und kann daher aus Metall gemacht werden. Bei ίο dem gemäß der Erfindung zusammengebauten Schutzkonus sind größere Toleranzen hinsichtlich der Neigung des Konus zulässig, als dies bei einem gewöhnlichen Schutzkonus der Fall wäre. In manchen Fällen kann man auch zweckmäßigerweise eine Kombination aus dem bisher bekannten einfachen, trichterförmigen Schutzkonus und dem gemäß der Erfindung aufgebauten Kondensatorkonus verwenden, so daß also das Spannungsgefälle an dem Kabelende zum Teil durch die Wirkung des schon bekannten Schutzkonus und zum Teil durch die Kapazitätsabstufung gemäß der Erfindung möglichst gleichmäßig gemacht wird.

In der Abb. 2 ist angegeben, wie man den Schutzkonus aus Metallfolie und isolierendem Papier aufbauen kann. Das Messingrohr 2 dient als Kern, auf dem die isolierende Schicht 3 fest aufgewickelt ist. Dazwischen werden die Metallbeläge 4, beispielsweise in Form von Zinnfolie, eingelegt, so daß sie vollständige Zylinder von · entsprechendem Durchmesser bilden. Während des Wickeins wird das isolierende Blatt spiralförmig auf-³S geschnitten, wie es durch die gestrichelten Linien in der Abbildung angedeutet ist, und auf diese Weise der ganze Wickelkörper in die gewünschte Anzahl von Konen aufgeteilt. Diese können dann von der Röhre abgestreift und auf eine andere Messingröhre mit ungefähr, dem gleichen Durchmesser wie der Kern 2 gebracht werden. Um die in der Abb. ι dargestellte Anordnung zu erhalten, ist es nur noch erforderlich, die Messingröhre +5 über das Ende der Kabelhülle zu schieben.

Die metallischen Beläge des Konus können auch dadurch gebildet wenden, daß das isolierende Blatt, wie aus der Abb. 3 ersichtlich, teilweise metallisiert wird. Das Band wird auf eine Messingröhre gewickelt, um dann einen Schutzkonus entsprechend der Abb. 1 und 2 zu erhalten. '

Die als Wickelkern dienenden Metallröhren 2 können von solchem inneren Durchmesser sein, daß ein fester Sitz auf dem äußeren metallischen Belag des Dielektrikums oder der Bleihülle des Kabels erzielt wird. In bestimmten Fällen, in denen die Röhre und der Konus einen Schutzring bilderi, beispielsweise für Prüfzwecke, ist jedoch eine gewisse Toleranz zulässig, um eine leichte Isolation gegenüber der Bewehrung zu ermöglichen, bevor die Röhre aufgeschoben wird. Die Röhre kann bequem auch durch schrau-

;?(·■ benförmiges Aufwickeln eines Kupferdrahtes ^it sehr kurzer Schlaglänge) auf einen Dorn

jferfiit'.passendem Durchmesser gebildet werden.

äpfe Kupferspirale wird dann verzinnt und "auf diese Weise eine flexible Röhre erhalten. Der Vorteil, der dadurch erzielt wird, besteht darin, daß die Anlegung eines größeren Lagers von Röhren mit allen vorkommenden Kabeldurchmessern überflüssig, eine gute An- · passung in einzelnen Spezialfällen ermöglicht und außerdem infolge einer gewissen Beweglichkeit die Montage erleichtert wird.

Das isolierende Blatt oder das Band kann aus Papier, esterifiziertem Papier, Celluloseacetat oder irgendeinem anderen isolierenden Material mit geringem hygroskopischem Verhalten, verhältnismäßig hoher Dielektrizitätskonstante und hohem Oberflächenwiderstand bestehen. Fasermaterial, wie beispielsweise Papier, wird, wie üblich, vorzugsweise vor der Verwendung imprägniert, um eine Feuchtigkeitsabsorption zu verhindern und die Dielektrizitätskonstante zu vergrößern. Zum Imprägnieren eignen sich besonders Kohlenwasserstofföle oder Wachse.

Die Grundgleichung, durch welche die Anzahl und die Lage der Kondensatorzwischenlagen bestimmt ist, ergibt sich aus folgendem: Bei gleichmäßiger Verteilung der Spannung V auf n- Lagen, also bei praktisch linear abfallendem Spannungsgradienten — zwischen den

einzelnen Lagen ist die Kapazität Cn zwischen dem »-ten Belag (gezählt von der äußeren Fläche aus) und der (n + I) -ten Schicht gleich der Summe der Kapazität C₁ zwischen dem äußersten Kondensatorbelag an der Basis und dem zweiten Belag und der Kapazitäten zwischen jedem Belag und der Kabelseele. In der Annahme, daß die letzteren alle gleich groß, nämlich C₀, sind, was durch entsprechende Abstufung der über den benachbarten Belag herausragenden Länge der jeweiligen Lage praktisch leicht erzielt werden kann, ergibt sich die vereinfachte Formel;

C_n = C₁+ (ι; + 2 + 3 + . .. + (« — /)) C₀ oder die Grundgleichung

C_n= γ (»—Ό. C.+ .C₁

Durch entsprechende Wahl von C₀, C₁ und η ιι$ kann also C_n bestimmt und festgelegt werden. Der Erfindungsgedanke kann besonders auch bei dem sogenannten Prüf ende der Hochspannungskabel verwendet werden. In Abb. 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines solchen Prüfendes dargestellt. Am. Ende des Kabels sitzt ein Schutzkouus 2 auf der Röhre 3. Diese

Teile sind ähnlich ausgebildet wie jene gemäß den Abb. i, 2 oder 3. Der Hohlraum des Konus, in welchen das Kabelende hineinragt, ist in diesem Falle mit öl, Gallerte oder Wachs 5 oder mit Perlen aus festem Isoliermaterial oder mit pulverisiertem Isoliermaterial S ausgefüllt. Wenn der Hohlraum mit Isolierperlen gefüllt ist, ist es vorteilhaft, die Zwischenräume zwischen diesen Perlen noch mit Öl auszufüllen. Die äußere Oberfläche des Konus kann zur Verhinderung der Feuchtigkeitsaufnahme mit Wachs überzogen werden. Soll das Prüfende auch als Schutzring dienen, so kann dies dadurch erreicht werden, daß das Kernrohr 3 von der Bleibewehrung 4 leicht isoliert wird.

Der Endverschlußisolator gemäß Abb. S ist ähnlich gebaut wie das Prüfende in Abb. 4. Es sind in beiden Abbildungen für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet. Über den Konus ist eine Haube 6 aus Porzellan o. dgl. geschoben und der Zwischenraum um den Schutzkonus mit einer Isolation S ausgefüllt.

Bei der Verbindungsstelle nach Abb. 6 sind der Schutzkonus 2, das Kernrohr 3 und die Isolation 5 genau so beschaffen wie in; Abb. 4. Über die Isolation 11 des Kabels ist eine Hülse 10, beispielsweise aus Isolierpreßstoff, geschoben und eine Mischung aus öl und festen Isolationsteilchen (z. B. pulverisierte Cellulose, esterifizierte, pulverisierte Cellulose, pulverisiertes polymerisiertes Styrol oder anderes Material, welches sich leicht mit Öl mischen läßt, so daß eine kolloidale Suspension von guter Haltbarkeit entsteht) in den Raum außerhalb der Hülse 10 eingepreßt. Das durch die Poren des Konus 2 entweichende öl dringt in die äußere Isolation ein, und diese wird dadurch vollkommen, imprägniert. Das Verbindungsglied 12 ist aus Metall und dient zur elektrischen Verbinidung zwischen Leiter und äußerem Belag des Konus 2. Beide Konen, d. h. die ganze Verbindungsstelle ist, wie aus der Abb. 6 ersichtlich ist, mit der üblichen Isolation 13 und dem Mantel umgeben.

Claims (2)

Patentansprüche:■■-

1. Kabelendverschluß unter Verwen-. dung eines Schutzkonus, in dem Kondensatorbeläge eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzkonus sich gegen das Leiterende hin öffnet und daß seine Basis eine auf Leiter spannung stehende Äquipotentialfläche ist, die mit dem äußersten. Belag leitend verbunden ist.

2. Verfahren zur Herstellung eines Kabelendverschlusses nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzkonus aus abwechselnden Schichten von Papier und Metall, insbesondere von metallisiertem Papier aufgebaut wird, die auf eine Metallröhre aufgewickelt sind, welche dann über die Bleihülle des Kabels ge- 6_S schoben wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen