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Verfahren zur Ausfüllung begrenzter Hohlräume in elektrischen Einrichtungen
mit Isolierstoff Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausfüllung begrenzter
Hohlräume in elektrischen Einrichtungen.
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Die Erfindung hat besondere Bedeutung für die Lösung der Aufgabe,
mannigfaltige, von einem Außengehäuse umschlossene Hohlräume mit festem Material
auszufüllen, und sie ist besonders nützlich für die Ausfüllung von Hohlräumen rings
um elektrische Starkstromkabel, um auf diese Weise eine Sperre gegen das Weiterfließen
des in ihnen enthaltenen flüssigen Isoliermittels zu schaffen, wobei die Erfindung
jedoch in keiner Weise auf diese Anwendung beschränkt sein soll. Auf diesem Anwendungsgebiet
war schon früher vorgeschlagen worden, die Ausfüllung :der Hohlräume unter Verwendung
eines körnigen, verformbaren Pulvers und Umwandlung dieses Pulvers in einen festen
Körper unter Anwendung von Hitze und Druck zu bewerkstelligen. Bei diesem Verfahren
ist jedoch eine beträchtliche Wärme und ein beträchtlicher Druck notwendig, und
es ist schwierig, die Luft zwischen den Par tikelchen des verformbaren Pulvers zu
entfernen, bevor der Druck angewendet wird, und ein; befriedigende Verbindung zwischen
.dem Preßstoff und dem umgebenden Metallgehäuse zu schaffen.
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Es isst auch schon vorgeschlagen worden, die eine elektrische Starkstromkabelverbindung
umgebenden Hohlräume mit einem monomeren Material, wie z. B. monomerem Styrol, auszufüllen
und dieses dann durch Erhitzung mit dem Ziel, es dadurch zur Polymerisation zu bringen,
zu verdicken. Bei diesem Verfahren muß die Wärmeanwendung sich über
einen
Zeitraum von vielen Stunden erstrecken, weil, selbst wenn das ursprünglich eingeführte
Styrol bereits partiell polymerisieft sein sollte, es doch dünn ,genug sein maß,
damit es in der üblichen Weise einfließen und alle restliche Luft aus den auszufüllenden
Hohlräumen verdrängen kann. Außerdem tritt eine beträchtliche Kontraktion bei der
Abkühlung von :der üblicherweise 12o° betragenden Polymerisationstemperatur auf.
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Gemäß der Erfindung besteht das Verfahren zur Ausfüllung begrenzter
Hohlräume in elektrischen Einrichtungen darin, .daß die Hohlräume zunächst mit einem
flüssigen Lösungsmittel für ein verpreß--bares Material gefüllt werden und dann
dieses Lösungsmittel durch Einpressen des verpreßbaren Materials unter einem die
Verdrängung des flüssigen Lösungsmittels bewirkenden Druck verdrängt wird.
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Als ein Beispiel des verpreßbaren Materials mag Schellack erwähnt
werden. Ein dafür geeignetes Lösungsmittel ist Methylspiritus. Vorzugsweise wird
als verpreßbares Material jedoch ein polyrnerisiertes Material und insbesondere
Polystyrol verwendet, inwelchemFall das bevorzugteLösungsmittel monomeres Styrol
ist. Es können aber auch andere Mönomere, wie z. B. Methylmethakrylat, zur Anwendung
kommen, soweit sie sich mit dem Polymeren vertragen, oder andererseits ein einfaches
Lösungsmittel; wie z. B. Benzol.
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Das verpreßbare Material kann durch Zusatz von Plasti-viermitteln
leichter verpreß'bar gemacht werden. Beispielsweise kann im Fall des Polystyrols
irgendein wohlbekanntes Plastiziermittel verwendet werden, öder in .dem Fall, in
dem sich das Material im Bereich eines elektrischen Feldes befindet, kann eins von
den Plastiziermitteln verwendet werden, die in der britischen Patentschrift 49o814
veröffentlicht worden sind. Die geeignetste Gattung eines Plastiziermittels ist
eine solche wie Disoamylnaphthälin, die eine flache Viskositäts-Temperatur-Charakteristik
aufweist, d. h. das verpreßbare Material darf bei 2o° nicht zu hart und :bei ioo°
nicht zu weich sein.
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Die Ausfüllung mit plastiziertem Polystyrol oder anderen Polymeren
wird durch Erwärmung des Materials auf eine Temperatur von ioo° erleichtert, obwohl
das: nicht generell wichtig ist, und es kann ein Druck bis hinauf zu 70 kg/cm2
in Abhängigkeit von der Viskosität des Füllmaterials und der Gestalt des auszufüllenden
Hohlraums erforderlich sein.
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Die Erfindung läßt sich beispielsweise zur Ausfüllung der Hohlräume
innerhalb eines Gehäuses verwenden, das eine Verb ndungs--oder eine Endverschlußstelle
eines elektrischen Starkstromkabels umgibt; um auf diese Weise eine Sperrmuffe oder
einen Sperrendverschluß zu schaffen; unld sie läßt sich: auch zur Ausfüllung .des
Gehäuses eines elektrischen Transformators mit einem Isoliermittel verwenden.
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Das Wesen der Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung einiger
Ausfiz'hrungsforrnen in Verbindung mit den Zeichnungen noch besser verständlich
werden. Fig. i zeigt einen Querschnitt einer Sperrmuffe für ein einadriges Starkstromkabel,
:die sich zur Verwendung in einem 33-kV-Kabel eignet; Fig. 2 zeigt einen Querschnitt
einer Sperrmuffe für ein dreiadriges Starkstromlabel vom Gürtelkabeltyp zur Verwendung
iri 6;6-kV-Kabelanlagen, und Fig. 2a zeigt eine Einzelheit der Fig:2; Fig. 3 zeigt
dagegen eine Sperrtype eines Endverschlusses für ein elektrisches Starkstromkabel.
Fig. i zeigt also; wie eine Sperrmuffe für ein einadriges 33-kV-Kabel hergestellt
wird. Die Isolation wird von den Enden 3 und q. der beiden zu verbindenden Kabellängen
entfernt und eine Muffe über eins der beiden Enden übergeschoben. Die Kabelenden
3 und 4 werden mittels einer Kupferklemme 5 miteinander verbunden. Die Isolation
wird von den beiden Kabelenden in der bei i und 2 gezeigten Form abgewickelt. Der
mit 6 bezeichnete Hohlraum wird dann dadurch ausgefüllt, daß eine Isolation aus
mit Polystyrol imprägnierten Papierbändern neu aufgebaut wird, wobei die imprägnierten
Bänder von Zeit zu Zeit während des Aufbaues der Isolation mit monomerem Styrol
begossen werden; um sie auf diese Weise aneinander zu heften, wie dieses z. B. in
der britischen Patentschrift 504720 beschrieben worden ist. Eine Lage 8 aus Metallfolie
wird über diese neu aufgebaute Isolation gewickelt und elektrisch mit 'den beiden
Bleimänteln 9 und io der beiden Kabellängen verbanden. Windungen i i aus mit einer
Mischung von Polystyrol und Gummi imprägnierten Baumwollbändern werden über den
Enden der Schicht 8 aufgebracht und überlappen die Bleimäntel 9 und io, so däß sie
Idas Öl daran hindern, aus dem Kabel in die Muffe zu fließen, und das Lösungsmittel
daran hindern, während des Füllvorganges in das Kabel zu fließen. Die Muffe 7 wird
dann bis über die Verbindungsstelle zurückgeschoben, die Bleipackungen 12 werden
zwischen den Enden der Muffe 7 und den Bleimänteln 9 und io eingefügt, und dann
wird die Muffe 7 mit den Bleimänteln durch Schmierlotwulste 13 und 14 verbunden.
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Die Muffe 7 ist mit einem Einfüllstutzen 17 und mit Auslaßstutzen
15 und 16 versehen. In die Öffnung 17 wird monomeres Styrol so lange eingefüllt,
bis der Raum 18 zwischen dem geerdeten Schirm 8 und der Muffe 7 vollständig mit
ihm ausgefüllt ist. Dann wird Idas Polystyrol, das gemäß der vorher erwähnten britischen
Patentschrift 490814 plastiziert worden ist, unter Drück :in den Füllstutzen 17
eingebracht. Dabei müß Vorsorge getroffen werden, däß das Polystyrol frei von Blasen
ist. Der Druck, wird so lange fortgesetzt, bis das aus den Stutzen 15 und 16 heraustretende
Material von der dicken Konsistenz des plastizierten Polystyrols ist. Dann wird
!die Muffe durch Verschluß der Stutzen fertiggestellt. Bei diesem Beispiel sei darauf
hingewiesen, daß die elektrischen Eigenschaften ohne Bedeutung sind; das Material
dient somit lediglich als mechanische Sperre.
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Fig.2 zeigt die Erfindung in Anwendung auf eine Sperrmuffe für ein
dreiadriges Gürtelkabel.
Der Gürtel wird auf ein gewisses Stück
von den Enden der zu verbindenden Kabel entfernt und eine Muffe 7 über :den Bleimantel
von einer der beiden Kabellängen übergeschoben. Die Enden der drei Adern werden
-durch Kupfersperrklemmen 5 miteinander verbunden. Die drei Adern werden durch Abstandhalter
19 von der z. B. in Fg. 2a gezeigten Form voneinander in Abstand gehalten, wobei
die Adern mit ihnen, z. B. durch Band- oder Schnurwickel 2o od. dgl., fest verbunden
werden. Die Ab-
standhalter werden zweckmäßig aus gepreßtem, mit Styrol getränktem
Papier hergestellt. Mit einer Mischung von Polystyrol und Gummi imprägnierte Baumwollbänder
21 werden derart rund um die Kabel gewickelt, daß sie die Bleimäntel überlappen,
um auf diese Weise den Austritt von Öl aus dem Kabel und den Eintritt von Lösungsmittel
in das Kabel während der Bildung der Sperrmuffe zu verhindern. Die Muffe 7 wird
dann über die Verbindungsstelle geschoben, von den Bleimänteln 9 und io durch Bleipackungen
12 distanziert und durch Schmierwulste 13 und 1.4 verschlossen. Die Muffe 7 wird
dann durch den Stutzen 17 mit monomerem Styrol gefüllt, und wenn sie voll ist, wird
das monornere Styrol in dergleichen Weise, wie schon bei Fig. i beschrieben, durch
plastiziertes Styrol ersetzt, das ebenfalls durch den Stutzen 17 eingebracht wird.
Bei .diesem Beispiel wirkt das Füllmaterial als mechanische Sperre und zugleich
als der Hauptisolierkörper der Verbindungsstelle.
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Fig. 3 zeigt eine Sperrtype eines erfindungsgemäß aufgebauten Endverschlusses.
Eine vorgeformte runde Hülse 22 aus Isoliermaterial von genügendem Durchmesser wird
über die Isolation 25 einer Kabelader übergeschoben. Die Hülse ist mit Metalllappen
23 und 24 versehen, die fest mit ihr verklebt sind und einen .genügenden Durchmesser
aufweisen, um sich über den Bleimantel io des Kabels erstrecken zu können. Der Bleimantel
io wird auf ein gewisses Stück vom Ende des Kabels abgesetzt. Das metallisierte
Papier 26, welches üblicherweise die Isolation bedeckt, wird bis auf ein kurzes
Stück in der Nähe des Bleimantels io abgestreift, und dann wird die Isolation25
für ein kurzes Stück vom Ende her entfernt und, wie gezeigt, bei 27 abgebunden.
Eine Kupferklemme 5 wird an den Leiter 28 angelötet. Die runde Hülse 22 wird dann
über das Kabelende übergeschoben, die Metallkappe 2.I auf den Bleimantel io heruntergedrückt
und mit ihm durch eine Schmierwulst 13 verbunden. Die Kappe 23 wird dann an .den
Stift der Klemme angeschweißt.
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Die Kappe 2.4 ist mit einem Einfüllstutzen 17 und die Kappe 23 mit
einem Abflußstutzen 15 versehen. Die Hohlräume in der runden Hülse 22 werden dann,
wie zuvor in Verbindung mit den Fig. i und 2 -beschrieben, gefüllt.
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Es leuchtet ein, -daß die Erfindung auf eine Anzahl von verschiedenen
Arten von Muffen und Endverschlüssen in elektrischen Starkstromkabeln angewendet
werden kann. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die Verwendung
bei Starkstromkabeln beschränkt ist, sondern in jedem Fall anwendbar ist, wo begrenzte
Hohlräume in elektrischen Einrichtungen mit festem Material gefüllt werden sollen
und wo nur beschränkte Öffnungen verfügbar sind, durch welche das Füllmaterial eingebracht
werden kann. So kann die Erfindung z. B. auch angewendet werden, um einen Isolierkörper
in einem einen elektrischen Transformator umgebenden Metallgehäuse züi schaffen,
und sie ist besonders nützlich im Fall der für hohe Spannungen und hohe Frequenzen
bestimmten Transformatoren oder um das Dielektrikuin eines in einem Gehäuse eingeschlossenen
Vielfachplatten'kondensator:s zu erzeugen.
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Die zuerst in das Gehäuse eingebrachte Flüssigkeit wirkt als Gleitmittel
und auch als Benetzungsmittel, welches die Einfüllung erleichtert und eine durchgängige
Verbindung zwischen dem plasti: zierten polymerisierten Material, z. B. dem polymerisierten
Styrol, einerseits und den Metallflächen und den ölimprägnierten Kabelpapieren andererseits
sichert. Das polymerisierte Material, glas danach eingebracht wird, hat eine ausgezeichnete
Sperrwirkung und besonders im Fall des Polystyrols ausgezeichneteIsoliereigenschaften,
hoheDurchschlagsfestigkeit und einen niedrigen Verlustfaktor.