DE69802414T2

DE69802414T2 - Elektrische verbindungsvorrichtung mit einem fluidischen isolierstoff

Info

Publication number: DE69802414T2
Application number: DE69802414T
Authority: DE
Inventors: Pierre Argaut
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Silec Cable SAS
Priority date: 1997-08-13
Filing date: 1998-08-11
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2018-08-12
Also published as: WO1999009614A1; DE69802414D1; US6309235B1; FR2767421B1; EP1004153B1; FR2767421A1; EP1004153A1

Description

Elektrische Verbindungsvorrichtung mit einem fluidischen Isolierstoff.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsvorrichtung mit einem fluidischen Isolierstoff, die es ermöglicht, ein elektrisches Hochspannungskabel mit einem metallisch umhüllten oder einem Freiluftanschluß zu verbinden.
Aus dem Dokument EP-A-148 394 ist eine elektrische Verbindungsvorrichtung für einen Anschluß mit metallischer Umhüllung bekannt, die ein isolierendes Fluid, wie beispielsweise Schwefelhexafluorid in Gasform, umfaßt. Das elektrische Verbindungselement dieses Dokuments umfaßt eine Verbindungsstange, die im Innern des Gehäuses angeordnet ist und ein Ende hat, das abdichtend mit einer isolierenden Harzmuffe verbunden ist, die bündig durch eine Wand des Gehäuses, welches das isolierende Gas enthält, verläuft. Die Verbindungsstange verläuft außerhalb des Gehäuses und ist mit einem Steckverbinder verbunden, der sich in dem Teil der Muffe befindet, der aus dem Gehäuse herausragt und von einer leitenden Abschirmung umgeben ist, die um den Steckverbinder einen Faradayschen Käfig bildet.
An einer derartigen elektrischen Verbindungsvorrichtung treten beträchtliche elektrische Spannungen auf, wenn eine sehr hohe Spannung angelegt wird. Ferner ist diese Vorrichtung nicht mit einem Feldverteiler ausgestattet, wodurch es nötig ist, ein separates Spannungsreduktionselement einzusetzen, das vor dem Anbringen des elektrischen Kabels auf diesem angeordnet wird. Somit bedarf es bei der Montage am Arbeitsplatz einer sehr präzisen Handhabung, um zu vermeiden, daß an der Schnittstelle zwischen der Innenfläche der Isoliermuffe und dem Feldverteiler elektrische Spannungen auftreten.
Erfindungsgemäß ist eine elektrische Verbindungsvorrichtung mit einem fluidischen Isolierstoff vorgesehen, umfassend ein Gehäuse, das einen fluidischen Isolierstoff enthält, eine leitende Verbindungsstange, die im Inneren des Gehäuses angeordnet ist und ein Ende hat, das abdichtend an einer Isoliermuffe befestigt ist, die bündig durch eine Wand des Gehäuses verläuft, wobei die Verbindungsstange mit einem Steckverbinder verbunden ist, der von einer leitenden Abschirmung umgeben ist, die um den Steckverbinder einen Faradayschen Käfig bildet, und wobei der Steckverbinder im Inneren des Gehäuses angeordnet ist und die Isoliermuffe aus einem elastomeren Material besteht und einen leitfähigen Deflektor umfaßt, der in einem Abstand von der den Steckverbinder umgebenden leitenden Abschirmung bündig mit der Innenfläche der Isoliermuffe abschließt.
Somit ist der Steckverbinder von dem im Gehäuse enthaltenen fluidischen Isolierstoff umgeben, wodurch die elektrischen Spannungen in dem Material, das den Steckverbinder umgibt, minimiert werden. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bereits in der Werkstatt zusammengesetzt und mit dem Fluid gefüllt werden, so daß es beim Anbringen eines elektrischen Kabels am Arbeitsplatz ausreicht, das Ende des Kabels vorzubereiten und mit der Isoliermuffe in Kontakt zu bringen, um die Leitung zu verbinden, ohne die Dichtigkeit des Gehäuses zu beeinträchtigen, wodurch vermieden wird, daß am Arbeitsplatz mit dem Fluid umgegangen werden muß.
Ferner liegt die Isoliermuffe aus elastomerem Material aufgrund ihrer Elastizität und aufgrund des Druckes des isolierenden Fluids, das diese umgibt, eng an der Außenfläche des Kabels an. Dadurch wird das Risiko einer Beschädigung der Schnittstelle zwischen Kabel und Isoliermuffe minimiert. Der mit der Isoliermuffe einstückig ausgebildete Deflektor übernimmt somit voll und ganz seine Rolle als Elektro-Feldverteiler im Innern der Isoliermuffe.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der Deflektor quer über die Wand des Gehäuses hinweg, durch welches die Isoliermuffe hindurch verläuft. Somit wird der Raumbedarf der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung verringert, ohne dabei die Feldverteilung zu beeinträchtigen.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Beschreibung deutlich, die zwei bestimmte, jedoch nicht einschränkende Ausführungsformen der Erfindung betrifft. Es wird Bezug genommen auf die Zeichnungen, in denen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht entlang der Achse der erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsvorrichtung darstellt;
Fig. 2 eine teilweise Perspektivansicht ist, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft;
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III der Fig. 2 darstellt.
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße elektrische Verbindungsvorrichtung als Vorrichtung mit einem Außenanschluß dargestellt, das heißt daß das Gehäuse teilweise aus einem Isolator 1 besteht, beispielsweise aus einem Isolator aus einem glasfaserverstärkten Epoxydharz oder Porzellan, der Auskragungen hat, die nach außen abstehen. An seinem unteren Abschnitt ist der Isolator 1 auf an sich bekannte Weise mit Schraubbolzen 8 an einer Halterung 7 befestigt und wird von einer Metallplatte 9 abgeschlossen, die über Schrauben 10 befestigt ist, die mit Einsätzen 11 zusammenwirken, die in die Wand des Gehäuses eingelassen sind. Die Dichtigkeit zwischen der Platte 9 und der Seitenwand des Isolators wird vorzugsweise durch eine nicht dargestellte torusförmige Dichtung sichergestellt.
Eine metallische Verbindungsstange 3 verläuft im Innern des Gehäuses und ist abdichtend mit diesem verbunden. Hierzu hat die leitende Verbindungsstange 3 einen Flansch 4, der über Schrauben an einem in die Wand des Isolators eingelassenen metallischen Einsatz 5 befestigt ist. Vorzugsweise ist eine nicht dargestellte torusförmige Dichtung zwischen dem Flansch 4 und dem metallischen Einsatz 5 angeordnet. An ihrem unteren Ende trägt die Verbindungsstange 3 einen Steckverbinder 6, der schematisch in Form einer Klammer dargestellt ist.
Eine aus einem elastomeren Material, beispielsweise Silikon oder EPDM, bestehende Muffe 12 verläuft durch die Wand 9 des Gehäuses hindurch, deren unteres Ende bündig in einer Öffnung 13 der Platte 9 verankert ist. An ihrem oberen Ende ist die elastomere Muffe 12 abdichtend mit dem unteren Ende der Verbindungsstange 3 verbunden, beispielsweise durch ein Einpressen unter Krafteinwirkung der Verbindungsstange 3 in den zentralen Kanal 14 der elastomeren Muffe 12.
Das Gehäuse ist mit einem fluidischen Isolierstoff 2 gefüllt, wie beispielsweise mit Gas und insbesondere einem Schwefelhexafluorid, einem Öl oder sogar einem Fett.
Gegenüber dem Steckverbinder 6 hat die elastomere Muffe 12 eine leitende Abschirmung 15, die den Steckverbinder umgibt. Die Abschirmung 15 besteht beispielsweise aus einem Elastomer, das durch Ruß leitfähig gemacht wurde. In ihrem unteren Bereich hat die elastomere Muffe 12 einen Deflektor 16, der sich in einem Abstand von der leitenden Abschirmung 15 trichterförmig über die Unterwand 9 des Gehäuses hinaus erstreckt, wobei der untere Abschnitt des Deflektors 16 bündig mit der Innenfläche der elastomeren Muffe 12 abschließt.
Bei der Verbindungsherstellung eines elektrischen Kabels wird dieses zuerst auf an sich bekannte Weise vorbereitet durch stufenweises Schneiden, wodurch der Leiter des Kabels an seinem Ende, der Isolierstoff des Kabels und die Abschirmung des Kabels in dieser Reihenfolge erscheinen. Das Ende des Kabels wird nun in den Kanal 14 der elastomeren Muffe 12 eingeführt, bis der Kabelleiter in dem Steckverbinder 6 steckt. Das Ende der Isolierung des Kabels liegt nun gegenüber der leitenden Abschirmung 15 und die Innenfläche des Kanals 14 ist an die Außenfläche der Kabelisolierung gedrückt, während der Abschnitt des Deflektors 16, der bündig mit der Innenfläche der elastomeren Muffe 12 abschließt, die Abschirmung des Kabels berührt. Um einen sicheren Kontakt zwischen der Innenfläche der elastomeren Muffe 12 und den verschiedenen Elementen des Kabels sicherzustellen, wird dieses vorzugsweise unter Krafteinwirkung eingepreßt oder die Muffe 12 wird durch ein abnehmbares Rohr, das am Arbeitsplatz in den Kanal 14 eingefügt und nach Anbringen des Kabels wieder abgenommen wird, in einem leicht gedehnten Zustand gehalten.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die insbesondere gerichtet ist auf einen Anschluß mit einer metallischen Umhüllung, die jedoch ebenso für einen Außenanschluß der in Fig. 1 dargestellten Art verwendet werden kann. In dem dargestellten Beispiel ist das den fluidischen Isolierstoff enthaltende Gehäuse von den Wänden oder den inneren Trennwänden des Anschlusses begrenzt. Bei dieser Ausführungsform, für die identische Bezugszeichen verwendet werden, um die Elemente, welche den Elementen der Fig. 1 ähneln, zu bezeichnen, ist eine Isoliermuffe 12 wie auch zuvor auf einer Platte 9 befestigt, die Teil der Gehäusewand ist und dazu durch Schrauben 18 dicht an einem anderen Abschnitt der Wand 17 anliegend angeordnet ist, wobei die abdichtende Befestigung durch eine Dichtung 19 sichergestellt ist.
Wie auch in der vorhergehenden Ausführungsform, ist die Verbindungsstange 3 in abdichtendem Kontakt mit der Isoliermuffe 12 und hat an ihrem gegenüber der Muffe 12 inneren Ende einen Steckverbinder 6. Das andere nicht dargestellte Ende der Verbindungsstange 3 ist auf an sich bekannte Weise an einem Bus befestigt, der sich im Inneren des Anschlusses erstreckt.
Um längs oder seitlich gerichteten Kräfte aufnehmen zu können, die insbesondere beim Anbringen eines elektrischen Kabels oder im Fall eines Kurzschlusses auf der Leitung auftreten, verfügt die Vorrichtung dieser Ausführungsform über eine isolierende Armierung, die allgemein mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnet ist und sich um die Isoliermuffe 12 herum erstreckt. Die Armierung 20 hat ein an der Platte 9 befestigtes Ende und ein gegenüberliegendes Ende, das die Verbindungsstange 3 stützt.
Gemäß der dargestellten Ausführungsform hat die Armierung 20 drei isolierende strebebogenförmige Arme 21, die rund um die Achse der Muffe 12 voneinander einen Winkelabstand von 120º haben. Eines der Enden jedes Armes 21 ist durch eine Schraube 22, die in Eingriff ist mit einem in das den Arm 21 bildende Harz eingelassenen Einsatz 23, mit der Platte 9 verbunden. Das andere Ende jedes Armes 21 ist durch eine Schraube 25, die in Eingriff ist mit einem in den Arm 21 eingelassenen Einsatz 26, mit einem metallischen Tragring 24 verbunden. Der Tragring 24 umgibt die Verbindungsstange 3.
Um zu verhindern, daß der Metallring 24 elektrische Spannungen erzeugt, wenn die Verbindungsstange 3 unter Spannung steht, ist die leitende Abschirmung 15, die um den Steckverbinder herum angeordnet ist, über die Isoliermuffe 12 hinaus verlängert und erstreckt sich mindestens bis zum Tragring 24. Vorzugsweise hat die leitende Abschirmung 15 einen abgerundeten Rand 27 und überlappt die Armierung wie in den Figuren dargestellt, um den Tragring 24 und die ihm zugehörigen metallischen Elemente 26 abzudecken.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und daß weitere Ausführungsvarianten möglich sind, ohne dabei den durch die Ansprüche definierten Rahmen zu verlassen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ebenso an die jeweils vorgesehene Verwendung angepaßt werden.
Insbesondere im Fall der Montage an einen Anschluß mit Metall-Umhüllung ermöglicht das Weglassen des Isolators 1, die Abmessungen der elektrischen Verbindungsvorrichtung erheblich zu verringern und somit auch die entsprechenden Abmessungen des Anschlusses mit Metall-Umhüllung zu reduzieren.
Wenn die Erfindung auch im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, bei denen der Steckverbinder 6 an dem unteren Ende der Verbindungsstange 3 befestigt ist, kann ebenso vorgesehen sein, eine Vertiefung in der Verbindungsstange zu erzeugen und den Steckverbinder am Grund dieser Vertiefung zu befestigen. Die Seitenwand der Vertiefung übernimmt somit die Aufgabe der leitenden Abschirmung 15, die reduziert werden kann. Dadurch ist es möglich, die Abmessungen der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung noch geringer zu halten. Wenn der Steckverbinder 6 auch in Form eines aufnehmenden Elementes dargestellt ist, kann ebenso ein der Verbindungsstange 3 zugeordnetes aufzunehmendes Element und ein aufnehmendes Element an dem Kabel vorgesehen sein.
Weiterhin kann im Innern der Muffe 12 eine Materialschicht mit einer hohen Dielektrizitätskonstante zwischen dem Deflektor 16 und der leitenden Abschirmung 15 angeordnet sein, um eine gleichmäßige Feldverteilung zu erzielen. Wenn die leitende Abschirmung 15 auch so dargestellt ist, daß sie bündig mit der Innenfläche der Isoliermuffe 12 abschließt, kann diese auch in die Masse der Isoliermuffe eingelassen sein.
Zwar ist die Armierung 20 in Form von drei durch einen Tragring zusammengehaltenen Arme dargestellt; es kann jedoch auch eine größere Anzahl von Armen vorgesehen sein oder eine rohrförmige, zylindrische oder konische Armierung, welche die elastomere Muffe 12 vollständig umhüllt und deren Innenfläche die elastomere Muffe 12 berührt. In diesem Fall kann die Armierung sogar als Gußform für die elastomere Muffe 12 verwendet werden.

Claims

1. Elektrische Verbindungsvorrichtung mit einem fluidischen Isolierstoff umfassend ein Gehäuse (1, 9; 17, 9), das einen fluidischen Isolierstoff (2) enthält, eine leitende Verbindungsschiene (3), die im Inneren des Gehäuses angeordnet ist und ein Ende hat, das abdichtend an einer Isoliermuffe (12) befestigt ist, die durch eine Wand (9) des Gehäuses verläuft und in abdichtendem Kontakt mit dieser ist, wobei die Verbindungsschiene (3) mit einem Steckverbinder (6) verbunden ist, der von einer leitenden Abschirmung (15) umgeben ist, die um den Steckverbinder einen Faradayschen Käfig bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckverbinder (6) im Inneren des Gehäuses (1) angeordnet ist und daß die Isoliermuffe (12) aus einem elastomeren Material besteht und einen leitfähigen Deflektor (16) umfaßt, der in einem Abstand von der den Steckverbinder umgebenden leitenden Abschirmung (15) bündig mit der Innenfläche der Isoliermuffe abschließt.

2. Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Deflektor (16) quer über die Wand (9) des Gehäuses hinweg, durch welche die Isoliermuffe (12) verläuft, erstreckt.

3. Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine isolierende Armierung (20) umfaßt, die sich um die Isoliermuffe (12) herum erstreckt und ein Ende hat, das mit der Wand (9) des Gehäuses verbunden ist, und ein gegenüberliegendes Ende hat, das die Verbindungsschiene (3) stützt.

4. Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung (20) eine Reihe isolierender Arme (21) hat, die untereinander über einen Tragring (24) verbunden sind, der die Verbindungsschiene (3) umgibt.

5. Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring (24) metallisch ist und die leitende Abschirmung (15) sich zumindest bis zum Tragring erstreckt.

6. Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Abschirmung (15) die Armierung (20) überlappt, um den Tragring (24) und mit diesem verbundene Metallelemente (26) zu umhüllen.

7. Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Abschirmung (15) einen abgerundeten Rand (27) hat.

8. Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung rohrförmig ist.