DE19758099A1 - Vorgefertigtes Garniturenteil und Endverschluß für ein Hochspannungs-Energiekabel - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Verteilung elektri­ scher Energie, ist bei der Installation von Hochspannungska­ belanlagen anzuwenden und befaßt sich mit der konstruktiven Ausgestaltung eines vorgefertigten Garniturenteiles zur Er­ stellung eines Endverschlusses und mit der Ausgestaltung ei­ nes unter Verwendung eines solchen Garniturenteiles herge­ stellten Endverschlusses.

Zur Erstellung von Endverschlüssen bei der Errichtung von Ka­ belanlagen mit papierisolierten, mit Öl oder Gas gefüllten Hochspannungskabeln ist ein vorgefertigtes Garniturenteil be­ kannt, das aus einem Isolierkörper und einem den Isolierkör­ per umgebenden Isoliergehäuse besteht, wobei der Isolierkör­ per mit einer Einführungsöffnung zur Aufnahme eines zur Mon­ tage vorbereiteten, mit einem Steuerelement versehenen Kabel­ endes versehen ist; mit dem Isoliergehäuse sind ein elek­ trisch leitendes Kopfteil und ein elektrisch leitendes Fuß­ teil verbunden und in den Isolierkörper ist ein mit dem Kopf­ teil verbundener Anschlußbolzen eingebettet, der am kabelsei­ tigen Ende mit einem Steckanschluß versehen ist. Der aus auf­ gewickelten Bändern aufgebaute Isolierkörper ist im übrigen mit feldsteuernden Einlagen versehen. - Zur Erstellung eines Endverschlusses wird auch das zur Montage aufbereitete Kabe­ lende mit einem aus Isolierbändern aufgebauten Wickel verse­ hen, in den ebenfalls leitende Folien eingebettet sind, wobei dieser Wickel ein Steuerelement zur Steuerung des elektri­ schen Feldes im Bereich der Absetzkante des Kabelschirmes bildet (US 3 033 915 A).

Bei einem anderen bekannten Endverschluß dieser Art wird der Isolierkörper von einem Hohlraum gebildet, der mit einem un­ ter Druck stehenden Isoliergas gefüllt ist, wobei das Kabe­ lende mit der aufgebrachten Wickelkeule aus imprägnierter Pa­ pierisolation in einen rohrförmigen Körper aus mechanisch fe­ stem Isoliermaterial eingesetzt ist (DE 17 65 879 A).

Für mit vernetztem Polyäthylen isolierte Höchstspannungskabel ist weiterhin ein Endverschluß bekannt, der aus einem auf das für die Montage vorbereitete Kabelende aufgeschobenen, vorge­ fertigten Steuerelement, einem das Kabelende mit Abstand um­ gebenden Isoliergehäuse aus Porzellan mit Kopf- und Fußarma­ tur und einer Isoliermasse auf Silikonbasis besteht, wobei die Isoliermasse den Raum zwischen dem Isolator und dem mit dem Steuerelement versehenen Kabelende ausfüllt (DE 34 20 500).

Ausgehend von einem vorgefertigten Garniturenteil mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Garniturenteil so zu mo­ difizieren, daß es zur montagefreundlichen Erstellung eines wartungsfreien Endverschlusses für kunststoffisolierte Hoch­ spannungs-Energiekabel eingesetzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Isolierkörper aus einem offenporigen Schaumstoff be­ steht, wobei der Innendurchmesser des Isolierkörpers um etwa 5 bis 10% kleiner als der Außendurchmesser des einzuführen­ den Kabelendes ist.

Ein derart ausgebildetes Garniturenteil enthält auch den zwi­ schen Isoliergehäuse und dem Kabelende erforderlichen Iso­ lierkörper in vorgefertigter Form, so daß zur Erstellung ei­ nes Endverschlusses nur das entsprechend zubereitete Kabelen­ de in das vorgefertigte Garniturenteil einzuschieben und dort zu fixieren ist. Das Fixieren erfolgt mit Hilfe eines eben­ falls vorgefertigten Einführungstrichters, der gegen den Ka­ belmantel abgedichtet und dicht mit dem Fußteil des Isolier­ gehäuses verbunden wird. In diesen Einführungstrichter kann zweckmäßig ein Gasanschluß integriert sein, über den mit leichtem Überdruck ein Isoliergas zur Ausfüllung der Hohlräu­ me innerhalb des Endverschlusses eingespeist werden kann. Bei diesen Hohlräumen handelt es sich vor allem um die offenen Poren des Isolierkörpers aus Schaumstoff. Da das Isoliergas nicht unter einem hohen Druck steht, der überwacht werden müßte, ist auch ein derart ausgebildeter Endverschluß als wartungsfrei zu betrachten. - Da der Isolierkörper im nicht­ montierten Zustand des Garniturenteiles einen kleineren In­ nendurchmesser als das einzuführende Kabelende aufweist und demzufolge beim Einführen des Kabelendes komprimiert wird, ist auch im Grenzbereich zwischen Kabelende mit aufgesetztem Steuerelement und Isolierkörper eine ausreichende elektrische Festigkeit gewährleistet.

Um ein Eindringen von Feuchtigkeit in einen erstellten End­ verschluß zu unterbinden, empfiehlt es sich, zwischen dem Isolierkörper und dem Kopfteil eine Gummiabdichtung und einen Feuchtigkeitsabsorber anzuordnen und zwischen dem Isolierkör­ per und dem Fußteil ebenfalls einen Feuchtigkeitsabsorber an­ zuordnen. Durch die Anordnung von Feuchtigkeitsabsorbern wird im Inneren des montierten Endverschlusses eine niedrige rela­ tive Feuchte gewährleistet.

Zur Aufnahme eines bis zum Kopfteil des Isoliergehäuses rei­ chenden Kabelendes kann das vorgefertigte Garniturenteil mit einer durchgehenden Einführungsöffnung versehen sein, wobei das Leiterende entweder aus dem Kopfteil herausgeführt oder in einen am Kopfteil befestigtes Anschlußelement eingesteckt wird. Das vorgefertigte Garniturenteil kann aber auch so aus­ gebildet sein, daß in den Isolierkörper ein mit dem Kopfteil verbundener Anschlußbolzen eingebettet ist, der am kabelsei­ tigen Ende mit einem Steckanschluß versehen ist. In diesem Fall kann die Länge des einzuführenden Kabelendes relativ kurz gewählt werden. Hierbei empfiehlt es sich, den Anschluß bolzen im kabelseitigen Endbereich mit einem Stützkörper zu versehen, der sich an der Innenwand des Isoliergehäuses ab­ stützt. Weiterhin empfiehlt es sich, konzentrisch zum Steck­ anschluß einen Abschirmkörper anzuordnen.

Das Isoliergehäuse des vorgefertigten Garniturenteiles ist vorzugsweise als Verbundkörper mit einem Innenteil aus einem glasfaserverstärkten Harzsystem und einem gegebenenfalls mit Schirmen versehenen Außenteil aus Silikongummi ausgebildet. Derartige Verbundkörper sind an sich bei sogenannten Verbun­ disolatoren gebräuchlich, wie sie bei Durchführungen für Transformatoren, gasisolierte Schaltanlagen, Schalter, Lei­ stungsschalter, Strom- und Spannungswandler gebräuchlich sind.

Bezüglich der gemäß der Erfindung vorgesehenen Ausgestaltung des Isolierkörpers aus einem offenporigen Schaumstoff ist im übrigen zu bemerken, daß es für sogenannte Kondensatordurch­ führungen bekannt ist, den Spalt zwischen dem Porzellanisola­ tor und dem den Durchführungsbolzen umgebenden Kondensator­ wickel mit einem Trockenfüllstoff in Form eines mit SF₆ bega­ sten Weichschaumes auf der Basis Polyetherpolyol/Epoxidharz auszufüllen (Produktbeschreibung 06/10/95, Ausgabe 04/96 der Firma HSP GmbH).

Bei der Erstellung eines Endverschlusses unter Verwendung ei­ nes gemäß der Erfindung ausgebildeten vorgefertigten Garnitu­ renteiles kann es mitunter erforderlich sein, das eingeführte Kabelende in besonderer Weise axial zu fixieren. Hierzu kann die Steckverbindung zwischen dem Leiter des Kabels und dem in das Garniturenteil eingebetteten Anschlußbolzen zusätzlich formschlüssig ausgebildet sein, vorzugsweise in Form einer gewindeartigen oder bajonettartigen Verbindung.

Die Ausgestaltung des in das vorgefertigte Garniturenteil einzuführenden Kabelendes ist üblicherweise derart, daß auf das entsprechend vorbereitete Kabelende ein vorgefertigtes, elastisch aufweitbares Steuerelement aus einem Isolierkörper mit einem eingebetteten Steuerdeflektor aufgeschoben ist. Für die Erstellung von Endverschlüssen in höheren Spannungsebenen kann es gegebenenfalls sinnvoll sein, das mit dem Steuerele­ ment versehene Kabelende auf seiner ganzen Länge mit einer resistiv oder refraktiv feldsteuernden Umhüllung zu versehen, insbesondere in Form eines Schrumpfschlauches. Derartige Um­ hüllungen sind an sich bekannt (DE-Z "Elektrizitätswirt­ schaft", 1980, Heft 10, Seite 362; DE 29 48 280 A, DE 32 20 067 A1, DE 34 43 192 A1).

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 1 bis 5 dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Garniturenteil mit durchgehender Einführungsöff­ nung zur Aufnahme eines zur Montage vorbereiteten Kabelendes,

Fig. 2 einen unter Verwendung eines Garniturenteiles gemäß Fig. 1 erstellten Endverschluß,

Fig. 3 einen ähnlich gemäß Fig. 2 aufgebauten Endverschluß mit einer speziellen Feldsteuerung,

Fig. 4 ein Garniturenteil mit integriertem Anschlußbolzen in prinzipieller Darstellung und

Fig. 5 die Zuordnung des Anschlußbereiches eines Garnitu­ renteilen gemäß Fig. 4 zu einem für die Montage vorbereiteten Kabelende.

Fig. 1 zeigt ein vorgefertigtes Garniturenteil 1, das im we­ sentlichen aus einem Isoliergehäuse 11 und einem darin ange­ ordneten Isolierkörper 12 besteht. Das Isoliergehäuse ist mit einem metallenen Kopfteil 13 und einem metallenen Fußteil 14 versehen. Der Isolierkörper 12, der aus einem offenporigen Schaumstoff wie beispielsweise Polyurethan besteht, ist mit einer durchgehenden Einführungsöffnung 18 versehen, die in ihrer Kontur einem einzuführenden Kabelende angepaßt ist. Der Innendurchmesser 19 der Einführungsöffnung ist dabei in den einzelnen Bereichen um etwa 5 bis 10% kleiner als der ent­ sprechende Außendurchmesser der einzelnen Bereiche des einzu­ führenden Kabelendes gewählt.

Mit dem metallenen Kopfteil 13 ist ein elektrisch leitender, gummielastischer Dichtungskörper 15 zugeordnet, mit dessen Hilfe das einzuführende Kabelende im Kopfbereich abgedichtet wird. Zwischen dem Isolierkörper 12 und dem Kopfteil 13 ist weiterhin ein Feuchtigkeitsabsorber 16 aus beispielsweise Pa­ pier, Gewebe oder Selikagel angeordnet. Ein ähnlicher Feuch­ tigkeitsabsorber 17 ist im Fußbereich angeordnet.

Fig. 2 zeigt das Garniturenteil 1 gemäß Fig. 1 mit einem eingeführten Kabelende 4, das in üblicher Weise für die End­ verschlußmontage vorbereitet ist. Wesentlich ist dabei ein auf das Leiterende 41 aufgesetzter Anschlußbolzen 42 und ein auf die abgesetzte Kabelisolierung und das Ende des Kabel­ schirmes aufgeschobenes Steuerelement 44 mit einem nicht nä­ her dargestellten eingebetteten Deflektor. Nach Einführung des Kabelendes in das Garniturenteil 1 und Fixierung des An­ schlußbolzens 42 mittels eines formschlüssigen Teiles 43 ist im Fußbereich die Fußplatte 3, die axial an dem Garnituren­ teil 1 anliegt, mit dem metallenen Fußteil 14 verbunden. An der Fußplatte 3 ist der Einführungstrichter 2 befestigt, der gegenüber dem Kabelende abgedichtet ist und einen Gasanschluß 21 aufweist.

Bei dem Endverschluß gemäß Fig. 3 ist abweichend zu dem Aus­ führungsbeispiel gemäß Fig. 2 das eingeführte Kabelende auf der ganzen Länge der freigelegten Isolierung und auf der gan­ zen Länge des Steuerelementes 44 mit einem Schrumpfschlauch 45 bedeckt, der aus einem resistiv feldsteuernden Material besteht.

Fig. 4 zeigt ein vorgefertigtes Garniturenteil, das aus dem Isoliergehäuse 22 mit metallenem Kopfteil 24 und metallenem Fußteil 25, dem darin angeordneten Isolierkörper 23 aus einem offenporigen Kunststoff und dem in dem Isolierkörper 23 ein­ gebetteten Anschlußbolzen 26 besteht, der sich etwa über dreiviertel der Länge des Garniturenteiles erstreckt und am einführungsseitigen Ende nahe dem Fußteil 25 mit einem Steck­ anschluß 27 versehen ist.

Gemäß Fig. 5 ist der Anschlußbolzen 26 mittels eines Stütz­ körpers 33 an der Innenwand des Isoliergehäuses 22 abge­ stützt. Das Isoliergehäuse 22 besteht dabei aus einem Ver­ bundkörper mit einem inneren Teil 31 aus glasfaserverstärktem Gießharz und einem äußeren Teil 32 aus Silikonkautschuk.

Der Stützkörper 33 ist im übrigen mit axialen Bohrungen 34 versehen, durch die in den montierten Endverschluß eingefüll­ tes Isoliergas in die oberen Bereiche des Isolierkörpers 23 gelangen kann.

Der Steckanschluß 27 des Anschlußbolzens 26 ist im übrigen mit einer Abschirmung 35 aus elektrisch leitfähigem Kunst­ stoff versehen.

Auf das einzuführende Kabelende 46 ist ein Steuerelement 49 mit eingebettetem Deflektor 50 aufgesetzt. - Das Ende das Ka­ belleiters ist mit dem Anschlußbolzen 47 versehen, der in den Steckanschluß 27 eingeführt wird und der mit einem Ansatz 48 versehen ist, der in eine entsprechende Bohrung im Steckan­ schluß 27 durch Verschrauben axial formschlüssig fixiert wer­ den kann.

Die Ausgestaltung des Steuerelementes 49 kann in dem dem Lei­ terende zugewandtem Bereich aus so erfolgen, daß das Steuere­ lement einen Steuerbelag enthält, der auf dem mit dem Leiter verbundenen Anschlußbolzen unter mechanischer Vorspannung aufliegt und so einen gasdichten Abschluß bildet. Zweckmäßig sollte dabei die Abschirmung 35 das obere Ende des Steuerbe­ lages im Steuerelement 49 überdecken.

Claims (9)

1. Vorgefertigtes Garniturenteil zur Erstellung eines Endver­ schlusses für Hochspannungs-Energiekabel, bestehend aus

• - einem Isolierkörper mit einer Einführungsöffnung zur Auf­ nahme eines zur Montage vorbereiteten, mit einem Steuerele­ ment versehenen Kabelendes,
• - einem den Isolierkörper umgebenden Isoliergehäuse und
• - einem mit dem Isoliergehäuse verbundenen, elektrisch lei­ tenden Kopfteil und einem elektrisch leitenden Fußteil,

dadurch gekennzeichnet, daß für den Einsatz bei kunststoffisolierten Kabeln (4) mit einem vorgefertigten, auf das Kabelende aufgeschobenen Steu­ erelement (44) der Isolierkörper (12) aus einem offenporigen Schaumstoff besteht, wobei der Innendurchmesser (19) des Isolierkörpers um etwa 5 bis 10% kleiner als der Außendurchmesser des einzuführenden Kabelendes (4) ist.

2. Garniturenteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Isolierkörper (12) und dem Kopfteil (13) ei­ ne Gummiabdichtung (15) und ein Feuchtigkeitsabsorber (16) und zwischen dem Isolierkörper (12) und dem Fußteil (14) ein Feuchtigkeitsabsorber (17) angeordnet sind.

3. Garniturenteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Isolierkörper (23) ein mit dem Kopfteil (24) ver­ bundener Anschlußbolzen (26) eingebettet ist, der am kabel­ seitigen Ende mit einem Steckanschluß (27) versehen ist.

4. Garniturenteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußbolzen (26) im kabelseitigen Endbereich mit einem Stützkörper (33) versehen ist, der sich an der Innen­ wand des Isoliergehäuses (22) abstützt.

5. Garniturenteil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch zum Steckanschluß (27) ein Abschirmkörper (35) angeordnet ist.

6. Garniturenteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliergehäuse (22) als Verbundkörper mit einem In­ nenteil (31) aus einem glasfaserverstärkten Harzsystem und einem Außenteil (32) aus Silikongummi ausgebildet ist.

7. Endverschluß für ein Hochspannungs-Energiekabel, bestehend aus einem Garniturenteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, einem in das Garniturenteil eingeführten und mit einem Steue­ relement versehenen Kabelende und einem mit dem Fußteil ver­ bundenen Einführungstrichter, dadurch gekennzeichnet, daß der Einführungstrichter (2) mit einem Gasanschluß (21) versehen ist.

8. Endverschluß für ein Hochspannungs-Energiekabel, bestehend aus einem Garniturenteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, einem in das Garniturenteil eingeführten und mit einem Steue­ relement versehenen Kabelende und einem mit dem Fußteil ver­ bundenen Einführungstrichter, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbindung (27, 47) zwischen dem Leiter des Ka­ bels und dem Anschlußbolzen (26) in Achsrichtung zusätzlich formschlüssig (48) ausgebildet ist.

9. Endverschluß für ein Hochspannungs-Energiekabel, bestehend aus einem Garniturenteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, einem in das Garniturenteil eingeführten und mit einem Steue­ relement versehenen Kabelende und einem mit dem Fußteil ver­ bundenen Einführungstrichter, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabelende (4) zusätzlich zu dem Steuerelement (44) auf seiner ganzen Länge mit einer resistiv oder refraktiv feldsteuernden Umhüllung (45) versehen ist.