DE8236151U1

DE8236151U1 - Endverschluß für ein Mittelspannungskabel

Info

Publication number: DE8236151U1
Application number: DE19828236151
Authority: DE
Original assignee: Kabel- und Lackdrahtfabriken 6800 Mannheim De GmbH
Current assignee: Kabel- und Lackdrahtfabriken 6800 Mannheim De GmbH
Priority date: 1982-12-23
Filing date: 1982-12-23
Publication date: 1983-06-09

Description

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Die Erfindung betrifft einen Endverschluß für ein Mittelspannungskabel, der ein schlauchförmiges Feldsteuerelement aus einem elastomeren Material aufweist, das zum resistiven Feldabbau einen spezifischen Widerstand im Bereich ρ = 10⁷ bis 10¹⁰ Ω cm besitzt und mit der äußeren Abschirmung bzw. der äußeren Leitschicht des Kabels verbindbar und entlang der extrudierten Kabelisolierung in Richtung blankem Leiter anordenbar ist.

Ein derartiger Endverschluß, bei dem das Feldsteuerelement etwa in der Mitte zwischen Abschirmung und Ende der Isolierung endet, ist aus der Zeitschrift "Elektrizitätswirtschaft", Jahrgang 1979 (1980), Heft 10, Seite 360 bis 366, bekanntgeworden. Dort wird in besonderem Maße von der refraktiven Feldsteuerung Gebrauch gemacht, also unter Ausnutzung besonderer dielektrischer Eigenschaften. Vorgeschlagen wird eine relative Dielektrizitätskonstante von insbesondere 100, wobei im übrigen Werte zwischen 50 bis 200 genannt sind.

Es hat sich nun aber gezeigt, daß diese rein refraktive Feldsteuerung genauso wie eine rein resistive Feldsteuerung etwa unter Verwendung nichtlinearer spezifischer Widerstände in der Anwendung problematisch ist, weil schon geringfügige Schwankungen im Gehalt von entsprechend zugemischten Stoffen, insbesondere Siliziumcarbid für die resistive Feldsteuerung und Titanate* für die refraktive Feldsteuerung, die Feldsteuerungseigenschaften so erheblich beeinflussen können, daß dann unzureichende Verhältnisse auftreten. Dies gilt insbe-

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sondere bei der Zumischung von Materialien mit spannungsabhängigem, also nichtlinearem spezifischen Widerstand, wie z.B. Siliziumcarbid.

Wird im Falle der resistiven Feldsteuerung der spezifische Widerstand relativ niedrig gewählt, so daß die Feldstärke am Anfang eines derart angeordneten Feldsteuerelementes, z.B. etwa an der Absetzkante der äußeren Leitschicht niedrig liegt, so wird in der Regel über die ganze Länge des Feldsteuerelementes das Potential so wenig abgebaut, daß durch das am Ende des Feldsteuerelementes verbleibende hohe Restpotential (z.B. 50 %) die Gefahr von Durchschlägen besteht. Wird dagegen umgekehrt der spezifische Widerstand recht hoch gewählt, so daß das Potential bis zum Ende des Feldsteuerelementes weitgehend abgebaut ist, so bedeutet dies, daß die Feldstärke zu Beginn des Feldsteuerelementes, also etwa ab der Absetzkante der halbleitenden äußeren Leitschicht, sehr hoch ist und dort Durchschlagsgefahr besteht.

Ein weiteres Problem liegt darin, daß bei üblichen Betriebsfrequenzen von z.B. 50 oder 60 Hz die kapazitiven Anteile in radialer Richtung zwischen Leiter und Feldsteuerelement nur geringen Einfluß haben. Anderes gilt bei hohen Frequenzen, wie sie etwa bei Blitzeinschlag oder Schaltstoß kurzfristig vorliegen können. Hier steigt der querkapazitive Einfluß ganz beträchtlich, was mit dem resistiven Widerstandsanteil allein nicht befriedigend gelöst werden kann.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und einen möglichst optimalen Potentialabbau entlang des Feldsteuerelementes zu gewährleisten, auch bei gewissen Schwankungen im Feststoffgehalt. Weiterhin sollte dieses Feldsteuerelement sowohl für die heute übliche Aufschiebetechnik als auch für die Aufschrumpftechnik geeignet sein.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das schlauchförmige Feldsteuerelement so bemessen ist, daß es im montierten Zustand des Endverschlusses an seinem unteren Ende die äußere Leitschicht sowie ggf, einen Teil der Abschirmung und an seinem oberen Ende den blanken Leiter umfaßt und somit eine elektrische Verbindung herstellt und daß es einen weitgehend oder gänzlich spannungsunabhängigen spezifischen Widerstand aufweist.

Dadurch, daß das schlauchförmige Feldsteuerelement im montierten Zustand bis zum aus der abgesetzten Isolierschicht heraustretenden blanken Leiter fortgesetzt ist, wird für ein elastomeres Feldsteuerelement erstmals die Aufgabe gestellt, das elektrische Feld über die volle Betriebsspannung abzubauen, nicht nur über z.B. 60 % wie das der Fall ist, wenn das Feldsteuerelement z.B. auf halber Strecke endet. Die Spannungsverteilung über die Länge des schlauchförmigen Feldsteuerlementes wird nun in einem weit größeren Maße durch den Widerstand des Elementes selbst bestimmt, die Querkapazitäten wirken sich im Verhältnis dazu relativ wenig aus.

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Um aber auch im Falle der genannten höheren Frequenzen dieses Problem zu lösen, empfiehlt es sich bei einer vorteilhaften Ausführungsform, das Feldsteuerelement aus einem Material mit einer relativ hohen Dielektrizitätskonstante von mindestens e_r = 50, vorzugsweise mindestens e_r = 200, wobei die Dielektrizitätskonstante über 200 hinaus bis zu Werten von 5Ov) und noch darüber aufweisen kann, zu fertigen.

Das schlauchförmige Feldsteuerelement kann über seine gesamte Länge einen gleichmäßigen Wert seiner Wandstärke im Bereich von 1,5 bis 8 mm, vorzugsweise 2 bis 4 mm aufweisen. Dabei können die Materialeigenschaften und die Geometrie des schlauchförmigen Feldsteuerelementes so aufeinander abgestimmt werden, daß bei niedrigeren Frequenzen die Spannungsverteilung im wesentlichen durch Ohmschen Widerstand in Längsrichtung bestimmt wird und bei den in Sonderfällen wie besprochen auftretenden hohen Frequenzen der kapazitive Widerstand maßgeblich wird.

Im Rahmen der Erfindung liegen sowohl ein aufschiebbarer vorgefertigter Endverschluß wie auch ein aufschrumpfbarer Endverschluß. Im erstgenannten Fall ist das Feldsteuerelement in der Regel aus mit Zusätzen versehenem Silikonkautschuk schlauchförmig vorgefertigt und wird hohlraumfrei umgössen bzw. umspr.itzt mit nichtleitendem Silikonkautschuk. Das gesamte Gebilde ist bekanntermaßen elastisch und kann auf das Kabel mit Preßsitz aufgeschoben werden, d.h. im unteren Bereich wird vorteilhafterweise ein Untermaß gegenüber dem Umfang der zu umfassenden Abschirmung vorgesehen.

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Soll das Feldsteuerelement in Aufschrumpftechnik auf das Kabelende aufgebracht werden, so muß dasselbe aus einem warmaufschrumpfbaren Material bestehen, vorzugsweise aus vernetzten! Polyolefin. Wenn gewünscht, kann auf das aufgeschrumpfte Feldsteuerelement ein Isolierschlauch zusätzlich aufgeschrumpft werden oder beispielsweise auch einzelne Isolierteile in Tellerform übereinandergeschoben und hintereinander aufgeschrumpft werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Feldsteuerelement ist es möglich, sehr viel schlanker gebaute Endverschlüsse aufzubauen im Vergleich zu solchen, die kapazitiv steuernde trichterförmige Feldsteuerelemente enthalten. Darüber hinaus ermöglicht das neue Feldsteuerelement eine sehr viel optimalere und zuverlässigere Beherrschung der Feldsteuerung im Vergleich zu bisher bekannten nur über einen Teil des Endverschlusses vorgesehenen schlauchförmigen Elementen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert:

In der zugehörigen Figur sieht man in der linken BiIdhalfte die Draufsicht auf einen fertig montierten Endverschluß. In der rechten Bildhälfte sieht man eine Draufsicht auf den Endverschluß nach Enfernen des Isolierteiles 20 und des Prsßkabelschuhs 22. Ganz rechts ist der Preßkabelschuh 22 und der Isolierkörper 20 geschnitten dargestellt, ebenso der Feldsteuerungsschlauch 10, der zwischen der Leiterisolierung 16 und dem Isolierkörper 20 liegt.

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Im Falle der dargestellten Ausführungsform zieht sich der Feldsteuerungsschlauch 10 von oberhalb der abgesetzten Leiterisolierung 16 bis Iiinunter in den Anfangsbereich der zurückgebogenen Schirmdrähte 14. Grundsätzlich ist es auch möglich, das Feldsteuerungselement 10 bereits im Bereich der äußeren halbleitenden Schicht 12 enden zu lassen. Wichtig ist jedenfalls, daß das schlauchförmige Feldsteuerungselement 10 mit seinem oberen Ende 1Oa mit dem blanken Leiter und mit seinem unteren Ende 10b mit der Abschirmung verbunden ist, sei es ein Teil der Schirmdrähte 14, sei es nur eine Verbindung über di<d halbleitende Schicht 12.

Die Schirmdrähte werden in üblicher Weise unter dem aufgeschobenen Endverschluß herausgeführt und der Endverschluß selbst mit einem Kunststoffbinder 24 zusätzlich befestigt und gegen Feuchtigkeit von unten geschützt.

Ein in Aufschrumpftechnik hergestellter EndverschluB sieht recht ähnlich aus, es sei denn, es wird auf das Aufschrumpfen eines Isolierkörpers, insbesondere in Tellerform, verzichtet bzw. es wird nur ein zweiter rein isolierender Schrumpfschlauch aufgebracht. In manchen Fällen kann es zulässig sein, auf das Aufbringen eines Isolierteiles gänzlich zu verzichten. In jedem Fall wird aus der Beschreibung ersichtlich, daß demäß der Erfindung eine außerordentlich schlanke Bauweise möglich ist.

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Untersuchungen an einem Endverschluß der erfindungsgemäßen Bauart haben, z.B. bei einer Schlauchlänge L = 150 HiIn₁ spezifische Leitfähigkeit ρ = 10⁸ Ω cm, Dielektrizitätskonstante s_T = 250 und einer angelegten Betriebsspannung von 12 kV einen ausgezeichneten linearen Verlauf gezeigt, und zwar auch bei beispielsweise mischungsbedingter Abweichung des spezifischen Widerstandes ρ von einer Zehnerpotenz nach oben oder unten, was werkstoffspezifische Toleranzen in diesem Bereich unschädlich macht. Dadurch kann der Ausschuß bei der Herstellung der Feldrteuerelemente wesentlich gesenkt werden.

Claims

ENDVERSCHLUSS FÜR EIN MITTELSPANNUNGSKABEL ANSPRÜCHE

1. Endverschluß für ein Mittelspannungskabel, der ein schlauchförmiges Feldsteuerelement (10) aus einem elastomeren Material aufweist, das zum resistiven Feldabbau einen spezifischen Widerstand im Bereich ρ = 10⁷ bis 10¹⁰ Ω cm besitzt und mit der äußeren Abschirmung (14) bzw. der äußeren Leitschicht (12) des Kabels verbindbar und entlang der nxtrudierten Kabelisolierung (16) in Richtung blankem Leiter (18) anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das schlauchförmige Feldsteuerelement (10) so bemessen ist, daß es im montierten Zustand des Endverschlusses an seinem unteren Ende (10b) die äußere Leitschicht (12) sowie ggf. einen Teil der Abschirmung (14) und an seinem oberen Ende (10a) den blanken Leiter (18) umfaßt und somit eine elektrische Verbindung herstellt und daß es einen weitgehend oder gänzlich spannungsunabhängigen spezifischen Widerstand aufweist.

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2. Endverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feldsteuerelement (10) aus einem Material mit einer relativen Dielektrizitätskonstante von mindestens ε_Γ = 50, vorzugsweise mindestens e_x = 200 besteht.

3. Endverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das schlauchförmige Feldsteuerelement (10) über seine gesamte Länge eine Wandstärke im Bereich von 1,5 bis 8 mm aufweist.

4. Endverschluß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke im Bereich von 2 bis 4 mm liegt.

5. Aufschiebbarer Endverschluß nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Feldsteuerelement (10) aus einem Elastomer mit Zusätzen besteht und in einen äußeren Isolierkörper (20) , der aus einem nichtleitenden Elastomer besteht, fugenlos integriert ist.

6. Aufschiebbarer Endverschluß nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des unteren Endes (10b) des Feldsteuerelementes (10) Untermaß gegenüber der zu umfassenden Abschirmung (12 bzw. 14) aufweist, um einen Preßsitz zu gewährleisten.

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7. Aufschrumpfbarer Endverschluß nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Feldsteuerelement (10) aus einem warmaufsehrumpfbaren Material besteht, auf das ggf. Isolierteile (20) zusätzlich aufschrumpfbar sind.