DE69900808T2 - Selbsttragender Kabelkopf - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen selbsttragenden Kabelkopf für eine Ende eines elektrischen Kabels, und insbesondere zum Sicherstellen der Verbindung einer unterirdischen Leitung mit einem Freileitungsnetz oder einem Gerät.
• Insbesondere aus dem Dokument FR-A-2 590 739 ist ein selbsttragender Kabelkopf bekannt, umfassend ein abdichtendes Porzellangehäuse, das für ein Kabelende eine Trägerstruktur bildet. Das Kabelende ist abdichtend in dem Gehäuse angeordnet, das wiederum ein unter Druck stehendes Gas enthält. Es hat sich gezeigt, daß beim Auftreten von elektrischen Störungen, wie beispielsweise anormalen Überspannungen oder im Innern des Kabelkopfes entstehenden Lichtbögen, die außerordentliche Erwärmung des isolierenden Gases zu einem erhöhten Druck des Gases führt, wodurch die Gefahr einer Explosion des Porzellangehäuses mit herumfliegenden Bruckstücken kommen kann.
• Auch aus dem Dokument WO 98/45917 ist ein selbsttragender Kabelkopf bekannt für ein Ende eines Kabels, umfassend eine Kabelseele, eine isolierende Schicht, welche die Kabelseele umgibt und eine leitende Abschirmung, welche die isolierende Schicht umgibt, wobei die Isolierschicht ein Ende hat, das gegenüber dem Ende Kabelseele zurück liegt und die leitende Abschirmung ein Ende hat, das gegenüber dem Ende der Isolierschicht zurück liegt. Der Kabelkopf umfaßt ein Trägerrohr, das sich gegenüber dem Kabelende oberhalb des Endes der leitenden Abschirmung erstreckt, eine gegenüber dem Trägerrohr angeordnete Halterung, einen Feldverteiler, welcher das Trägerrohr auf einer dem Ende der leitenden Abschirmung relativ zur Halterung gegenüberliegenden Seite umgibt, eine isolierende Zwischenschicht, welche die isolierende Schicht des Kabels nahe deren Ende sowie einen an das Trägerrohr grenzenden Endabschnitt umgibt und eine äußere leitfähige Hülle, welche die isolierende Zwischenschicht bedeckt. Die äußere leitfähige Schicht dieses Kabelkopfes besteht jedoch aus mehreren Abschnitten, die sich zwar entlang einer Längsrichtung des Kabelkopfes überlappen, radial aber getrennt sind, und daher von dem Ende der leitenden Abschirmung bis zum Feldverteilerelement keine kontinuierliche Hülle bilden. Somit haben bei diesem Kabelkopf manche äquipotentiale Flächen sehr geringe Krümmungsradien oder sogar Winkelpunkte, die beide die Ursache für elektrische Spannungen sind.
• Erfindungsgemäß wird ein selbsttragender Kabelkopf in der Art des Dokuments WO 98/45917 zur Verfügung gestellt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß sich die äußere leitfähige Hülle kontinuierlich zwischen ihren Enden erstreckt, die jeweils mit dem Ende der leitenden Abschirmung bzw. dem Feldverteilerelement verbunden sind.
• Somit werden im Gegensatz zur Vorrichtung des Dokuments WO 98/45917, Störungen, die aufgrund der Anordnung der Halterung zwischen dem Ende der leitenden Abschirmung des Kabels und dem Feldverteilerelement auftreten könnten, durch die äußere leitfähige Hülle vermieden, die eine Feld- Linienführung bis zum Feldverteilerelement garantiert.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Studium der Beschreibung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie eine Ausführungsvariante der Erfindung betrifft und in der auf die Figuren Bezug genommen wird, deutlich. In den Figuren zeigen:
• Fig. 1: eine Hälfte einer Draufsicht und eine Hälfte einer Schnittansicht entlang einer durch eine Längsachse eines selbsttragenden Kabelkopfes verlaufenden Ebene gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
• Fig. 2: eine der Fig. 1 entsprechende Teilansicht einer Variante des erfindungsgemäßen Kabelkopfes.
• In Fig. 1 ist der erfindungsgemäße selbsttragende Kabelkopf dazu vorgesehen, an einem Stromkabel angebracht zu werden, das herkömmlicherweise eine Kabelseele 1, einer Isolierschicht 2, welche die Kabelseele umgibt und eine leitende Abschirmung 3 hat, welche die Isolierschicht umgibt, wobei diese ein Ende 4 hat, das gegenüber dem Ende der Kabelseele zurück liegt und die leitende Abschirmung ein Ende 5 hat, das gegenüber dem Ende 4 der Isolierschicht 2 zurück liegt.
• Erfindungsgemäß hat der selbsttragende Kabelkopf ein Trägerrohr 6, das in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ein Leiterrohr 7 umfaßt, das vorzugsweise metallisch ist und von einer Isolierschicht 8 bedeckt ist. Das Trägerrohr erstreckt sich gegenüber dem Ende des Kabels oberhalb des Endes 5 der leitenden Abschirmung 3.
• Ein Feldverteilerelement 9 umgibt das Trägerrohr 6 nahe seinem unteren Ende. Bei der dargestellten Ausführungsform hat das Feldverteilerelement 9 auf an sich bekannte Weise einen konischen Deflektor 10, auf dem ein konischer Block 11 aus einem Material mit einer hohen relativen Dielektrizätskonstante angeordnet ist, wobei das untere Ende des Trägerrohres 6 und das Feldverteilerelement 9 in einen Block aus einem isolierenden Material 12 eingelassen sind, oberhalb dessen Schirme aus einem isolierenden Material 13 auf das Trägerrohr 6 gesteckt sind.
• Das Ende 4 der Isolierschicht 2 des Kabels und das angrenzende Ende des Trägerrohrs 6 sind von einer inneren leitfähigen Hülle 14 bedeckt, die wiederum von einer isolierenden Zwischenschicht 15 bedeckt ist, deren Enden einerseits die Isolierschicht 8 des Trägerrohrs 6 berühren und andererseits die Isolierschicht 2 des Kabels. Die isolierende Zwischenschicht 15 ist selbst von einer kontinuierlichen leitfähigen Schicht 16 bedeckt, deren unteres Ende mit dem Ende 5 der leitenden Abschirmung 3 des Kabels verbunden ist und dieses umspannt, und deren oberes Ende mit dem Deflektor 10 des Feldverteilerelements verbunden ist.
• Ein Befestigungsring 17 ist in den Block aus isolierendem Material 12 gegenüber dem unteren Endabschnitt des Trägerrohrs 6 eingelassen und durch Schrauben 18 an einer Platte 19 befestigt, die von Füßen 20 getragen ist und an der ein konisches Halterungselement 21 befestigt ist. Die Platte 19 und das konische Element 21 sind je aus zwei Plattenhälften gebildet, von denen jede mit einer konischen Halbschale mit radialen Schenkeln 23 verbunden ist, wobei nur einer dieser Schenkel in der Draufsichtshälfte der Fig. 1 zu sehen ist. Die derart ausgebildeten Trägerhälften sind durch Schrauben 22 miteinander verbunden, die durch die Schenkel 23 hindurch verlaufen.
• In der dargestellten Ausführungsform sind die Basis des Blocks 12 aus isolierendem Material und der Zwischenabschnitt der äußeren Hülle 16 selbst konisch ausgebildet und werden durch die von den Schrauben 18 auf den Trägerring 17 ausgeübte Kraft in Kontakt mit der Innenfläche des konischen Elements 21 gebracht. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind das konische Element 21 sowie die Platte 19 und die Füße 20 metallisch, so daß die Halterung zugleich den Kontakt der leitenden Abschirmung 3 des Kabels mit dem Boden sicherstellt.
• Die innere leitfähige Hülle 14, die isolierende Zwischenschicht 15, die äußere leitfähige Hülle 16, das Feldverteilerelement 9 und der Block aus isolierendem Material 12 sind vorzugsweise durch sukzessives Gießen aus einem elastomeren oder plastomeren Material hergestellt, das gegebenenfalls mit leitfähigen Partikeln beladen ist. Das Material ist in Abhängigkeit von den Eigenschaften der jeweiligen Schicht ausgewählt. Beispielsweise ist die äußere leitfähige Schicht 16, die widerstandsfähig sein muß, vorzugsweise aus einem retikulären Polyethylen hergestellt, das mit Ruß beladen ist, während der Deflektor 10, der allgemein eine komplexe Form hat, vorzugsweise aus Silicon besteht, das auch mit Ruß beladen ist. Das Trägerrohr 6 ist zu Beginn mit einem Kern verbunden, der eine geeignete Form hat, um eine innere Leitung zu bilden, die dazu vorgesehen ist, das Ende des Kabels aufzunehmen. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß die gleichen Gußformen für Kabel mit unterschiedlichem Durchmesser verwendet werden können, indem einfach der anfängliche Gußkern ausgetauscht wird. Die Schirme 13 sind ebenso vorzugsweise aus einem elastomeren Material hergestellt, und zwar entweder separat, wie in der Darstellung zu sehen ist, einstückig oder sogar durch direktes Gießen auf das Trägerrohr 6.
• Beim Anbringen des Kabels werden am Kabelende die Isolierschicht 2 und die leitende Abschirmung 3 über eine geeignete Länge von der Kabelseele 1 abgenommen und ein Verbindungsstück 25 wird mit dem Ende der Kabelseele 1 verbunden, beispielsweise durch eine Quetschverbindung. Das Kabelende wird in die Innenaussparung 24 des Kabelkopfes so weit eingeführt, bis das Verbindungsstück aus dem oberen Ende desselben herausragt. Ein Dichtungselement 26, das vorzugsweise Dichtungsstücke 27 hat, wird durch Aufpressen, eine Quetschverbindung oder durch Schweißen mit dem Verbindungselement 25 verbunden und hat eine geeignete Form, um das Ende des Trägerrohrs 6 sowie das obere Ende des letzten Schirms 13 abzudecken. Um zu verhindern, daß Wasser in den Kabelkopf eindringt, wird vorzugsweise eine wärmeschrumpfbare Muffe 28 über das Dichtungselement 26 und den letzten isolierenden Schirm 13 gezogen.
• Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 gemeinsamen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei dieser Ausführungsform ist das untere Ende des Trägerrohres 7 nicht direkt angrenzend an das Feldverteilerelement 9, wie bei der vorangegangenen Ausführungsform, sondern erstreckt sich hingegen in einem Abstand von diesem, so daß die äußere leitfähige Hülle 16 die Isolierschicht 8 des Trägerrohres 6 über eine größere Länge als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 berührt. Die Halterung hat keinen in den Block 12 eingelassenen und mit einem konischen Halterungselement verbundenen Ring mehr sondern eine zylindrische Halterungsmuffe 29, die ebenso wie das konische Element aus Halbschalen besteht, die aneinander durch Schrauben 30 und mit einer Platte 31 verbunden sind, die von zwei Plattenhälften gebildet ist, von denen jede mit einer Halbschale verbunden ist und von Füßen 20, welche den Füßen der Fig. 1 entsprechen, getragen wird. Das Trägerrohr 6 ist somit im Bereich zwischen dem Feldverteilerelement 9 und dem Block mit der inneren leitfähigen Hülle 14 und der isolierenden Zwischenschicht 15 eingeengt. Gegenüber der zylindrischen Trägermuffe 29 ist auch die leitfähige Hülle 16 selbst zylindrisch, so daß die äquipotentialen Flächen ein geradliniges Profil haben, wodurch elektrische Spannungen minimiert werden.
• Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die dargestellte Ausführungsform nach Fig. 1 oder die Ausführungsvariante nach Fig. 2 beschränkt ist, und daß auch weitere Varianten denkbar sind, die im durch die Ansprüche definierten Rahmen der Erfindung liegen.
• Insbesondere kann, obgleich das erfindungsgemäße Trägerrohr in Form eines Metallrohrs dargestellt wurde, das von einer Isolierschicht umgeben ist, die einen Faradayschen Käfig um die Kabelseele bildet, auch ein Trägerrohr aus einem vollständig isolierenden Material vorgesehen sein, vorausgesetzt, daß dieses eine ausreichende mechanische Widerstandskraft hat, um den Beanspruchungen, denen ein Kabelkopf beim Anbringen oder im Arbeitszustand ausgesetzt ist, standhält, sowie unter der Voraussetzung, daß das Trägerrohr eng an der Kabelseele oder an dem Material, das diese bedeckt, anliegt. Der zuvor genannte Faradaysche Käfig kann ebenso von einer leitfähigen, metallischen oder polymerischen Umhüllung im Innern eines aus einem isolierenden Material bestehenden Trägerrohres gebildet sein.
• Obgleich das Trägerrohr in einer Ausführungsform dargestellt ist, bei der es sich nur gegenüber der freiliegenden Kabelseele erstreckt, kann das Trägerohr auch die Isolierschicht des Kabels überdecken. In diesem Fall kann die innere leitfähige Hülle 14 entfallen, welche die Aufgabe erfüllt, strukturelle Ungleichmäßigkeiten (der Rand einer Schicht, Luftblasen...), die elektrische Spannungen erzeugen können, elektrisch zu maskieren.
• Es versteht sich, daß die Halterung des Kabelkopfes jede erdenkliche Form haben kann, die an die Struktur des Kabelkopfes oder die Verwendungsbedingungen des Kabels angepaßt ist. Insbesondere kann im Fall eines Verbindungsstücks 25 mit einem größeren Durchmesser als der Innendurchmesser des Trägerrohrs, vorgesehen sein, das Verbindungsstück nach Einführen der Kabelseele in den Kabelkopf an der Kabelseele zu befestigen.
• Für den Fall, daß es ungewiß ist, ob das Dichtungselement 26 ausreichend ist, um ein Eindringen von Wasser in den Kabelkopf zu verhindern, kann vorgesehen werden, den Raum zwischen dem Trägerrohr und dem Kabelende mit einem abdichtenden Material, wie beispielsweise einem Siliconfett, zu füllen.

Claims (10)

1. Selbsttragender Kabelkopf für ein Ende eines Kabels mit einer Kabelseele (1), einer Isolierschicht (2), welche die Kabelseele umgibt, und einer leitenden Abschirmung (3), welche die Isolierschicht umgibt, wobei diese ein Ende (4) hat, das gegenüber dem Ende der Kabelseele zurück liegt und die leitende Abschirmung ein Ende (5) hat, das gegenüber dem Ende der Isolierschicht zurück liegt und wobei der Kabelkopf ein Trägerohr (6) hat, das sich gegenüber dem Kabelende oberhalb des Endes der leitenden Abschirmung erstreckt, sowie eine Halterung (17, 19, 20), die gegenüber dem Trägerrohr (6) angeordnet ist, ein Feldverteilerelement (9), das das Trägerrohr (6) auf einer dem Ende (5) der leitenden Abschirmung - relativ zur Halterung - abgewandten Seite umgibt, eine isolierende Zwischenschicht (15), welche die Isolierschicht des Kabels nahe dem Ende dieser Isolierschicht sowie einen benachbarten Endabschnitt des Trägerrohrs umgibt, und eine äußere leitfähige Hülle (16) hat, welche die isolierende Zwischenschicht (15) umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die äußere leitfähige Hülle (16) durchgehend zwischen Ihren Enden erstreckt, die mit dem Ende (5) der leitenden Abschirmung (3) bzw. mit dem Feldverteilerelement (9) verbunden sind.

2. Selbsttragender Kabelkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine innere leitfähige Hülle (14) umfaßt, die sich im Innern der isolierenden Zwischenschicht (15) erstreckt und deren Enden das Ende (4) der Isolierschicht (2) des Kabels bzw. das angrenzende Ende des Trägerrohres (6) abdecken.

3. Selbsttragender Kabelkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung leitend ist und die äußere leitfähige Hülle (16) berührt.

4. Selbsttragender Kabelkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung ein konisches Element (21), das mit einer Platte (19) verbunden ist, die von Füßen (20) getragen wird, und einen Ring (17) hat, der in einem das Trägerrohr umgebenden und mit der Platte (19) verbundenen Block eingelassen ist.

5. Selbsttragender Kabelkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das konische Element aus zwei Halbschalen besteht, die mit Plattenhälften verbunden und aneinander befestigt sind.

6. Selbsttragender Kabelkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerrohr eine innere Leitschicht und eine äußere Isolierschicht hat.

7. Selbsttragender Kabelkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerrohr (6) ein Metallrohr (7) hat, das von einer Isolierschicht (8) umgeben ist.

8. Selbsttragender Kabelkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Verbindungsstück (25), das an dem Ende der Kabelseele (1) befestigt ist, und ein Dichtungselement (26) hat, das an dem Verbindungsstück (25) befestigt ist und das benachbarte Ende des Trägerrohrs (6) abdeckt.

9. Selbsttragender Kabelkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung eine zylindrische Muffe (29) umfaßt, welche das Trägerrohr (6) umspannt und mit einer von Füßen (20) getragenen Platte (31) verbunden ist.

10. Selbsttragender Kabelkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Muffe (29) aus zwei Halbschalen besteht, die mit Plattenhälften verbunden und aneinander befestigt sind.