DE69512886T3

DE69512886T3 - Kabelabschluss

Info

Publication number: DE69512886T3
Application number: DE69512886T
Authority: DE
Inventors: Jan Sverre Varreng; Jean Becker; Shotu Chatterjee; Jules Cabaux
Original assignee: NEXANS FRANCE PARIS SA; Nexans France SAS
Current assignee: Nexans France SAS
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1995-09-21
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2015-09-22
Also published as: BR9506391A; FI962254A0; EP0731994B2; HU218815B; AU691977B2; WO1996010851A1; HUT75275A; ES2139938T5; DK0731994T3; ATE185928T1; CN1138920A; US5908332A; EP0731994A1; EP0731994B1; DE69512886T2; ES2139938T3; NO943638D0; CA2177709A1; CA2177709C; PL314688A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden eines Hochspannungskabels mit einer Apparatur oder mit einem zweiten Hochspannungskabel, die aus einem Kabelabschluß und einem starren Isolator besteht.
Beim Verbinden derartiger Hochspannungsversorgungskabel in normalen Verbindungen, in Übergangsverbindungen, mit Wandlern und anderen SF6- oder ölgefüllten Apparaturen und Zubehörteilen sowie Anschlüssen im Freien sind die Schnittstellen üblicherweise für jede Anwendung unterschiedlich. Aus DE-U-85 02 491 ist ein Hochspannungsverbindungselement bekannt, das einen Kabelabschluß in Form eines starren Körpers mit integrierten Abschirm- und Ablenkvorrichtungen aufweist.
Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein vereinfachtes Verbindungssystem für die obigen Kabel mit Nennwerten bis zu 400 kV und mehr bereitzustellen. Die Merkmale der Erfindung sind in den begleitenden Patentansprüchen definiert.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein gemeinsames Kabelverbindungssystem für alle Zubehörteile und Zwischenverbindungen erhalten. Die Schnittstelle zwischen dem Kabelende und jeglichem Zubehörteil, zwischen zwei Kabelenden oder zwischen zwei Apparaturen ist allgemein anwendbar, was zu einer Anzahl von Vorteilen führt, wie Vorprüfung im Werk, Reduktion von Installationszeiten und -kosten, Reduktion von Werkzeugen und vereinfachte Prüfung im Feld.
Auch die Auslegung und die Abmessungen des Belastungskonus sind für alle Anwendungen gleich, wobei der Durchmesser des Kabels oder Apparatureintritts die einzige Variation darstellt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Schnittstellenkomponenten keinerlei Gas oder Öl beinhalten und sie daher nicht lecken oder explodieren können.
Die oben erwähnten und weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen klar ersichtlich, in denen die 1 und 2 zwei unterschiedliche Prinzipien einer Schnittstelle zwischen einem Kabelende und Zubehörteilen darstellen, 3 weggelassen ist und die 4 bis 12 verschiedene Anwendungen der Erfindung darstellen.
In 1 und 2 sind zwei Schnittstellenverfahren dargestellt, – als Innenkonuskonzept beziehungsweise Außenkonuskonzept bezeichnet. Der Typ des Konuskonzepts bezieht sich auf die Form des Verbindungselementes auf der Apparaturseite. In beiden Figuren ist eine Apparatur oder ein Zubehörteil 1 oder 2 auf der linken Seite gezeigt. Verbindungselemente 4 und 5 sind mit einem Innenkonus 7 beziehungsweise einem Außenkonus 8 versehen.
Rechts in den 1 und 2 sind Kabel 10 beziehungsweise 11 dargestellt, die mit Abschlüssen 13 und 14 mit Endflächen 16 und 17 versehen sind, die zu den komplementär konischen Flächen 7 und 8 passen. Die Leiterverbindungen (Einstecken, Schweißen, Klemmen etc.) sind nicht Teil der vorliegenden Erfindung und werden hierin nicht beschrieben. Es sind lediglich Kabelverbindungselemente 19 und 20 auf den Kabelabschlüssen 13 beziehungsweise 14 gezeigt.
In der folgenden detaillierten Beschreibung von Beispielen von Kabelverbindungen wurde die Wahl getroffen, das Außenkonuskonzept zu zeigen, wobei es sich jedoch versteht, daß die gleiche Serie von Zwischenverbindungen mit dem Innenkonuskonzept erhalten werden kann.
Ein allgemeiner Vorteil des Außenkonuskonzepts gegenüber dem Innenkonus besteht darin, daß der Außenkonus die Kabelverbindung weiter von der Apparatur trennt, mit der sie verbunden ist, als dies der Innenkonus tut. Somit beeinflußt ein Fehler auf einer Seite weniger wahrscheinlich die andere Seite.
Das Innenkonuskonzept hätte den Vorteil, daß eine kürzere Lösung außerhalb einer SF6-Kubuszelle verwendet werden könnte. Probleme mit den konischen Flächen können sich ergeben, wenn Komponenten von unterschiedlichen Zulieferern hergestellt werden. Die Verbindungselemente der Apparatur bestehen üblicherweise aus Epoxid oder einem ähnlichen, nicht-komprimierbaren, starren Material, während die Kabelabschlüsse üblicherweise aus Gummi oder ähnlichen komprimierbaren oder elastomeren Materialien bestehen. Das Außenkonuskonzept hätte den Vorteil gegenüber dem Innenkonuskonzept, daß es leichter ist, das Gummimaterial zu dehnen als es zu komprimieren.
Die 4 und 5 stellen die Komponenten eines SF6-Anschlusses dar, der das Außenkonuskonzept und die vorliegende Erfindung verwendet. Wie aus den nachfolgenden Zeichnungen ersichtlich ist, ist das in 4 dargestellte Konzept des Kabelabschlusses der allgemein anwendbare Bildungsblock für alle Anwendungen.
Der Kabelabschluß 30, der in dem unteren Teil von 4 gezeigt ist, ist auf einem Kabelende 31 angeordnet, das mit einem Kabelverbindungselement 32 und einem Entspannungskonus 33 versehen ist, der eine Entspannungsvorrichtung 34 als Entspannungselement und einen Steckerschutzschirm 35 beinhaltet, die innerhalb eines Körpers 36 aus einer elastomeren Isolierung eingebettet ist. Der Körper 36 der elastomeren Isolierung ist von einer leitenden Außenabdeckung 39 bedeckt und ist innerhalb eines starren Außengehäuses 38 eingeschlossen.
Der Abschluß 30 paßt zu einem Schnittstellenelement 40, das einen unbiegsamen Isolator 41, der z. B. aus einem Epoxidharz besteht, mit einer konischen Schnittstellenoberfläche 42 beinhaltet, die zu der Schnittstellenoberfläche 37 des elastomeren Körpers 36 des Abschlusses 30 paßt.
Wenn das Schnittstellenelement 40 in Verbindung mit einem SF6-Anschluß verwendet wird, ist der unbiegsame Isolator 41 mit einem Verbindungselement 43 versehen, das von einer kompakten Version 44 oder einer (längeren) Version 45 gemäß Norm IEC 859 sein kann.
In 5 ist ein SF6-Anschluß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Zusätzlich zu den Komponenten 30, 40 und 43 zeigt die Zeichnung ein SF6-Gehäuse 46 und ein Verbindungselement 47. Der übliche hohle Isolator, der bei herkömmlichen Abschlüssen verwendet wird, ist durch den kompakten oder starren Isolator 41 um das Leiterelement herum ersetzt.
Vorteile gegenüber herkömmlichen Anschlüssen sind: kompakte Auslegung, niedrigere Material- und Installationskosten, vollständige Unabhängigkeit zwischen gasisolierten Schaltergetriebe- und Kabelinstallationen sowie Standardisierung.
In den 6 und 7 sind zwei Versionen von Wandleranschlüssen dargestellt. 6 zeigt eine Anwendung der Erfindung mit einem Wandler 50, der eine ölgefüllte Box 51 mit einer Durchführung 52 aufweist, mit der ein Kabelabschluß 30 und ein Verbindungselement 53 verbunden sind. Das Verbindungselement 53 entspricht den Teilen 40 und 43 in 4.
In 7 ist ein Wandler 55 mit einer Durchführung 56 versehen, die den unbiegsamen Isolator 41 mit der Schnittstellenoberfläche 42 beinhaltet, die direkt mit einem Kabelanschluß 30 verbunden ist, der die entsprechende Schnittstellenoberfläche 37 aufweist, wie in 4 gezeigt. Diese Wandleranschluß-Version ist lediglich beim Außenkonuskonzept nützlich. Diese Version impliziert eine verbesserte Sicherheit aufgrund des Weglassens der ölgefüllten Box mit ihrem leicht brennbaren Öl.
In den 8 und 9 sind zwei Versionen von Freiluftanschlüssen gezeigt. In 8 besteht der Anschluß 60 aus den Komponenten 30 und 40, kombiniert mit einem Leiterelement 61, das zusammen mit dem Epoxidisolator 40 mit einer kriechstrombeständigen Umhüllung 62 aus EPDM-Gummi oder Silikongummi bedeckt ist. Diese Auslegung eliminiert die Notwendigkeit eines öl- oder SF6-gefüllten Isolators, während die mechanische Steifigkeit des weggelassenen Isolators aufrechterhalten wird.
In 9 ist ein Freiluftanschluß 65 dargestellt, der einen Überspannungsableiter 66 zur Überspannungsunterdrückung beinhaltet. Dieser Anschluß ist im Prinzip jenem in US 5 206 780 (J. Varreng 6) beschriebenen ähnlich. Der Überspannungsableiter 66, der aus einem nicht-linearen Material besteht, wie ZnO oder SiC, ist von dem Leiterelement 67 durch eine Schicht aus einem Isolationsmaterial 68 getrennt. Die Zwischenverbindungen von der nicht-linearen Materialschicht am Boden zu Masse und an der Oberseite zu dem Leiterelement 67 sind nicht gezeigt. Der Überspannungsableiter 66 kann eine kontinuierliche Röhre sein, oder sie kann aus einer Anzahl von seriell verbundenen, ringförmigen Elementen bestehen. Der Überspannungsableiter 66 und der Isolator 40 sind, wie in 8, mit einer kriechstrombeständigen Umhüllung 69 aus EPDM-Gummi- oder Silikongummi bedeckt.
10 stellt eine Durchgangsverbindung 70 dar. Die Epoxidkomponente 40 ist als ein symmetrischer Doppelkonus geformt, der einen Mittelteil einer Einsteckverbindung bildet, die zwei Kabelabschlüsse 30 verbindet. Diese Auslegung ist möglicherweise teurer als eine rein elastomere Verbindung, sie weist jedoch den Vorteil einer Werksprüfung und einer schnellen Installation auf.
11 stellt eine Übergangsverbindung 75 zwischen einem trockenen Kabel und einem ölgefüllten Kabel dar. Die Epoxidkomponente kann gedehnt werden, um ein Isolatorgehäuse 76 auf der ölgefüllten Seite 77 zu bilden. Die Vorteile sind, wie oben, geringere Material- und Installationskosten ebenso wie eine kompakte Auslegung.
In 12 ist eine Verbindung 78 zwischen zwei Apparaturen 79 und 80 dargestellt, zum Beispiel zwischen einem Wandler und einer Schaltstation. Starre Isolatoren 81 und 82, die an der Apparatur z. B. als Durchführungselemente angebracht sind, weisen konische Schnittstellenoberflächen 83 und 84 entsprechend den Schnittstellenoberflächen 85 und 86 der Verbindungsvorrichtung 87 auf. Diese Vorrichtung besteht aus einem Verbindungselement 88 für elektrische Leiter, die in dieser Figur nicht gezeigt sind, einer Verbindungselementabschirmung 89 und einem isolierenden Körper 90, der aus einem elastomeren Material besteht und von einer leitfähigen Schirmung 91 bedeckt ist. Diese gesamte Vorrichtung ist in einem starren Außengehäuse 92 eingeschlossen.
Für eine Optimierung der in der obigen detaillierten Beschreibung beschriebenen Produkte und zwecks Sicherstellung ihrer hohen Betriebszuverlässigkeit in Hoch- und Höchstspannungsinstallationen ist eine wesentliche Eigenschaft die Konfiguration der Außenfläche des starren Isolators mit der konischen Schnittstellenoberfläche. Daher stellt 13 einen starren Isolator 93 entsprechend dem Isolator 41 in 4 dar, der in den obigen Ausführungsformen dieser Erfindung zu verwenden ist. Der beanspruchte Winkel ist der Winkel zwischen der Längsachse 94 und der Grenzfläche 95 des Isolators 93. Dieser Winkel, der den Konus des isolierenden Körpers definiert, beträgt zwischen 15° und 45°.
Die obige detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen dieser Erfindung darf lediglich als Beispiel genommen werden und darf nicht als Beschränkung des Schutzumfangs betrachtet werden.

Claims

Vorrichtung zum Verbinden eines Hochspannungskabels mit einem Gerät oder mit einem zweiten Hochspannungskabel, umfassend: – ein Kabelende (30), das aus einem Elastomerkörper (36) besteht, in dem eine Entspannungsvorrichtung (34) und ein Steckerschutzschirm (35) eingebaut sind, wobei der Elastomerkörper (36) eine konische Schnittstellenoberfläche (37) und eine leitende Außenabdeckung (39) aufweist; und – einen unbiegsamen Isolator (41) mit einer konischen Schnittstellenoberfläche (42), welche die Schnittstellenoberfläche (37) des Kabelendes (30) ergänzt; – wobei der Winkel Alpha, der die konische Schnittstellenoberfläche (42) des unbiegsamen Isolators (41) festlegt, zwischen 15° und 45° liegt.
Vorrichtung zum Verbinden eines Hochspannungsgeräts, umfassend: – zwei unbiegsame Isolatoren (81, 82), wobei jeder eine konische Schnittstellenoberfläche (83, 84) aufweist und an dem jeweiligen zu verbindenden Gerät (79, 80) befestigt ist; und – einen Elastomerkörper (90) mit einem darin eingebauten Steckerschutzschirm und mit einer leitenden Außenabdeckung (91); – wobei der Elastomerkörper (90) zwei konische Schnittstellenoberflächen (85, 86) aufweist, welche die konischen Schnittstellenoberflächen (83, 84) der unbiegsamen Isolatoren (81, 82) ergänzen, wobei der Winkel Alpha, der die konischen Schnittstelenoberflächen der unbiegsamen Isolatoren (41, 81, 82, 93) festlegt, zwischen 15° und 45° liegt.
Vorrichtung zu Verbindungszwecken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material eines jeden unbiegsamen Isolators (41, 81, 82, 43) ein Epoxidharz ist.
Vorrichtung zu Verbindungszwecken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material eines jeden unbiegsamen Isolators (41, 81, 82, 43) ein Polyurethan ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerkörper (36, 90) in einem unbiegsamen Außengehäuse (38, 92) eingefaßt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der unbiegsame Isolator (41, 81, 82, 93) auf ein SF6-Kabelende aufgesetzt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der unbiegsame Isolator (41, 81, 82, 93) auf ein Transformator-Kabelende aufgesetzt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der unbiegsame Isolator (41, 81, 82, 93) Teil eines Kabelendes für Freiluft ist (8).
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der unbiegsame Isolator (41, 81, 82, 93) Teil eines Kabelendes für Freiluft (9) ist, das einen Überspannungsableiter (66) umfaßt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der unbiegsame Isolator (41, 81, 82, 93) Teil einer gerade durchgehenden Verbindungsstelle ist (10).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der unbiegsame Isolator (41, 81, 82, 93) Teil einer mit Öl gefüllten Übergangsverbindungsstelle ich (11).