DE69704866T2

DE69704866T2 - Elektrischer verbinder

Info

Publication number: DE69704866T2
Application number: DE69704866T
Authority: DE
Inventors: Wolfram Aumeier; Bodo Bottcher; Josef Harrer
Original assignee: Tyco Electronics Raychem GmbH
Current assignee: Tyco Electronics Raychem GmbH
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 2002-01-10
Anticipated expiration: 2017-07-26
Also published as: ES2157588T3; ATE201286T1; DE69704866D1; EP0914693B1; JP2000516020A; BR9710769A; GB9615747D0; CA2260138A1; US6227908B1; EP0914693A1; WO1998005098A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Verbindungen und insbesondere eine elektrische Verbindungsanordnung, um zwischen mindestens einem elektrischen Kabel und einem anderen Teil von elektrischen Geräten bzw. Ausrüstungen, das beispielsweise ein anderes Kabel oder eine Durchführungshülse einer elektrischen Schaltanlage oder ein Transformator sein kann, eine elektrische Verbindung herzustellen.
Die Erfindung ist zur Verwendung bei Nennspannungen von 1 kV und darüber und in Fällen, in denen die Ausrüstung elektrisch abgeschirmt ist, besonders vorteilhaft. Ferner ist die Erfindung bei Verwendung zum Verbinden von Kabeln miteinander für die Bildung von Zweigverbindungen besonders vorteilhaft, sie ist jedoch auch bei In-line-Verbindungen anwendbar.
Ungeachtet des oben Gesagten und nur zum Zweck einer einfacheren Erläuterung wird die Erfindung im folgenden hauptsächlich unter Bezugnahme auf die Bildung einer Zweigverbindung beschrieben.
Es gibt zahlreiche und verschiedenartige Anordnungen zum Bilden von Zweigverbindungen. Die EP-B-0070696 beschreibt einen einfachen Verbinder zum Kabelverbinden, der einen massiven elektrisch isolierenden Körper aufweist, der eine Vielzahl von Sammelschienenleitern umschließt, deren äußerste Enden davon innerhalb von Verlängerungsisolatoren vorstehen, um mit Leitern von Adern von jeweiligen Kabeln verbunden zu werden.
Jede Verbindung wird durch Verschrauben eines Kabelschuhs des Kabelleiters mit dem äußersten Ende der Sammelschiene hergestellt und wird dann durch eine Hülse, die bevorzugt wärmeschrumpfbar ist, isoliert.
Die Kabel sind physisch voneinander getrennt, so daß zwischen Kabeln, die sonst, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Größe, Konfiguration oder unterschiedlichen Materials, physisch und/oder chemisch nicht kompatibel wären, eine Verbindung hergestellt werden kann. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß ein üblicher Kabeltyp (Papier-Blei) ölgefüllt ist, und ein anderer (polymer) ein Material hat, das beschädigt werden kann, wenn es mit Öl in Berührung kommt.
Ein Nachteil dieses Verbinders ist, daß er nicht elektrisch abgeschirmt ist. Außerdem kann dann, wenn zum Isolieren der Verbindung mit den Kabeln wärmeschrumpfbare Isolierhülsen verwendet werden, eine Trennung unzweckmäßig sein und nicht ohne Zerstörung zumindest eines Teils der ursprünglichen Verbindung durchgeführt werden.
Die US-A-3961127 beschreibt ebenfalls eine universale Starkstromkabelverbindung zur Verwendung mit Starkstromkabeln, die verschiedene Isolationen haben, und besitzt daher die Vielseitigkeit der Verbindung gemäß der EP-B-0070696. Diese Verbindung ist jedoch viel komplexer und stützt sich auf Ringdichtungen, um eine chemische Trennung zwischen den Kabeln zu gewährleisten.
Eine Trennung kann zwar ohne eine tatsächliche Zerstörung irgendwelcher Komponenten durchgeführt werden, es muß jedoch die gesamte Verbindung auseinandergenommen werden. Außerdem bildet diese Verbindung keine abgeschirmte Anordnung.
Bei der Installation eines elektrischen Kabels eines Energieverteilungssystems sowie unter Berücksichtigung der bei Inline- oder Reihenverbindungen üblichen Anforderungen ist es häufig erforderlich, eine Zweigverbindung oder eine Verbraucherverbindung zu installieren oder Vorkehrungen für eine spätere Installation derselben zu treffen.
Eine Verbraucherverbindung ist als eine spezielle Form von Zweigverbindung anzusehen, bei der das Verbraucherkabel eine geringere Kapazität als das Hauptkabel hat. Es ist also besonders vorteilhaft, wenn man in der Lage ist, Vorkehrungen für das Hinzufügen von einem oder mehreren Zweigkabeln anschließend an die Installation des Hauptkabels zu treffen.
Die EP-B-0253670 beschreibt einen geeigneten Verbinder dafür und bietet zwar den Vorteil der Einfachheit und des einfachen erneuten Eintritts sowie des einfachen Hinzufügens weiterer Zweigkabel, sieht aber keine Abschirmung der Verbindung vor.
Die US-A-3148011 beschreibt einen Verbinder, der zwei miteinander in Eingriff stehende Anschlußstücke zum Verbinden von zwei elektrischen Kabeln miteinander hat. Das eine der Anschlußstücke weist ein langgestrecktes metallisches Steckelement auf, das an einem Ende aus einem rohrförmigen Isoliergehäuse vorsteht, und das andere Anschlußstück weist ein langgestrecktes metallisches Aufnahme- oder Buchsenelement auf, das von elastischem Isoliermaterial umschlossen ist.
Das Steckanschlußstück hat ein Paar von in Längsrichtung beabstandeten, einander gegenüberstehenden kegelstumpfförmigen Schultern, die sich um es herum erstrecken. Die Schultern wirken mit entsprechenden Schultern des Isoliergehäuses zusammen, um dadurch das Einsetzen des Steckelements in das Gehäuse zu begrenzen und danach das Gehäuse in einer vorbestimmten Position in bezug auf die Steckelemente zu halten.
Es versteht sich, daß das Erfordernis, Kabel und somit die Verbindung dazwischen abzuschirmen, bei höheren Spannungen wichtiger wird, und zwar insbesondere bei Nennspannungen von ca. 6 kV und darüber, bei denen das Berühren der Außenseite eines isolierten, aber nicht abgeschirmten Kabels zumindest unangenehm, wenn nicht gefährlich sein kann. Ein Verbinder, der abgeschirmt ist und mit abgeschirmten Kabeln verwendet, d. h. elektrisch damit verbunden werden kann, ist also vielseitiger als einer, bei dem dies nicht der Fall ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Verbindungsanordnung anzugeben, die elektrisch abgeschirmt ist, die mit Kabeln verschiedener Konstruktion, Größe und Konfiguration verwendet werden kann, die relativ einfach montiert und, falls erforderlich, bequem demontiert werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Verbindungsanordnung angegeben, um zwei elektrische Ausrüstungsteile miteinander zu verbinden, von denen mindestens eines ein elektrisches Kabel sein kann, wobei die Verbindungsanordnung folgendes aufweist: (a) eine erste Verbindungskomponente, die ein erstes langgestrecktes leitfähiges Element aufweist, das im Gebrauch unter einer relativ hohen Spannung steht und das von Isoliermaterial umschlossen ist und an dem einen Ende über eine Endoberfläche davon vorspringt, während das andere Ende des ersten Elements zur elektrischen Verbindung mit einem der elektrischen Ausrüstungsteile ausgebildet ist, wobei das eine Ende des ersten leitfähigen Elements angrenzend an den vorspringenden Bereich einen erweiterten gerundeten Bereich innerhalb des Isoliermaterials hat, um dadurch an der freiliegenden Oberfläche des Isoliermaterials eine elektrische Spannungsentlastung zu bilden, und (b) eine zweite Verbindungskomponente, die ein zweites langgestrecktes leitfähiges Element aufweist, das von Isoliermaterial umschlossen ist und eine Buchse hat, die an ihrer Endoberfläche freiliegt, um das vorspringende Ende des ersten leitfähigen Elements aufzunehmen, während das andere Ende des zweiten Elements zur elektrischen Verbindung mit dem anderen der elektrischen Ausrüstungsteile ausgebildet ist; wobei sich eine jeweilige leitfähige Schicht über die Oberfläche des Isoliermaterials jeder Verbindungskomponente an ihrem einen Ende erstreckt und sich daran entlang in Richtung zu ihrem anderen Ende erstreckt, um dadurch eine elektrische Abschirmung, die im Gebrauch im wesentlichen auf Erdpotential ist, an dem einen Endbereich der Komponente zu bilden, wobei jede leitfähige Schicht in einem jeweiligen ersten und zweiten Verbindungsbereich an den jeweiligen einen Enden endet.
Wenn das erste und das zweite leitfähige Element miteinander in Eingriff gelangen, um zwischen den zwei elektrischen Ausrüstungsteilen eine elektrische Hochspannungsverbindung herzustellen, gelangen also der erste und der zweite Verbindungsbereich ebenfalls miteinander in Eingriff und können, falls erforderlich, aneinander befestigt werden, um eine geerdete elektrische Abschirmung der Verbindung zu bilden.
Vorteilhafterweise liegen die leitfähigen Elemente direkt oder indirekt an ihrem anderen Ende nahe der elektrischen Ausrüstung jenseits ihres jeweiligen Isoliermaterials frei und sind durch elektrische Feldsteuerungsanordnungen, wie etwa eine Schicht aus einem bevorzugt polymeren Material, die Feldsteuerungseigenschaften hat, mit den leitfähigen Schichten elektrisch verbunden.
Bei diesem Aspekt ist die Erfindung zum Herstellen einer Inline- oder Reihenverbindung zwischen zwei Kabeln besonders geeignet, kann aber beispielsweise auch zum Verbinden eines Kabels mit einer Durchführungshülse verwendet werden.
Die Erfindung ist jedoch auch für vielseitigere Anwendungen geeignet.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Verbindungsanordnung angegeben, die folgendes aufweist:
(a) eine erste, langgestreckte Verbindungskomponente, die ein leitfähiges Element aufweist, das von Isoliermaterial umschlossen ist und an ihrem einen Ende ein Anschlußelement bildet, während das andere Ende zur elektrischen Verbindung mit dem Leiter eines elektrischen Kabels ausgebildet ist; und
(b) eine zweite Verbindungskomponente, die einen Körper aus elektrisch isolierendem Material aufweist, der ein elektrisch leitfähiges Anschlußelement umschließt, das dazu angeordnet ist, mit einer anderen elektrischen Ausrüstung elektrisch verbunden zu werden und mit dem Anschlußelement des leitfähigen Elements der ersten Verbindungskomponente eine elektrische Verbindung herzustellen;
und ist dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Verbindungskomponente eine leitfähige Schicht hat, die sich an dem einen Ende über die Oberfläche des Isoliermaterials erstreckt und sich daran entlang in Richtung zu dem anderen Ende erstreckt, um dadurch an dem einen Endbereich der Komponente eine elektrische Abschirmung zu bilden, wobei die leitfähige Schicht in einem Verbindungsbereich an dem einen Ende endet;
und daß die zweite Verbindungskomponente eine elektrisch leitfähige Konstruktion hat, die in dem Isolierkörper liegt und von dem Anschlußelement beabstandet ist und es innerhalb und an einer Oberfläche von dem Isolierkörper umschließt, um einen äußeren Verbindungsbereich zu bilden, so daß bei einem Eingriff zwischen dem Anschlußelement des leitfähigen Elements der ersten Verbindungskomponente und dem Anschlußelement der zweiten Verbindungskomponente, um im Gebrauch das elektrische Kabel mit der anderen elektrischen Ausrüstung elektrisch zu verbinden, die Verbindungsbereiche so angeordnet sind, daß sie zusammenwirken, um dazwischen eine elektrische Verbindung zu bilden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Verbindungsanordnung angegeben, die folgendes aufweist: (a) eine erste, langgestreckte Verbindungskomponente, die folgendes aufweist: (i) ein leitfähiges Element, das von Isoliermaterial umschlossen ist und an dem einen Ende davon vorspringt, während das andere Ende zur elektrischen Verbindung mit einem Leiter eines ersten elektrischen Ausrüstungsteils, beispielsweise eines elektrischen Kabels, ausgebildet ist, und (ii) eine leitfähige Schicht, die sich an dem einen Ende über die Oberfläche des Isoliermaterials erstreckt und sich daran entlang in Richtung zu dem anderen Ende erstreckt, um dadurch an dem einen Endbereich der Komponente eine elektrische Abschirmung zu bilden, wobei die leitfähige Schicht in einem Verbindungsbereich an dem einen Ende endet; und (b) eine zweite Verbindungskomponente, die einen Körper aus elektrisch isolierendem Material aufweist und folgendes aufweist: (i) eine elektrisch leitfähige Buchse, die dazu angeordnet ist, mit einer anderen elektrischen Ausrüstung elektrisch verbunden zu werden und das vorspringende Ende des leitfähigen Elements der ersten Verbindungskomponente aufzunehmen und damit eine elektrische Verbindung herzustellen; und (ii) ein elektrisch leitfähiges System, das in dem Isolierkörper liegt und von der Buchse beabstandet ist und sie innerhalb und an einer Oberfläche von dem Isolierkörper umschließt, um einen äußeren Verbindungsbereich zu bilden, so daß bei einem Einsetzen des leitfähigen Elements der ersten Verbindungskomponente in die Buchse der zweiten Verbindungskomponente, um im Gebrauch das elektrische Kabel mit der anderen elektrischen Ausrüstung elektrisch zu verbinden, die Verbindungsbereiche so angeordnet sind, daß sie zusammenwirken, um dazwischen eine elektrische Verbindung zu bilden.
Wie bevorzugt und in bezug auf diesen zweiten Aspekt der Erfindung ausgeführt, bildet die erste, langgestreckte Verbindungskomponente zwar ein vorspringendes leitfähiges Element, und die leitfähige Buchse ist innerhalb des Körpers aus elektrisch isolierendem Material der zweiten Verbindungskomponente vorgesehen; es versteht sich jedoch, daß sich das vorspringende Element alternativ von der zweiten Verbindungskomponente aus erstrecken und die Buchse an der ersten Verbindungskomponente vorgesehen sein kann.
Die auf diese Weise modifizierte Anordnung ist jedoch nicht so kompakt wie die erstere Anordnung. Aus Zweckmäßigkeitsgründen wird nachstehend hauptsächlich auf weitere Merkmale der ersteren Anordnung Bezug genommen; es versteht sich jedoch, daß sie gegebenenfalls mit angemessener Modifikation auch auf die letztere, spiegelbildliche Anordnung anwendbar sind.
Die Verbindung zwischen den zwei elektrischen Ausrüstungsteilen ist also elektrisch vollständig abgeschirmt. Wie oben ausgeführt, kann zwar die andere elektrische Ausrüstung ein anderes Kabel und die Verbindung eine Reihenverbindung sein; die Erfindung ist jedoch auf andere Konfigurationen anwendbar. Beispielsweise kann die zweite Verbindungskomponente eine Durchführungshülse sein oder kann auch Teil einer Ausrüstung wie etwa eine Schaltanlage, eine Sicherung oder eine andere Form von Leistungstrennschalter wie etwa eine Vakuumkammer oder eine SF6-Gasflasche oder ein Transformator sein, an dem ein oder mehr Kabel angebracht sein können. Im allgemeinen kann eine elektrische Komponente, beispielsweise ein Leistungstrennschalter, zwischen die zwei Verbindungskomponenten der Erfindung geschaltet sein.
Wenn ein Kabel mit einer der Verbindungskomponenten zu verbinden ist, hat der Verbindungsbereich, der eine mit einem Abscherkopfbolzen versehene Buchse sein kann, eine geeignete Gestalt, um den Leiter, der beispielsweise kreisförmigen oder sektorförmigen Querschnitt haben kann, aufzunehmen. Außerdem kann die Anordnung mit jeder Kabelkonstruktion verwendet werden, die irgendeinen Typ von Isoliermaterial, sei es Polymermaterial oder ölgetränktes Papier, hat, da der Abschluß des Kabels unabhängig von seiner Verbindung mit der Anordnung durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann bei einer ölgetränkten Isolation der Abschluß eine Ölsperre, wie etwa einen geeigneten wärmeschrumpfbaren Schlauch, aufweisen.
Vorteilhafterweise hat das vorspringende leitfähige Element, beispielsweise das genannte eine Ende des leitfähigen Elements der ersten Verbindungskomponente, einen erweiterten gerundeten Bereich in dem Isoliermaterial angrenzend an den vorspringenden Bereich, um dadurch an der Grenzfläche der zwei Verbindungskomponenten eine elektrische Spannungsentlastung zu bilden.
Außerdem hat das Teil der leitfähigen Konstruktion der zweiten Verbindungskomponente, das innerhalb des Isolierkörpers angeordnet ist, bevorzugt gerundete Kanten, um dadurch an der Grenzfläche der zwei Verbindungskomponenten ebenfalls eine elektrische Spannungsentlastung zu bilden. Das Vorhandensein von einem und bevorzugt von zwei dieser Spannungsentlastungseinrichtungen verringert also nicht nur die elektrischen Beanspruchungen innerhalb der Isolation der jeweiligen Verbindungskomponente, sondern auch an der Grenzfläche zwischen den Komponenten.
Die Rundung kann durch Vorsehen einer gleichmäßigen ringwulstförmigen Konfiguration (Torus) um die Hochspannungsanschlüsse herum in dem jeweiligen Isoliermedium erhalten werden. Der erforderliche optimale Krümmungsradius und der optimale Abstand von der freiliegenden Oberfläche an der Grenzfläche hängen von den elektrischen Beanspruchungen und also von der Betriebsspannung ab und können theoretisch und experimentell für jede spezielle Konfiguration bestimmt werden.
Die Spannungsverringerung hat den praktischen Vorteil, daß der Oberflächenabstand zwischen dem leitfähigen Teil bei hoher Spannung, d. h. zwischen dem leitfähigen Element der ersten Komponente und der Buchse der zweiten Komponente, und den Abschirmungsteilen, d. h. zwischen der leitfähigen Schicht der ersten Komponente und dem freiliegenden Bereich der leitfähigen Konstruktion der zweiten Komponente, kleiner sein kann, als er sonst sein müßte, um eine Lichtbogenbildung oder übermäßiges Fließen von Kriechstrom dazwischen zu verhindern. Es kann also eine kompaktere Verbindungsanordnung erhalten werden.
Um die elektrische Durchgängigkeit der Abschirmung zwischen der ersten und der zweiten Verbindungskomponente zu erhalten, weist jeder Verbindungsbereich vorteilhafterweise einen passenden Flansch auf, und die Anordnung weist eine Klemmeinrichtung auf, um die Flansche zusammenzudrängen und aneinander zu befestigen, um dadurch eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen der oder jeder ersten Verbindungskomponente und der zweiten Verbindungskomponente zu gewährleisten. Vorteilhafterweise ist eine Dichtung, wie etwa ein O-Dichtring, zwischen den Flanschen als Teil der Klemmeinrichtung vorgesehen, um die Feuchtigkeitsabdichtung der Grenzfläche zu verbessern.
Eine bevorzugte Anordnung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist mindestens eine weitere erste Verbindungskomponente auf, wobei die zweite Verbindungskomponente mindestens eine weitere genannte elektrisch leitfähige Buchse aufweist, die innerhalb des Isolierkörpers mit der genannten Buchse elektrisch verbunden ist und dazu angeordnet ist, die weitere erste Verbindungskomponente aufzunehmen, und wobei sich die elektrisch leitfähige Konstruktion so erstreckt, daß sie von der weiteren ersten Buchse beabstandet ist und sie innerhalb und an einer Oberfläche von dem Isolierkörper umschließt, um einen weiteren äußeren Verbindungsbereich zum Zusammenwirken mit dem Verbindungsbereich der weiteren ersten Verbindungskomponente zu bilden, um dadurch das elektrische Kabel mit einer anderen elektrischen Ausrüstung, die mit jeder der ersten Buchsen verbunden ist, elektrisch zu verbinden.
Vorteilhafterweise ist der Isolierkörper mehrflächig, wobei er bevorzugt sechs Flächen hat und beispielsweise allgemein würfelförmig ist, wobei eine der Buchsen und einer der zugehörigen Verbindungsbereiche an jeweiligen Flächen davon für eine elektrische Verbindung mit jeweiligen ersten Verbindungskomponenten freiliegen.
Es ist jedoch auch an andere Formen von mehrbuchsigen Komponenten, einschließlich einer sphärischen, gedacht. Eine solche Anordnung ist zur Verwendung beim Bilden von Zweigverbindungen besonders geeignet. Zwei erste Verbindungskomponenten können mit jeweiligen Hauptkabelabschnitten verbunden werden, und ein oder mehr Zweigkabel können mit jeweiligen der anderen ersten Verbindungskomponenten verbunden werden.
Die ersten Verbindungskomponenten brauchen nicht identisch miteinander zu sein. Ein Typ kann so angeordnet sein, daß er sich im wesentlichen linear von der zweiten Verbindungskomponente weg erstreckt, und wäre beispielsweise für Hauptkabelabschnitte und für ein Zweigkabel, das sich unter einem rechten Winkel dazu erstreckt, besonders geeignet.
Ein anderer Typ kann im wesentlichen L-förmig sein, so daß sich sein zugeordnetes Kabel beispielsweise auf einer anderen Höhe parallel oder senkrecht zu dem Hauptkabel erstreckt. Die zweite Verbindungskomponente kann im wesentlichen geradlinig, beispielsweise würfelförmig, sein und kann Buchsen haben, um eine Verbindung mit zwei Hauptkabelabschnitten und bis zu drei Zweigkabeln zu ermöglichen.
Zwei oder mehr der mehrbuchsigen zweiten Verbindungskomponenten nach dem zweiten Aspekt der Erfindung können zu einer Gruppe zusammengefaßt sein, d. h. sie können physisch und elektrisch direkt miteinander verbunden werden, um eine größere Vielzahl von Verbindungen mit jeweiligen ersten Verbindungselementen zu ermöglichen.
Die Grenzfläche zwischen dem oder jedem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement sollte so sein, daß der Einschluß von Luft im wesentlichen vermieden wird. Dazu kann die Härte der aneinanderliegenden Isoliermaterialien geeignet gewählt werden, und/oder ein Dichtmittel, beispielsweise ein Gel, kann als Teil der einen oder der anderen Komponente oder beider Komponenten vorgesehen sein oder kann separat an der Grenzfläche vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können die zusammenpassenden Oberflächen gekrümmt sein und eine geringfügig unterschiedliche Krümmung haben, so daß Luft austritt, wenn sie zusammengebracht werden.
Die Krümmung der Grenzfläche unterstützt eine Trennung insofern, als die Trennung der zwei Komponenten in einem Ablösemodus anstatt einem Schermodus stattfindet, und zwar mit der sich ergebenden Minderung der erforderlichen Kraft. Es wird zwar bevorzugt, daß beide aneinanderliegenden Oberflächen gekrümmt sind und eine geringfügig unterschiedliche Krümmung haben; es ist jedoch daran gedacht, daß nur eine gekrümmt sein kann, während die andere plan ist, und auch daß beide Oberflächen plan sein können. Die Grenzfläche kann gefaltet sein, um die Länge des Kriechpfads für etwaiges Fließen von Strom zwischen den Hochspannungsleitern und den geerdeten Abschirmungsleitern zu vergrößern.
Die Anordnung ist vorteilhafterweise derart, daß ein elektrisches Kabel mit dem anderen Ende des leitfähigen Elements einer ersten Verbindungskomponente oder einem jeweiligen Ende von jedem leitfähigen Element einer ersten Verbindungskomponente verbunden ist, wobei sich ein elektrisches Feldsteuerungsmaterial in elektrischem Kontakt von dem Leiter des Kabels zu der leitfähigen Schicht der ersten Verbindungskomponente erstreckt, wobei das Feldsteuerungsmaterial von Isoliermaterial und von leitfähigem Material umschlossen ist, das mit dem leitfähigen Material der ersten Verbindungskomponente in elektrischem Kontakt ist.
Vorteilhafterweise ist das leitfähige Element fest und hat eine Buchse an seinem Kabelverbindungsende zur Aufnahme des Kabelleiters. Es versteht sich also, daß ein abgeschirmtes Kabel jeder Größe, Konstruktion oder Konfiguration durch jede geeignete Einrichtung an dem anderen Ende der ersten Verbindungskomponente, d. h. dem Ende, das im Betrieb von der zweiten Verbindungskomponente entfernt ist, abgeschlossen werden kann.
Für einen solchen Kabelabschluß kann die Wärmeschrumpftechnik angewandt werden, ohne die Einfachheit des Trennens der Verbindung zwischen dem einen Kabel und einem anderen durch die zweite Verbindungskomponente zu beeinträchtigen, da die Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Komponente durch einen Kontakt vom Aufstecktyp mittels Stift und Buchse hergestellt und getrennt wird. Es ist jedoch auch daran gedacht, daß andere Techniken, d. h. ohne die Anwendung von Wärme, einschließlich elastomeren, Aufschiebe- und Bandtechniken, angewandt werden können.
Wenn die Anzahl der Ausrüstungsteile, wie etwa Kabel, die verbunden werden sollen, geringer als die Anzahl der auf der zweiten Verbindungskomponente vorgesehenen Buchsen ist, können die überschüssigen Buchsen mit Abschlußkappen verschlossen werden. Die Abschlußkappe kann folgendes aufweisen: einen Isolierkörper, einen Vorsprung, der bevorzugt elektrisch leitfähig ist und sich von dem Isolierkörper der Kappe aus erstreckt, um mit der Buchse mechanisch in Eingriff zu gelangen, und ein elektrisch leitfähiges Element, um mit der leitfähigen Konstruktion des Isolierkörpers der zweiten Verbindungskomponente elektrisch in Eingriff zu gelangen.
Es versteht sich, daß eine Buchse anfangs oder vorübergehend mit einer Abschlußkappe versehen sein kann und daß die Kappe jederzeit entfernt und durch eine erste Verbindungskomponente ersetzt werden kann, die beispielsweise an einem Kabel angebracht werden kann, um zu dem Leistungsverteilungssystem des Hauptkabels eine Zweigleitung hinzuzufügen.
Vorteilhafterweise weist mindestens eine der Verbindungskomponenten oder der Abschlußkappen eine äußere Prüfstelle auf, die elektrisch, bevorzugt kapazitiv, mit ihrem jeweiligen Anschluß gekoppelt ist, wenn diese Komponente oder Kappe an der Verbindungskomponente angebracht ist. Zusätzlich zu dem Detektieren von Spannung ist auch daran gedacht, daß Sensoren vorgesehen sein können, um Strom zu detektieren und zu messen.
Vorteilhafterweise sind die Sensoren nichtlineare aktive Lichtleitersensoren, die im wesentlichen auf Erdpotential arbeiten, wobei einer oder mehrere der Faraday-, Kerr- und Mach-Zehnder-Effekte genutzt werden. Es können auch Magneteffektsensoren unter Nutzung des Hall-Effekts verwendet werden, was die Verwendung einer integrierten Schaltung mit Hall-Effekt oder eines LOHET bedeutet.
Die Richtung des Stromflusses beispielsweise bei einem Kurzschluß zu dem geerdeten Abschirmungskäfig der zweiten Verbindungskomponente kann durch geeignete Spulenwicklungen beispielsweise um die Buchsen oder andere Anschlüsse der zweiten Verbindungskomponente herum erfaßt werden.
Wie oben beschrieben, sind die Anordnungen gemäß der Erfindung trennbar, wenn den Verbindungskomponenten keine Energie zugeführt wird. In manchen Fällen kann eine Trennung jedoch erwünscht sein, während die Anordnung noch unter Energie steht, und dann müssen Maßnahmen getroffen werden, um die Bildung eines Lichtbogens zu vermeiden oder seine Auswirkungen zu verringern. Dazu können die Oberflächen der zu trennenden Leiter mit einem Lichtbogen-Ablativmaterial, wie etwa Celcon® oder Melamine® beschichtet sein, das für relativ niedrige Ströme geeignet wäre.
Es versteht sich, daß durch Vorsehen einer geeigneten Verbindungskomponente, Steck/Buchsenkomponente, zwei (oder mehr) der zweiten Verbindungskomponenten zusammen gestapelt werden können, um dadurch die Anzahl von Kabeln oder von anderen elektrischen Ausrüstungen, die verbunden werden können, zweckmäßig zu erhöhen.
Jedes geeignete Isoliermaterial kann für die Grenzflächenbereiche und/oder die Gesamtmasse der Verbindungskomponenten gewählt werden, einschließlich beispielsweise Epoxidharze, Kautschuke oder Elastomere, wie etwa EPDM oder Silicon eines bestimmten Härtebereichs, oder ein thermoplastisches Material. Insbesondere wenn ein thermoplastisches Material gewählt wird, kann es vorteilhaft sein, an seiner Oberfläche eine Fettschicht oder ein Gel vorzusehen, um die Grenzflächendichtung und die dielektrische Festigkeit an der Grenzfläche zu verbessern. Solche Maßnahmen können auch dann getroffen werden, wenn andere Materialien gewählt werden.
Da die elektrisch leitfähige Konstruktion der zweiten Verbindungskomponente nur zum Zweck der elektrischen Abschirmung und der Feldsteuerung vorgesehen ist und nicht robust zu sein braucht, um einen signifikanten Strom zu führen, kann sie ein sehr geringes Gewicht haben und ist bevorzugt eine hohle Konstruktion, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, korrosionsgeschütztem Aluminium, Bronze oder einem leitfähigen Polymer.
Sie kann beispielsweise als Formteil innerhalb des Isolierkörpers oder als Folie vorgesehen sein. Die elektrische Abschirmung der Anordnung kann durch Aufsprühen eines geeigneten Materials oder durch Elektroabscheiden erhalten werden.
Die Buchse der zweiten Verbindungskomponente ist vorteilhafterweise aus einem Metallrohr gebildet, das silberbeschichtet ist und eine Vielfachkontaktlamelle für einen guten elektrischen Kontakt bei hohen Strompegeln hat. Wenn zwei oder mehr Buchsen vorgesehen sind, können die Rohre miteinander verschweißt sein.
Es ist also ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung so ausgebildet ist, daß sie eine elektrische Verbindungsanordnung angibt, die (1) kompakt ist, (ii) insofern vielseitig ist, als sie mit verschieden vielen elektrischen Ausrüstungsteilen, beispielsweise Kabeln, die unterschiedliche Größe, Konstruktion und Konfiguration haben, verwendet werden kann, (iii) es ermöglicht, jederzeit ein Kabel hinzuzufügen oder zu entfernen, ohne die anderen Kabel zu beeinträchtigen, (iv) elektrisch abgeschirmt ist und (v) zweckmäßig mit elektrischer Spannungsentlastung in Bereichen hoher Feldstärke versehen sein kann.
Die Kompaktheit der Anordnung, die zumindest zum Teil aus der vorgesehenen elektrischen Abschirmung und Spannungsentlastung resultiert, ermöglicht die Verringerung der physischen Trennung zwischen Kabeln, was dann sehr vorteilhaft ist, wenn durch Ausheben eines Grabens in dem Boden zum Verlegen der Kabel Raum geschaffen werden muß und wenn der Raum sehr beschränkt ist, beispielsweise wenn die Verbindung in einem Mannloch hergestellt wird. Außerdem ist die Konsequenz der Tatsache, daß ein Betrieb mit einer relativ kleinen Grenzfläche an der Verbindung möglich ist, daß das Trennen, sowohl mechanisch als auch elektrisch unter Last, erleichtert wird.
Die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist zwar zur Verwendung bei niedrigeren Spannungen geeignet, wird jedoch insbesondere bei Spannungen von Energieverteilungssystemen von 12 kV, 15 kV, 17,5 kV, 24 kV und darüber angewandt.
Nachstehend werden Verbindungsanordnungen jeweils gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert; diese zeigen in:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine im allgemeinen zylindrische In-line- oder Reihen-Kabelverbindungsanordnung;
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Verbindungskomponente für eine Abzweiganordnung;
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Form von Abzweigverbindungsanordnung unter Verwendung der Verbindungskomponente in Fig. 2;
Fig. 4 eine isometrische Ansicht einer Anordnung, die zwei unterschiedliche erste Verbindungskomponenten zeigt, die mit einer zweiten Verbindungskomponente verbunden sind;
Fig. 5 eine vergrößerte isometrische Ansicht der zweiten Verbindungskomponente in Fig. 4;
Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 4;
Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 6;
Fig. 8 im Schnitt eine Explosionsansicht der Anordnung, die auch zwei Abschlußkappen für die zweite Verbindungskomponente zeigt, die in einer anderen Orientierung dargestellt ist;
Fig. 9 im Schnitt eine Abschlußkappe für eine erste Verbindungskomponente;
Fig. 10 eine Verbindung einer ersten Verbindungskomponente mit einem Energieverteilungskabel;
Fig. 11 einen Schnitt durch ein weiteres Paar von zu einer Gruppe zusammengefaßten Verbindungskomponenten;
Fig. 12 einen Schnitt durch eine Modifikation der Anordnung gemäß den Fig. 6 bis 8; und
Fig. 13 eine Modifikation der Anordnung in Fig. 7, die eine Sensoreinrichtung aufweist.
Die Verbindungsanordnung in Fig. 1, auf die Bezug genommen wird, zeigt zwei langgestreckte Verbindungskomponenten 110, 112, die elektrisch miteinander verbunden sind. Die Komponente 110 hat einen Metalleiter 114, der sich daran entlang innerhalb von Isoliermaterial 116 erstreckt, wobei ein Stift 118 an dem einen Ende daraus vorspringt.
An ihrem anderen Ende jenseits des Isoliermaterials 116 ist der Leiter 114 in einer Buchse 120 zur Aufnahme des Leiters eines (nicht gezeigten) Hochspannungskabels abgeschlossen. An dem Stiftende der Komponente 110 ist die Isolierung 114 in Radialrichtung erweitert und trägt eine leitfähige Abschirmungsschicht 122 auf ihrer äußeren Oberfläche, wobei die Schicht in einem radialen Flansch 124 endet.
Der Leiter 114 ist in Radialrichtung erweitert und innerhalb der Isolierung 116 angrenzend an den Stift 118 gerundet, um elektrische Beanspruchungen gleichmäßiger über die freiliegende ringförmige Endoberfläche der Isolierung 116 zu verteilen. In der Komponente 112 ist ein entsprechender Metalleiter 126 innerhalb von Isoliermaterial 128 eingeschlossen.
Der Leiter 126 ist an dem einen Ende in einer Buchse 130, die den Stift 118 aufnimmt, abgeschlossen, und an seinem anderen Ende befindet sich eine Buchse 132 zur Aufnahme des Leiters eines (nicht gezeigten) weiteren Kabels. Die Komponente 112 ist ferner mit einer leitfähigen äußeren Abschirmungsschicht 134 versehen, die in einem Flansch 136 an einem in Radialrichtung erweiterten Isolierbereich um die Buchse 130 herum endet.
Die freiliegenden zusammenpassenden ringförmigen Oberflächen der Komponenten 110 und 112 sind gekrümmt, um das Ausschließen von Lufteinschlüssen an der Grenzfläche zu unterstützen, wenn der Stift 118 innerhalb der Buchse 130 vollständig eingepaßt ist und wenn die Außenflansche 124 und 136 aneinander anliegen. Die gekrümmte isolierende Grenzfläche ist in bezug auf die ringförmige Grenzfläche der Flansche 124, 136 versetzt, um einen direkten Pfad von der Außenseite der Komponenten 110, 112 zu der inneren Hochspannungsleiterverbindung zu vermeiden.
Leitfähige Schichten 122 und 134 bilden gemeinsam mit den Flanschen 124, 136 eine Abschirmung der Verbindung, wie später beschrieben wird. Vorteilhafterweise kann eine (nicht gezeigte) ringförmige Klemme um die Flansche herum angebracht werden, um die mechanische Festigkeit der Verbindung zu verbessern.
Mit der Anordnung gemäß Fig. 1 kann also ein kompakter, abgeschirmter und feldgesteuerter Reihenspleiß mit niedrigem Profil gebildet werden, wenn jeweilige Kabel mit ihren Buchsen 120 und 132 verbunden werden.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Anordnung, die eine Komponente, die einer der Komponenten von Fig. 1 ähnlich ist, gemeinsam mit einer zweiten Komponente, die zum Herstellen einer Zweigverbindung geeignet ist, verwendet.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Verbindungskomponente 200, die einen im allgemeinen würfelförmigen Isolierkörper 202 hat, in dem ein Metallkern 203 eingebettet ist, der fünf Stifte 204 hat (von denen nur drei gezeigt sind), die von jeweiligen gekrümmten Flächen 206 davon vorspringen. Eine elektrische Feldsteuerung der gekrümmten isolierenden Oberflächen 206 erfolgt durch erweiterte und gerundete Bereiche 208 des Kerns 203 darin in der Nähe von den Stiften 204. Der Isolierkörper 202 trägt auch eine integrale isolierende Metallabschirmungskonstruktion, die Schenkel 209 hat, die in äußeren Verbindungsflanschen 210 enden, welche die Stifte 204 an jeder Oberfläche 206 umgeben.
Fig. 3 zeigt eine langgestreckte Kabelverbindungskomponente 212, die an einem der Stifte 204 der Komponente 200 angebracht ist. Die Verbindungskomponente 212 unterscheidet sich von der Komponente 112 in Fig. 1 nur dadurch, daß ihre zusammenpassende isolierende Oberfläche konkav anstatt konvex ist, um mit den konvexen äußeren Oberflächen 206 des Isolierkörpers 202 zusammenzupassen, und wird also nicht weiter im einzelnen beschrieben.
Der Flansch 214 der Abschirmungsschicht 216 der Kabelverbindungskomponente 212 ist mit dem Flansch 210 verbunden, der den zugeordneten Stift 204 umgibt, und setzt also die geerdete elektrische Abschirmung zu der Konstruktion 209 der Komponente 200 fort. Es versteht sich, daß weitere Kabelverbindungskomponenten 212 mit den anderen Stiften 204 nach Bedarf verbunden werden, um weitere Kabelverbindungen herzustellen.
Die Fig. 4 bis 8, auf die Bezug genommen wird, zeigen zwei erste Verbindungskomponenten oder Abschlüsse 2, 4 und eine zweite Verbindungskomponente oder einen Adapter 6 für ein Energieverteilungssystem von 15 kV.
Der Abschluß 2 ist im wesentlichen linear und hat im wesentlichen Kreisquerschnitt und weist einen Metallkern 8 auf, der von einer Isolation 10 umschlossen ist. An seinem vorderen Ende springt der Kern 8 über eine Endfläche 11 der Isolation 10 hinaus vor, um einen Stift 12 zur Verbindung mit dem Adapter 6 zu bilden.
Angrenzend an den Stift 12, aber immer noch von der Isolation 10 umschlossen, ist der leitfähige Kern 8 bei 13 nach außen erweitert, um eine kegelstumpfförmige Konfiguration zur elektrischen Spannungsentlastung zu bilden, deren Basis angrenzend an die Endfläche 11 gerundet ist, um die Spannungsentlastung an der Fläche 11 zu verbessern.
Die Endfläche 11 ist gekrümmt, um mit einer freiliegenden isolierenden Oberfläche des Adapters 6 zusammenzupassen. An seinem rückwärtigen Ende erweitert sich der Kern 8 über dieses Ende der Isolation 10 hinaus nach außen zu einer Buchse 14 mit größerem Durchmesser.
Eine leitfähige Schicht 16 (Fig. 8) erstreckt sich ungefähr über die halbe Länge entlang der äußeren Oberfläche der Isolation 10 in Richtung zu dem Vorderende des Abschlusses 2 und erstreckt sich an dem erweiterten Isolierbereich und geringfügig von der Endfläche 11 beabstandet nach außen, um die äußere Oberfläche eines radialen ringförmigen Flansches 18 zur Verbindung mit dem Adapter 6 zu bilden oder sich über die äußere Oberfläche zu erstrecken.
Der Abschluß 4 ist dem Abschluß 2 funktionell ähnlich, unterscheidet sich jedoch davon strukturell insofern, als er sich, anstatt linear zu sein, im allgemeinen L-förmig erstreckt.
Entsprechende Komponenten sind mit Bezugszeichen mit einem Strich bezeichnet. Wie gezeigt, veranschaulicht der Abschluß 4 auch eine Verbindungskomponente, an der eine kapazitive Prüfstelle 20 angebracht ist. Die Prüfstelle 20 ist in die Isolierung 10' eingebettet, um einen leitfähigen Buchsenkontakt 22 im Abstand von dem leitfähigen Kern 8' anzuordnen, so daß er damit kapazitiv gekoppelt ist. Auf bekannte Weise kann die Prüfstelle 20 anzeigen, ob an den zugeordneten Kern 8' eine Spannung angelegt ist.
Der Adapter 6 hat einen im allgemeinen würfelförmigen Isolierkörper 30 mit einem identischen Doppelelektrodensystem, das an jeder von fünf seiner Flächen 31 freiliegt. Das Hochspannungselektrodensystem weist fünf Rohre auf, die als Buchsen 32 wirken, die, miteinander verschweißt, in den Körper 30 eingeformt sind und an Flächen davon freiliegen.
Eine leitfähige Käfigkonstruktion 34, die ein geerdetes Abschirmungs- und elektrisches Spannungsentlastungselektrodensystem bildet, ist ebenfalls in den Isolierkörper 30 eingebettet und von jeder Buchse 32 beabstandet und erstreckt sich um jede Buchse herum. Die Arme 35, die den Käfig bilden, sind gerundet, um elektrische Beanspruchungen um die Buchsen 32 herum und an den Flächen 31 zu mindern.
Die leitfähige Konstruktion 34 erstreckt sich über den Isolierkörper 30 hinaus, um einen ringförmigen Flansch 36 so anzuordnen, daß er von jeder Buchse 32 beabstandet ist und sie umschließt und sich von jeder Körperfläche 31 weg erstreckt. Die sechste, buchsenlose Fläche 31 des Isolierkörpers 30 kann zweckmäßig eine leitfähige Platte 38 (Fig. 6) des Käfigs 34 aufweisen.
Die freiliegenden Flächen 31, zumindest in denjenigen Bereichen, die ringförmig zwischen jeder Hochspannungsbuchse 32 und dem Erdungselektrodenring 36 liegen, sind zum Eingriff mit den jeweiligen zusammenpassenden Flächen 11, 11' der Abschlüsse 2, 4 gekrümmt und haben eine geringfügig davon abweichende Krümmung.
Der gegenseitige Eingriff der Abschlüsse 2, 4 und des Adapters 6 erfolgt durch Einsetzen der Abschlußstifte 12, 12' in jeweilige Buchsen 32 als Schiebepassungen, wobei einer oder beide von den Stiften und Buchsen mit mehrfach laminierten Kontakten versehen sind, um die Hochspannungsverbindung dazwischen herzustellen.
Dieser Vorgang bringt die isolierenden Abschlußoberflächen 11, 11' mit jeweiligen Flächen 31 in Berührung und, da der Krümmungsradius der konkaven Oberfläche 11, 11' größer als der der konvexen Oberfläche 31 ist, tritt dazwischen befindliche Luft von der Grenzfläche aus.
Dieser Vorgang bringt ferner die Abschluß-Abschirmungsflansche 18, 18' in Anlage mit jeweiligen der Käfigflansche 36. Eine (nicht gezeigte) ringförmige Klemme ist um die zusammenpassenden Flansche herum angebracht, um eine gute mechanische und elektrische Verbindung dazwischen zu gewährleisten.
Es ist also ersichtlich, daß dann, wenn die Abschlüsse 2, 4 an dem Adapter 6 angebracht sind, (1) ein leitfähiger Hochspannungspfad zwischen dem Kern 8, dem Stift 12, einer ersten Buchse 32, einer zweiten Buchse 32, dem Stift 12' und dem Kern 8' hergestellt wird; und (ii) ein leitfähiger Abschirmungspfad zwischen der leitfähigen Schicht 16, dem Flansch 18, einem ersten Flansch 36, dem Käfig 34, einem zweiten Flansch 36, dem Flansch 18' und der leitfähigen Schicht 16' hergestellt wird.
Außerdem ermöglicht das Vorsehen der kontinuierlichen Abschirmungsschicht, die in der Praxis (durch eine nicht gezeigte elektrische Verbindung) auf Erdpotential gehalten wird, ein gefahrloses Berühren der Außenoberflächen der Abschlüsse 2, 4 und des Adapters 6, die miteinander verbunden sind.
Ferner ermöglicht die elektrische Spannungsentlastung, die durch die gerundeten erweiterten Bereiche 13, 13' der Abschlüsse und die gerundeten Käfigarme 35 um die Kerne 8, 8' bzw. die Buchsen 32 herum erhalten wird, die Verwendung einer kompakten Anordnung, d. h. einer kurzen Länge, von Grenzflächen 11, 11' und 31.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei der nur zwei Abschlüsse miteinander verbunden sind, es versteht sich jedoch, daß mit dem beispielhaft gezeigten Adapter 6 eine größere Anzahl, bis zu fünf, miteinander verbunden werden kann. Es versteht sich ferner, daß die Orientierung der Abschlüsse verschieden sein kann. Beispielsweise kann der Abschluß 4 so angeordnet sein, daß er sich parallel zu dem Anschluß 2 in der entgegengesetzten Richtung unter einem rechten Winkel dazu zu der einen oder der anderen Seite oder unter jeder anderen Winkelorientierung erstreckt, während gleichzeitig die gleiche elektrische Verbindung damit aufrechterhalten wird.
Wenn es erforderlich ist, Abschlüsse nur mit einigen der Buchsen des Adapters zu verbinden, werden die freien Buchsen bevorzugt verschlossen. Wie Fig. 8 zeigt, weist eine erste Abschlußkappe 40 für eine Buchse 32 einen Isolierkörper 42 auf, in den ein kurzer leitfähiger Stift 44 eingebettet ist, der von einer gekrümmten vorderen Oberfläche 46 davon vorspringt.
Die Kappe 40 hat einen ringförmigen leitfähigen Flansch 48 zum Zusammenfügen mit einem Adapterflansch 36 und eine leitfähige Schicht 50 auf ihrer verbleibenden äußeren Oberfläche. Die nicht verwendete Buchse 32 nimmt also den kurzen Stift 44 auf, und die Flansche 48 und 36 werden durch eine (nicht gezeigte) ringförmige Klemme aneinander befestigt.
Fig. 8 zeigt auch eine Abschlußkappe 60, die sich von der Kappe 40 nur durch das Vorsehen einer der Prüfstelle 20 des Abschlusses 4 ähnlichen Prüfstelle 62 unterscheidet, die in ihrem Isolierkörper 42' angeordnet ist, um mit ihrem Stift 44' und somit den Adapterbuchsen 32 kapazitiv gekoppelt zu werden.
Fig. 9 zeigt eine Abschlußkappe 70, die zur Anbringung an dem Vorderende eines Abschlusses 2, 4 geeignet ist, um seine Stifte 12, 12' zu isolieren, die dann, wenn der Abschluß nicht an dem Adapter 6 angebracht ist, noch eine hohe Spannung haben können. Der Stift 70 hat eine im allgemeinen geschlossene zylindrische Konfiguration und weist einen Isolierkörper 72 mit einer darin angeordneten leitfähigen Buchse 74 auf und hat eine leitfähige äußere Oberfläche 76, die mit einem ringförmigen Metallflansch 78 verbunden ist.
Der Flansch 78 ist so angeordnet, daß er mit einem Abschlußflansch 18, 18' zusammenpaßt und daran festgeklemmt wird, wobei die freiliegende Oberfläche der Isolierung 72 mit den Abschlußoberflächen 11, 11' zusammenpaßt.
Vorstehend wurde der gegenseitige Eingriff der ersten Verbindungskomponenten, beispielhaft gezeigt durch die Abschlüsse 2, 4, und einer zweiten Verbindungskomponente, beispielhaft gezeigt durch den Adapter 6, beschrieben. Es ist daran gedacht, daß eine der Buchsen der zweiten Verbindungskomponente mit einer elektrischen Ausrüstung, wie etwa einer Schaltanlage, verbunden werden oder einen Teil davon bilden kann.
Eine allgemeinere Anwendung der zweiten Verbindungskomponente besteht jedoch darin, mehrere elektrische Kabel miteinander zu verbinden, wobei jedes Kabel mit einer jeweiligen ersten Verbindungskomponente verbunden ist. Fig. 10 veranschaulicht die Verbindung eines abgeschirmten polymeren Kabels von 15 kV mit dem Abschluß 2.
Gemäß Fig. 10 wird das Kabel 80 zum Abschließen oder Verbinden mit Standardverfahren vorbereitet. Der äußere Isoliermantel 82 wird also zurückgeschnitten bzw. abgesetzt, um die darunterliegende metallische Abschirmungsschicht 84 freizulegen, die zurückgeschnitten bzw. abgesetzt wird, um die darunterliegende halbleitende Abschirmungsschicht 86 freizulegen, die zurückgeschnitten bzw. abgesetzt wird, um die darunterliegende Isolierschicht 88 freizulegen, wobei ein Endbereich 90 des Leiters freigelegt zurückbleibt. Leitfähige Farbe (nicht gezeigt) wird über der kleinen Stufe an dem freiliegenden Ende der Abschirmung 86 aufgebracht.
Der Leiter 90 wird in die Buchse 14 des Kerns 8 des Abschlusses 2 eingesetzt und durch einen quer angeordneten Abscher- Kopfbolzen 92 an Ort und Stelle befestigt. Ein (nicht gezeigter) den Hohlraum ausfüllender Mastix wird um die Verbindung des Leiters 90 mit der Buchse 14 herum aufgebracht. Vor dem Herstellen dieser Verbindung sind zwei polymere wärmeschrumpfbare rohrförmige Hülsen 94, 96 entlang dem Kabel 80 gleitend bewegt worden.
Die Innenhülse 94, die elektrische Feldsteuerungseigenschaften hat, wird nun gleitend über die Verbindung bewegt, und Wärme wird aufgebracht, um sie dazu zu veranlassen, in ihre Position zu schrumpfen, so daß sie die leitfähige äußere Schicht 16 des Abschlusses überlappt, sich entlang der freiliegenden Abschlußisolierung 10 und über die Buchse 14 erstreckt und sich dann entlang der Kabelisolierung 88 über die Abschirmung 86 erstreckt und die Kabelabschirmung 84 überlappt. Das Außenrohr 96 wird dann gleitend in seine Position über dem Rohr 94 bewegt und damit gleich abschließend in seine Position geschrumpft. Das Rohr 96 ist koextrudiert, wobei seine innere Komponente isolierend ist, während die äußere Komponente leitend ist.
Für die Kontinuität der Abschirmung über die Verbindung des Kabels 80 zu dem Abschluß 2 wird durch ein Kupfernetzband 98 gesorgt, das wendelförmig um die äußere Oberfläche des Rohrs 96 herum entlang seiner gesamten Länge gewickelt ist und das sich an dem einen Ende auf die metallische Kabelabschirmung 84 hinunter und an seinem anderen Ende auf die leitfähige Schicht 16 des Abschlusses hinunter erstreckt.
Das Netzband 98 ist an jedem Ende durch eine Wickelfeder 100 aus Metall an seiner darunterliegenden Komponente befestigt.
Auf diese Weise sind der Hochspannungsleiter 90 und die geerdete äußere Abschirmung 84 des Kabels 80 mit dem leitfähigen Kern 8 bzw. der äußeren Abschirmungsschicht 16 des Abschlusses 2 elektrisch verbunden.
Fig. 11 ist ein Schnitt durch zwei zweite Verbindungskomponenten, von denen jede im wesentlichen gleich der oben unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 8 beschriebenen ist und die zu einer Gruppe zusammengefaßt sind, um eine größere Anzahl von möglichen Verbindungen zu erlauben. Aus Zweckmäßigkeitsgründen sind gleiche Teile gegebenenfalls mit gleichen Bezugszeichen, denen 'a' und 'b' nachgestellt sind, bezeichnet.
Die zweiten Komponenten oder Adapter 6a und 6b sind nebeneinander mit einem Paar von angrenzenden ringförmigen Abschirmungsflanschen 36a, 36b in Anlage plaziert, und sind fakultativ mit einer kreisförmigen Klemme 300 aneinander befestigt. Eine Buchse 32a des Adapters 6a ist durch einen Sammelschienenleiter 302 mit einer Buchse 32b des Adapters 6b elektrisch verbunden.
Die Sammelschiene 302 hat an ihren Enden jeweils einen Stift 12a, 12b zum Eingriff mit den Buchsen 32a bzw. 32b, wobei die Stifte innerhalb ihrer umschließenden Isolation 10a, 10b erweitert und von ringförmigen Abschirmungsflanschen 18a, 18b umgeben sind.
Die Stifte 12a, 12b sind integral mit einem dazwischen liegenden metallischen Verbindungsstab 304, der in einem Isoliermaterial 306 enthalten ist, das mit der Stiftisolation 10a, 10b integral ist. Die äußere Oberfläche der Isolation 10a, 10b, 306 ist von einer leitfähigen Abschirmungsschicht 16a, b umschlossen, die mit den Flanschen 18a, 18b integral ist.
Die fünf Buchsen 32a des Adapters 6a sind also mit den fünf Buchsen 32b des Adapters 6b durch den Stift 12a, die Sammelschiene 304 und den Stift 12b elektrisch verbunden; und die geerdete Abschirmungskäfigkonstruktion 35a des Adapters 6a ist mit der Käfigkonstruktion 35b des Adapters 6b nicht nur durch die aneinanderliegenden Flansche 36a und 36b, sondern auch durch den Stift und die Sammelschienenabschirmung verbunden, die die Flansche 18a, 18b und die leitfähige Schicht 16a, b aufweist.
Es können also drei elektrische Ausrüstungsteile in den drei verfügbaren Buchsen eines jeden der Adapter 6a und 6b angeschlossen werden, und mindestens einige der Teile können elektrische Kabel sein, die durch erste Verbindungskomponenten, wie etwa die Abschlüsse 2 oder 4, verbunden sind.
Es ist auch daran gedacht, daß die zentralen entgegengesetzten Buchsen 32a, 32b auch direkt durch einen Leiter, beispielsweise eine sich dazwischen erstreckende Sammelschiene, verbunden sein können oder daß sie alternativ verschlossen sein können.
Es versteht sich, daß bei geeigneter Modifikation drei oder mehr Adapter zu einer Gruppe zusammengefaßt sein können.
Fig. 12 zeigt die Abschlußverbindungskomponente 4 der Fig. 4 bis 8, die mit einer anderen Verbindungskomponente 400 zusammenwirkt, die in Form einer im allgemeinen zylindrischen Durchführungshülse einer Schaltanlage 402 ausgebildet ist. Die Durchführungshülse 400 hat einen Isolierkörper 404, der eine rohrförmige leitfähige Buchse 406 trägt, die den Abschlußstift 12' aufnimmt.
Die Isolation 404 der Durchführungshülse ist in einer ringförmigen Metallmanschette 408 enthalten, die einen ersten Flansch 410, über den sie an dem Metallgehäuse 412 der Schaltanlage 402 befestigt und geerdet ist, und einen zweiten Flansch 414 hat, der mit dem Abschirmungsflansch 18' des Abschlusses 4 in Eingriff ist.
Der Hochspannungspfad durch die Anordnung erstreckt sich also von einem (nicht gezeigten) Kabel, das in die Abschlußbuchse 14' eingesetzt ist, entlang dem Kern 8' zu dem Stift 12' und von dort zu der rohrförmigen Buchse 406, die in der Schaltanlage 402 elektrisch verbunden ist. Der geerdete Abschirmungspfad erstreckt sich von der leitfähigen äußeren Schicht 16' des Abschlusses zu dem Flansch 18' und von dort zu dem Durchführungshülsengehäuse 412.
Fig. 13 zeigt die Anordnung von Fig. 7 so modifiziert, daß sie mehrere Erfassungssysteme aufweist. Ein erstes Erfassungssystem weist eine nichtlineare optische Zelle 500 auf, die in die Isolation 10' des Abschlusses 4 angrenzend an den Metallkern 8' eingebettet ist. Ein solcher Sensor ermöglicht es, das Management der elektrischen Belastung der Anordnung so zu wählen, daß die Spannung oder der Strom beispielsweise unter Nutzung des Faraday-, Kerr- oder Mach-Zehnder-Effekts gemessen wird. Signale zu und von der Zelle 500 werden in Lichtleitern 502 bzw. 504 geführt.
Ein zweites Erfassungssystem weist eine Spulenwicklung 510 auf, die sich durch die geerdete Käfigkonstruktion 34 des Adapters 6 erstreckt und schleifenförmig um die Buchse 32 und den Stift 12' herum geführt ist. Durch dieses System kann die Richtung des Stromflusses detektiert werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein LOHET in den Verbinder eingebaut sein.
Ein drittes Erfassungssystem weist einen Drucksensor 520 auf, der zwischen den zusammenpassenden Flanschen 18' und 36 des Abschlusses 4 bzw. des Adapters 6 angeordnet ist, um anzuzeigen, ob das Anschlußstück dazwischen und somit die Durchschlagfestigkeit der Isolationsgrenzfläche von ausreichender Güte ist.

Claims

1. Elektrische Verbindungsanordnung, um zwei Teile eines elektrischen Gerätes miteinander zu verbinden, wobei die Verbindungsanordnung folgendes aufweist:

(a) eine erste Verbindungskomponente (110, 200, 2, 4), die ein erstes langgestrecktes leitfähiges Element (114, 8) aufweist, das von Isoliermaterial (116, 202, 10) umschlossen ist und an dem einen Ende (118, 204, 12) über eine Endoberfläche (206) davon vorspringt, während das andere Ende (120, 204, 14) des ersten Elements (110, 200, 2, 4) zur elektrischen Verbindung mit einem der elektrischen Geräteteile ausgebildet ist, wobei das eine Ende (118, 204, 12) des ersten leitfähigen Elements (114, 8) einen erweiterten gerundeten Bereich (208, 13) innerhalb des Isoliermaterials (116, 202, 10) hat, und

(b) eine zweite Verbindungskomponente (112, 212, 6), die ein zweites langgestrecktes leitfähiges Element (126, 32) aufweist, das von Isoliermaterial (128, 30) umschlossen ist und eine Buchse (130, 32) hat, die an ihrer Endoberfläche freiliegt, um das vorspringende Ende (118, 204, 12) des ersten leitfähigen Elements (114, 8) aufzunehmen, während das andere Ende (132, 32) des zweiten Elements (126, 32) zur elektrischen Verbindung mit dem anderen der Teile des elektrischen Gerätes ausgebildet ist;

dadurch gekennzeichnet,

daß das erste leitfähige Element (114, 8) im Gebrauch unter einer relativ hohen Spannung steht und sein erweiterter gerundeter Bereich (208, 13) angrenzend an das vorspringende Ende (118, 204, 12) angeordnet ist, um dadurch an der freiliegenden Oberfläche des Isoliermaterials (116, 202) eine elektrische Spannungsentlastung zu bilden;

und daß sich eine jeweilige leitfähige Schicht (122, 134, 209, 216, 16, 34) über die Oberfläche des Isoliermaterials (116, 128, 202, 10) jeder Verbindungskomponente (110, 112, 200, 212, 2, 4, 6) an ihrem einen Ende erstreckt und sich daran entlang in Richtung zu ihrem anderen Ende erstreckt, um dadurch eine elektrische Abschirmung, die im Gebrauch im wesentlichen auf Erdpotential ist, an dem einen Endbereich der Komponente zu bilden, wobei jede leitfähige Schicht (122, 134, 209, 216, 16, 34) in einem jeweiligen ersten und zweiten Verbindungsbereich (124, 136, 210, 214, 18, 36) an den jeweiligen einen Enden endet.

2. Elektrische Verbindungsanordnung, die folgendes aufweist:

(a) eine erste, langgestreckte Verbindungskomponente (200, 2, 4), die ein leitfähiges Element (8) aufweist, das von Isoliermaterial (10) umschlossen ist und an ihrem einen Ende ein Anschlußelement (12) bildet, während das andere Ende (14) zur elektrischen Verbindung mit dem Leiter eines elektrischen Kabels (80) ausgebildet ist; und

(b) eine zweite Verbindungskomponente (212, 6), die einen Körper (202, 30) aus elektrisch isolierendem Material aufweist, der ein elektrisch leitfähiges Anschlußelement (204, 32) umschließt, das dazu angeordnet ist, mit einem anderen elektrischen Gerät elektrisch verbunden zu werden und mit dem Anschlußelement (12) des leitfähigen Elements (8) der ersten Verbindungskomponente (212, 2, 4) eine elektrische Verbindung herzustellen;

dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Verbindungskomponente (212, 2, 4) eine leitfähige Schicht (216, 16) hat, die sich an dem einen Ende über die Oberfläche des Isoliermaterials (10) erstreckt und sich daran entlang in Richtung zu dem anderen Ende erstreckt, um dadurch an dem einen Endbereich der Komponente eine elektrische Abschirmung zu bilden, wobei die leitfähige Schicht (216, 16) in einem Verbindungsbereich (18) an dem einen Ende endet;

und daß die zweite Verbindungskomponente (212, 6) eine elektrisch leitfähige Konstruktion (209, 34) hat, die in dem Isolierkörper (206, 30) liegt und von dem Anschlußelement (32) beabstandet ist und es innerhalb und an einer Oberfläche von dem Isolierkörper (206, 30) umschließt, um einen äußeren Verbindungsbereich (36) zu bilden, so daß bei einem Eingriff zwischen dem Anschlußelement (12) des leitfähigen Elements (8) der ersten Verbindungskomponente (2, 4) und dem Anschlußelement (204, 32) der zweiten Verbindungskomponente (212, 6), um im Gebrauch das elektrische Kabel mit dem anderen elektrischen Gerät elektrisch zu verbinden, die Verbindungsbereiche (214, 210, 18, 36) so angeordnet sind, daß sie zusammenwirken, um dazwischen eine elektrische Verbindung zu bilden.

3. Anordnung nach Anspruch 2,

wobei das Anschlußelement (12) der ersten Verbindungskomponente (2, 4) als Stift (12) aus seinem Isoliermaterial (10) vorsteht und wobei das Anschlußelement (32) der zweiten Verbindungskomponente (6) eine Buchse (32) aufweist, die zur Aufnahme des Stiftes (12) angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3,

wobei das eine Ende des leitfähigen Elements der ersten Verbindungskomponente (2, 4) einen erweiterten gerundeten Bereich (13) in dem Isoliermaterial (10) angrenzend an den vorspringenden Bereich (12) hat, um dadurch an der Grenzfläche der zwei Verbindungskomponenten (2, 4, 6) eine elektrische Spannungsentlastung zu bilden.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4,

wobei das Teil der leitfähigen Konstruktion (34) der zweiten Verbindungskomponente (6), das innerhalb des Isolierkörpers (30) angeordnet ist, gerundete Kanten hat, um dadurch an der Grenzfläche der zwei Verbindungskomponenten (2, 4, 6) eine elektrische Spannungsentlastung zu bilden.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das oder jedes Paar von zusammenpassenden Flächen des Isoliermaterials (116, 202, 10, 128, 30) der ersten und der zweiten Verbindungskomponente (110, 200, 2, 4, 212, 112, 6, 200) gekrümmt ist und unterschiedliche Krümmungen hat, um beim Zusammenfügen Luft von der Grenzfläche zwischen ihnen auszuschließen.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Verbindungsbereich (124, 136, 210, 214, 18, 26) einen passenden Flansch aufweist und wobei die Anordnung eine Klemmeinrichtung (300) aufweist, um die Flansche aneinander zu befestigen.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Verbindung zwischen der oder jeder ersten Verbindungskomponente (110, 200, 2, 4) und der zweiten Verbindungskomponente (112, 212, 6) als Schiebepassung hergestellt ist, bevorzugt mittels einer mehrfach laminierten Kontaktanordnung.

9. Anordnung nach Anspruch 2 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der davon abhängig ist, die mindestens eine weitere erste Verbindungskomponente (2, 4) aufweist, wobei die zweite Verbindungskomponente (6) mindestens ein weiteres genanntes Anschlußelement (32), bevorzugt eine elektrisch leitfähige Buchse, aufweist, die innerhalb des Isolierkörpers (30) mit dem Anschlußelement (32) elektrisch verbunden und dazu angeordnet ist, mit der weiteren ersten Verbindungskomponente (2, 4) eine elektrische Verbindung herzustellen, und wobei sich die elektrisch leitfähige Konstruktion (34) so erstreckt, daß sie von dem weiteren Anschlußelement (32) beabstandet ist und es innerhalb und an einer Oberfläche von dem Isolierkörper (30) umschließt, um einen weiteren äußeren Verbindungsbereich (36) zum Zusammenwirken mit dem Verbindungsbereich (8) der weiteren ersten Verbindungskomponente (2, 4) zu bilden, um dadurch das elektrische Kabel mit einem anderen elektrischen Gerät, das mit jedem der Anschlußelemente (32) verbunden ist, elektrisch zu verbinden.

10. Anordnung nach Anspruch 9,

wobei der Isolierkörper (30) mehrflächig ist, wobei er bevorzugt sechs Flächen hat, und wobei jedes der Anschlußelemente (32) und jeder der zugehörigen Verbindungsbereiche (36) an seinen jeweiligen Flächen zur elektrischen Verbindung mit jeweiligen ersten Verbindungskomponenten (2, 4) freiliegt.

11. Anordnung nach Anspruch 2 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der davon abhängig ist, wobei ein elektrisches Kabel (80) mit dem anderen Ende der ersten Verbindungskomponente (2, 4) oder einer jeweiligen von jeder ersten Verbindungskomponente (2, 4) verbunden ist, wobei sich ein elektrisches Feldsteuerungsmaterial (94) in elektrischem Kontakt von dem Leiter (90) des Kabels (80) zu der leitfähigen Schicht (16) der ersten Verbindungskomponente (2, 4) erstreckt, wobei das Feldsteuerungsmaterial (94) von Isoliermaterial (96) und von leitfähigem Material (98) umschlossen ist, das mit dem leitfähigen Material (16) der ersten Verbindungskomponente in elektrischem Kontakt ist.

12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das andere Ende der oder jeder ersten Verbindungskomponente (110, 200, 2, 4) über sein Isoliermaterial (116, 202, 10) hinaus freiliegt und von seiner äußeren leitfähigen Schicht (122, 209, 16) beabstandet ist.

13. Anordnung nach Anspruch 3 und nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der davon abhängig ist, wobei die zweite Verbindungskomponente (6) eine größere Anzahl von Buchsen (32) als die Anzahl von ersten Verbindungskomponenten (2, 4) aufweist, wobei die Anordnung eine jeweilige Abschlußkappe (40) für die oder jede überzählige Buchse (32) aufweist, wobei die Abschlußkappe (40) folgendes aufweist: einen Isolierkörper (42), einen Vorsprung (44), der bevorzugt elektrisch leitfähig ist und sich von dem Kappenisolierkörper (42) aus erstreckt, um mit der Buchse (32) mechanisch in Eingriff zu gelangen, und ein elektrisch leitfähiges Element (50, 48), um mit der leitfähigen Konstruktion (34, 36) des Isolierkörpers (30) der zweiten Verbindungskomponente (6) elektrisch in Eingriff zu gelangen.

14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Verbindungskomponenten (2, 4) und/oder der Abschlußkappen (40, 70) eine äußere Prüfstelle (20) aufweist, die elektrisch, bevorzugt kapazitiv, mit ihrem jeweiligen leitfähigen Element (12, 44) gekoppelt ist, wenn diese Komponente oder Kappe an der zweiten Verbindungskomponente (6) angebracht ist.

15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Verbindungskomponenten (2, 4) oder mindestens eine davon im Gebrauch so angeordnet sind (ist), daß sie sich entweder im wesentlichen linear oder im wesentlichen L-förmig von der zweiten Verbindungskomponente (6) weg erstrecken (erstreckt).

16. Anordnung nach Anspruch 2 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der davon abhängig ist, die mindestens zwei der genannten Verbindungskomponenten (6a, 6b) zu einer Gruppe zusammengefaßt aufweist.

17. Elektrische Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

die eine Einrichtung (500) aufweist, die so angeordnet ist, daß sie wenigstens eine Komponente von der vorhandenen Spannung und dem darin fließenden Strom mißt.