DE69811513T2

DE69811513T2 - Trockener elektrischer kabelendverschluss

Info

Publication number: DE69811513T2
Application number: DE69811513T
Authority: DE
Inventors: Dario Quaggia
Original assignee: Pirelli SpA
Current assignee: Prysmian Cavi e Sistemi Energia SRL
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: CA2286031A1; CN1174535C; ID22806A; NZ338020A; CA2286031C; EP1008218B1; EP1008218A1; DE69811513D1; BR9808674A; CN1255251A; IT1291526B1; MY119923A; US6818828B2; US6333462B1; JP2001519138A; AU7430298A; ES2192771T3; AR012396A1; WO1998045917A1; BR9808674B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Abschluss für ein elektrisches Kabel, für mittlere und hohe Spannungen, des Typs zur Außenverwendung, der Luft und möglicherweise verschmutzenden Mitteln ausgesetzt ist, der bevor er zum Ort des Einbaus transportiert wird vollständig mit allen seinen Teilen ist und zur Verbindung mit dem elektrischen Kabel geeignet ist, ohne auf dessen Inneres zuzugreifen.
Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung sind mit mittleren und hohen Spannungen, Spannungen in einem Bereich von 10 kV bis 245 kV und mehr gemeint.
Für Zwecke der vorliegenden Erfindung ist mit Abschluss für ein elektrisches Kabel eine Vorrichtung gemeint, die zum Verbinden eines elektrischen Kabels mit einem blanken Leiter, beispielsweise einem Freileitungsseil, geeignet ist. Dieser Abschluss umfasst elektrische Verbindungsmittel zwischen dem Kabelleiter und dem blanken Leitet und elektrische Trennmittel zwischen der äußeren Fläche des Kabels und mit diesem verbundenen Teilen, allgemein mit Erdungspotential, und den Elementen unter Spannung, wie dem blanken Leiter. Ein Abschluss dieser Art umfasst allgemein ein leitendes Element, eine isolierende Umhüllung, und eine Feldregeleinrichtung, die in der Lage ist, eine elektrische Feldkonfiguration zu erzeugen, die mit den dielektrischen Durchschlagsfestigkeitseigenschaften der relevanten Elemente kompatibel ist.
Ein bekannter Abschluss zur Verwendung im Freien ist in der Veröffentlichung "New Prefabricated Accessories for 64-154 kV Crosslinked Polyethylene Cables" (Underground Transmission and Distribution Conference, 1974, pages 224-232) beschrieben.
Der Abschluss umfasst eine Tragbasis für ein äußeres Isoliergehäuse, das aus Porzellan hergestellt ist und mit einer gerippten Oberfläche ausgestattet ist. Das von seinem Schirm befreite elektrische Kabel erstreckt sich über die gesamte Länge des Abschlusses bis zum oberen Ende, wo es derart befestigt ist, um durch das Gehäuse gelagert zu sein, und wo eine Verbindung mit einem Spannungsschaft und von dort mit einer weiteren elektrischen Einrichtung auftritt.
Ein aus einem Epoxidharz hergestellter Zylinder, der eine Erdungselektrode einschließt, ist um das Elastomerelement aufgebaut und ist an der. Tragbasis befestigt. Der Zylinder besitzt eine konische Form, die zu derjenigen des konusförmigen Elements in diesem passt.
Die Einrichtung umfasst ferner die Verwendung eines Federsystems, das auf das untere Ende des Elastomerelements derart wirkt, dass ein Druck zwischen diesem Element und der Kabelisolierung stattfindet und ebenso zwischen dem Element und dem Epoxidharz-Zylinder, um die Anwesenheit von Luftspuren und somit die Gefahr elektrischer Entladungen zu vermeiden.
Der Raum innerhalb des Porzellangehäuses ist mit Isolieröl gefüllt.
Der Abschluss ist infolge der Anwesenheit des Porzellangehäuses vom selbsttragenden Typ und ruht auf einer Basis, die Teil eines Pylons oder dergleichen ist.
Ebenso sind Abschlüsse bekannt, die mit einem Festisolierer des Freileitungseil-Typs ausgestattet sind, anstatt auf einer Tragstruktur zu ruhen. Gemäß dieser Lösung ist der Abschluss mit der Struktur durch Einlegen eines isolierenden Elements verknüpft.
Beispielsweise ist aus der Veröffentlichung "IEE Power Cables and Accessories 10 kV-180 kV, London, November 1986, Seiten 238-241, ein 66 kV-Spannungsabschluss für ein elektrisches Kabel bekannt, das sich über die gesamte Länge des Abschlusses erstreckt.
In dieser Lösung wird ausgehend von einem Kabelende der halbleitende Schirm über eine bestimmte Länge davon entfernt und der Schirm wird mit einer leitenden Farbe bedeckt, bis ein Isoliererabschnitt bedeckt ist.
In dem Bereich, in welchem der Schirm abgetrennt ist, werden wärmeschrumpfbare Schläuche mit vorgegebener Impedanz aufgrund der Anwesenheit kapazitiver und resistiver Elemente aufgebracht, welche kapazitiv mit dem Kabelleiter verknüpfte Schläuche elektrische Spannungen in dem Bereich vermindern, in welchem der Schirm ausgeschnitten ist.
Ein zusätzlicher schrumpfbarer Schlauch wird dann um die innersten Schläuche desselben Typs und um den Kabelisoliererabschnitt angeordnet.
Der äußerste Schlauch umfasst ein isolierendes Profil nahe zu dem ausgeschnittenen Ende des Kabelschirms.
Eine Mehrzahl von Rippen aus wärmeschrumpfbarem isolierenden Material wird dann auf den äußersten Schlauch aufgepasst.
Zum Einbau des Abschlusses sind qualifizierte Arbeiter, welche die Wärmeschrumpftechnik beherrschen, erforderlich und es werden Genauigkeit, Beachtung von Details und Sauberkeit in allen Schritten benötigt.
Das Patent WO 91/16564 nennt in seinem den Stand der Technik beschreibenden Teil Abschlüsse, die wie der vorhergehende gemäß der Wärmeschrumpftechnik hergestellt sind, und erläutert, wie diese Technik durch Nutzung eines geeigneten Dorns zu vermeiden ist, auf den eine Hülle aus Elastomermaterial, die mit Rippen ausgestattet ist, ausgedehnt wird. Die Hülle wird durch Abziehen des Dorns auf ein zuvor vorbereitetes elektrisches Kabel geringen Durchmessers zusammengezogen.
Der endgültige Kabelabschnitt, der durch den Abschluss zu umschließen ist, umfasst den Kabelleiter, gefolgt in einen bestimmten Abstand durch den Isolator, der frei von einer halbleitenden Schicht und dem Schirm ist.
Eine schlauchförmige Windung ist Teil des Kabelaufbaus, hergestellt aus einem Material, das derart zusammengesetzt ist, um Spannungen zu vermindern, die andernfalls an dem Ende der halbleitenden Schicht vorhanden sind. Diese Windung wird auf die halbleitende Schicht und den Isolator aufgebracht.
Alternativ kann eine Schicht vorgesehen werden, die zum Mindern der Spannungen innerhalb der inneren isolierenden Umhüllung vorgesehen ist, beispielsweise durch Koextrusion oder Walzen.
Das obere Ende des Leiters ist mit einer ebenen Klemme verknüpft, die mit einem Loch ausgestattet ist.
Um ein Herausziehen des Dorns zu erleichtern, kann eine Mehrzahl von Rippen vorgesehen sein, auf welchen die Elastomerumhüllung ruht, und ebenso die Verwendung von Schmiermittel zwischen den Rippen.
Der Dorn wird mit seiner Elastomerumhüllung um den Kabelendabschnitt angeordnet, der bereits angeordnet ist, um Teil des Abschlusses zu sein. Die auf den Dorn aufgedrehte Umhüllung erleichtert eine Ausbreitung des Schmiermittels auf die Rippen und ein Herausziehen des Dorns, wodurch eine Kontraktion der Umhüllung auf den Kabelendabschnitt verursacht wird.
Ebenso sind Abschlüsse für elektrische Kabel bekannt, in denen das elektrische Kabel nur teilweise in den Abschluss eingefügt wird, anstelle sich bis zu dem Schaft zu erstrecken, der mit der Freileitung oder einer anderen elektrischen Einrichtung verbunden ist.
Ein Beispiel eines derartigen selbsttragenden Abschlusses ist in der Patentanmeldung EP 95 101 338.2 des Anmelders selbst beschrieben.
In dieser Lösung wird das elektrische Kabel in einem vorgegebenen Punkt von dem Abschlusseingang gestoppt und die elektrische Verbindung über die gesamte Länge, die erforderlich ist, um die Freileitung zu erreichen, wird mittels eines leitenden Elements erzielt.
Das leitende Element ist außen mit einer gerippten Elastomerschicht ausgestattet und ist durch eine isolierende Basis getragen, die bevorzugt aus einem Epoxidharz hergestellt ist und auf einem Tragelement ruht.
Der Aufbau, der aus der Epoxidharzbasis und dem leitenden Element besteht, bildet den Abschluss des selbstragenden Typs.
Insbesondere bringt der aus der Epoxidharzbasis und dem steifen leitenden Element bestehende Aufbau das elektrische Feld zu der Abschlussoberfläche auf einen Wert, der mit der Durchschlagfestigkeit von Luft kompatibel ist und lang genug ist, um eine Leckleitung (leak line) zu bilden, die dazu ausgelegt ist, Entladungen zu widerstehen.
Das elektrische Kabel ist in einem gegebenen Abstand von dem Abschlusseingang von dem Schirm befreit, was den Isolator unbedeckt lässt; an der Schirmabtrennung ist eine Regelungseinrichtung für elektrisches Feld vorgesehen, die aus einem Konus und einem oberen Isolator besteht und nützlich ist, um elektrische Feldwerte entstehen zu lassen, die mit der Spannungsfestigkeit der eingesetzten Materialien und der umgebenden Luft kompatibel sind.
Die Epoxidharzbasis umfasst einen konusförmigen Hohlraum, in welchem der Endabschnitt des Isolators der Feldregeleinrichtung ruht.
Ein geeignete Federanordnung schiebt den Konus und den Isolator über diesen gegen die konusförmige Fläche der Harzbasis auf solche Weise, dass kein Einschluss von Luftblasen zwischen den Kontaktflächen der unterschiedlichen Teile auftreten kann, was wie bekannt Gefahren elektrischer Entladungen mit sich bringen kann.
WO 97/09762 offenbart einen Kabelabschluss für ein Hochspannungskabel, das durch ein festes Isoliermaterial isoliert ist, das zum Verbinden des Kabels mit einem isolierten Leiter verwendet wird. Mit einer besonderen Anordnung elektrischer Kupplungen und Feldregelelemente zwischen dem Kabelleiter und dem isolierten Leiter ermöglicht diese Vorrichtung einen schnellen und leckfreien Einbau, der einen geschlossenen Strompfad ohne die Gefahr eines Überschlages bildet. Diese Vorrichtung ist primär (obgleich nicht ausschließlich) zum Verbinden fest-isolierter Kabel mit gas-isolierten Vorrichtungen ausgelegt. Insbesondere ist in Fig. 2 eine Verbindung zwischen einem fest-isolierten Kabel und einem gas-isolierten Isolator zur Verwendung im Freien veranschaulicht.
EP 0 667 665 A, die als nahekommendster Stand der Technik betrachtet wird, offenbart einen Abschluss für ein elektrisches Kabel nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Der Anmelder hat festgestellt, dass durch Anordnung eines Kabelabschlusses, der mit allen seinen Teilen vor der Montage fertiggestellt ist, in den Ort seiner Lagerung und Verwendung und durch anschließendes Durchführen der Verbindungsvorgänge mit dem Kabel unter Einsatz von Verbindungs-, Stoß- oder Überlappungstechniken, die in den Bereich des technischen Standardwissens des Verwenders der Einrichtung, im allgemeinen einem Stromversorgungsunternehmen oder dergleichen, fallen, die Einbauvorgänge wesentlich vereinfacht und die Zuverlässigkeit der in Betrieb befindlichen Anordnung erhöht werden kann.
Innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung wurde insbesondere festgestellt, dass ein Abschluss, der einen Abschnitt mit im wesentlichen denselben Abmessungen des Kabels besitzt, für welches der Abschluss vorgesehen ist, es erlaubte, den Abschluss selbst mittels bekannter Techniken leicht mit dem Kabel zu verbinden, während alle Zusammenbauvorgänge und technischen Prüfungen an dem Abschluss in der Fabrik durchgeführt werden konnten, in einer geregelten Umgebung und durch qualifiziertes Personal, ohne zu erfordern, diese Vorgänge im Feld oder durch den Kunden durchzuführen.
In einer ersten Zielrichtung bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Abschluss für ein elektrisches Kabel, wobei der Abschluss aufweist:
- ein leitendes Element, das sich in Längsrichtung von einem unteren Ende zu einem oberen Ende erstreckt;
- einen leitenden Schaft, der mit dem oberen Ende des leitenden Elements verbunden ist, ausgelegt zum Verbinden des Abschlusses mit einer elektrischen Einrichtung;
- einen isolierenden Körper, der das leitende Element umgibt;
- ein Gehäuse aus einem elastischen isolierenden Material um den isolierenden Körper;
- eine Regelungseinrichtung für elektrisches Feld, die in dem Gehäuse eingeschlossen ist;
dadurch gekennzeichnet, dass der isolierende Körper einen im wesentlichen zylindrischen Abschnitt aufweist, der das untere Ende des leitenden Elements umgibt, wobei der im wesentlichen zylindrische Abschnitt zum Verbinden des Abschlusses mit dem elektrischen Kabel ausgelegt ist, wobei das leitende Element und der isolierende Körper einen im wesentlichen steifen Aufbau bilden, der dazu ausgelegt ist, einer vorbestimmten Transversalspannung zu widerstehen.
Insbesondere umfasst der isolierende Körper eine leitende Umhüllung, die sich über eine vorbestimmte Länge des das untere Ende des leitenden Elements umgebenden Abschnitts erstreckt, geeignet um einen elektrischen Schirm um das leitende Element selbst zu bilden.
Die Feldregelungseinrichtung ist bevorzugt in Kontakt mit der leitenden Umhüllung des isolierenden Körpers.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Feldregelungseinrichtung ein Feld-ablenkendes Element aus einem Halbleiter-Elastomermaterial auf.
Die leitende Umhüllung an dem isolierenden Körper weist bevorzugt eine Farbschicht auf, die mit leitenden Füllern gefüllt ist.
Der isolierende Körper weist bevorzugt eine Einrichtung zur Verbindung mit einer äußeren Lagerstruktur auf.
Die Verbindungseinrichtung weist insbesondere einen Flansch transversal zu einer Längsachse des Abschlusses auf, der eine Lagerfläche für den Abschluss zu der Lagerstruktur aufweist.
Das Gehäuse aus isolierendem Material um den isolierenden Körper weist bevorzugt einen Abschnitt aus Elastomermaterial auf, das an dem isolierenden Körper anhaftet oder elastisch an dem isolierenden Körper angebracht ist.
Das Gehäuse aus isolierendem Material weist bevorzugt einen äußeren Teil auf, der mit einer gerippten Fläche ausgestattet ist; der äußere Teil mit einer gerippten Fläche besteht bevorzugt aus einem Material, das Umweltwiderstand besitzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform schließt der erste Teil des isolierenden Aufbaus ein ablenkendes Element ein, das elastisch entlang des unteren Abschnitts des isolierenden Körpers in Kontakt mit der auf den isolierenden Körper aufgebrachten leitenden Umhüllung geschoben ist, einen elektrischen Schirm bildend.
In einer besonderen Ausführungsform umfasst der isolierende Körper ein ablenkendes Element in dem unteren Teil davon und das isolierende Gehäuse ist aus einem gerippten Rohr gebildet, das elastisch und direkt auf die äußere Fläche des isolierenden Körpers aufgepasst ist.
In einer zweiten Zielrichtung bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines Abschlusses für ein elektrisches Kabel, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
- Anordnen eines leitenden Elements, das sich linear über eine vorbestimmte Länge erstreckt, wobei das leitende Element ein unteres Ende und ein oberes Ende besitzt;
- Bilden eines isolierenden Körpers um das leitende Element derart, dass das leitende Element und der isolierende Körper einen im wesentlichen steifen Aufbau bilden, der dazu ausgelegt ist, einer vorbestimmten Transversalspannung zu widerstehen;
- äußeres Aufbringen einer leitenden Umhüllung über eine vorbestimmte Länge des isolierenden Körpers in Entsprechung zu dem unteren Ende des leitenden Elements;
- Aufbringen einer Regelungseinrichtung für elektrisches Feld in elektrischem Kontakt mit der leitenden Umhüllung;
- Aufbringen eines Gehäuses aus einem elastischen, isolierendem Material auf den isolierenden Körper in einem Bereich, der sich von der Regelungseinrichtung für elektrisches Feld zu dem oberen Ende des leitenden Elements erstreckt.
Weitere Merkmale werden anhand der ausführlichen Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen eines Abschlusses für ein elektrisches Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung deutlicher werden.
Diese Beschreibung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gegeben, in denen:
Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht eines Abschlusses gemäß der vorliegenden Erfindung, verbunden mit einem elektrischen Kabel;
Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht eines in Fig. 1 gezeigten Abschlusses allein;
Fig. 3 zeigt ein Detail aus Fig. 2 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 4 ist eine Längsschnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines Details des Abschlusses aus Fig. 1;
Fig. 5 zeigt die Verbindung aus Fig. 1 in einem vergrößerten Maßstab;
Fig. 6 zeigt die Feldlinienkonfiguration in einem Abschnitt des Abschlusses aus Fig. 1 in Gebrauchszuständen;
Fig. 7 ist eine Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Überprüfen der Betriebsfähigkeit des Abschlusses aus Fig. 1;
Fig. 8 ist eine Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zum Überprüfen der Betriebsfähigkeit des Abschlusses aus Fig. 1.
Ein Beispiel zum Ausführen der Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt, umfassend einen mit einer Lagerstruktur 2 verknüpften Abschluss 1, ein elektrisches Kabel 3 und eine Verbindungseinrichtung 4 zwischen dem Kabel 3 und dem Abschluss 1.
Das obere Ende des Abschlusses ist mit einer Freileitung 3' verbunden, die in Fig. 1 schematisch durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist.
Das elektrische Kabel 2 weist allgemein für Spannungen zwischen 60 und 500 kW (dieser Spannungsbereich wird allgemein als anfängliche "Hochspannung" im Stand der Technik bezeichnet) einen Leiter 5, beispielsweise einen Kupferdraht, einen extrudierten Isolator 6 und eine Halbleiterschicht 7, die schrittweise an seinem Endabschnitt zur Verbindung mit der Verbindungsstelle 4 beseitigt ist, auf.
Die Schicht 7 bildet den Schirm innerhalb dessen die durch den Leiter 5 erzeugten elektrischen Feldlinien geführt werden.
Das elektrische Kabel kann in Bezug auf das vereinfachte von einem unterschiedlichen Typ sein; beispielsweise kann es eine beschichtete Struktur besitzen, die aus Papier oder Papierlaminat und mit Öl oder Isoliermischungen getränktem Polymermaterial hergestellt sein.
Der Abschluss 1, besser in Fig. 2 gezeigt, wo er separat veranschaulicht ist, vollständig mit allen seinen Teilen bevor er mit der Lagerstruktur 2 und dem elektrischen Kabel 3 verknüpft ist, umfasst ein leitendes Element 8, das sich zwischen dem oberen und dem unteren Ende 9, 10 des Abschlusses erstreckt, einen isolierenden Körper 11, der an dem leitenden Element anhaftet, eine leitende Umhüllung 12, die über eine vorbestimmte Erstreckung des äußeren unteren Abschnitts des isolierenden Körpers 11 aufgebracht wird, ein Feldregelungselement 13, ein geripptes Gehäuse 14 aus isolierendem Material, das sich von dem oberen Ende 9 des Abschlusses in der Nähe des mit der Lagerstruktur zu verknüpfenden Anschlussabschnitts erstreckt; in dem Beispiel aus Fig. 2 erstreckt sich insbesondere das gerippte Gehäuse 14 hoch zum Bedecken des Feldregelungselements 13, welches wiederum in Kontakt ist mit dem oberen Rand 15 der leitenden Umhüllung 12.
Nachfolgend bedeutet der Ausdruck "leitendes Element" entweder ein vollständig aus einem leitenden Material hergestelltes Element mit voller oder rohrförmiger Struktur, biegesteif, oder ein flexibles leitendes Element, das für die Zwecke der Erfindung ausreichend steif gemacht ist durch weitere hiermit verknüpfte Elemente, wie nachfolgend gezeigt, oder irgendeine andere äquivalente Form, wie ein Element aus dielektrischem Material, mit welchem eine rohrförmige leitende oder leitend gemachte Schicht chemisch oder mechanisch verknüpft ist.
In einigen bevorzugten Ausführungsformen ist das leitende Element aus einem Metallmaterial, wie Stahl, Kupfer, Aluminium oder irgendein anderes Metall mit guter elektrischer Leitfähigkeit.
Mit Feldregelungselement ist hierin entweder ein geeignet geführter leitender Körper, üblicherweise als Elektrode oder Deflektor bezeichnet, gegenwärtig aus einem Halbleiter- Elastomermaterial hergestellt, eingeschlossen in einen Körper aus isolierendem Material, wobei das Ganze derart ausgelegt ist, um die elektrische Feldgradiente innerhalb annehmbarer Grenzen zu halten, oder ein Material, das variable Permitivität und Leitfähigkeit gemäß der elektrischen Gradiente besitzt, oder ebenso ein Kondensatorsystem, das für denselben Zweck ausgelegt ist, gemeint.
Der Abschluss umfasst an dem oberen Ende einen Schaft 16, der mit dem leitenden Element 8 verbunden ist und nach außen zur Verbindung mit der elektrischen Freileitung 3' hervorsteht; der Schaft 16 ist durch eine Schirmring 17 mit derartigen Abmessungen umgeben, um Entladungen infolge des "Corona- Effekts" zu vermeiden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der isolierende Körper um das leitende Element einstückig gebildet sein, wie in dem linken Abschnitt von Fig. 2 gezeigt, beispielsweise aus einem Epoxidharz hergestellt, optional mit Fasern oder anderen Füllern zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit.
Alternativ ist gemäß einer in dem rechten Abschnitt von Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der isolierende Körper 11 in einem ersten Abschnitt 11a aus einem Epoxidharz und in dem verbleibenden Abschnitt 11b aus einer Schicht 18 aus isolierendem Elastomermaterial, beispielsweise EPR, Silikongummi oder dergleichen hergestellt.
Die durch das leitende Element 8 und den isolierenden Körper 11 gebildete Einheit umfasst bevorzugt die Lagerelemente, die zum Kombinieren des Abschlusses 1 mit der in Fig. 1 gezeigten Lagerstruktur 2 vorgesehen sind.
Wie in der vergrößerten Ansicht aus Fig. 3 deutlicher gezeigt ist, sind die Lagerelemente bevorzugt durch Gießen des isolierenden Körpers in ein einzelnes Stück mit einem Flansch 19, der in einem Abstand eines vorbestimmten Werts "a" von dem unteren Ende 10 des Abschlusses platziert ist, hergestellt; beispielsweise kann für einen Abschluss bei 170 kV ein Wert "a" von etwa 500 mm angemessen sein.
In dem rechten Abschnitt aus Fig. 3 sind Befestigungselemente 20 für den isolierenden Körper 11 mit gestrichelten Linien teilweise gezeigt, die in diesem Beispiel aus einem Paar gegenüberliegender Platten 21a, 21b bestehen, die auf gegenüberliegenden Seiten des Flansches 19 durch Verankerungszugsstäbe 22 angedrückt sind.
Die Befestigungselemente 20 umfassen ferner Schrauben 23 und Muttern 24 um die Platte 21 b an einer Basis 25 der Lagerstruktur 2 zu befestigen, wie in Fig. 1 gezeigt.
Die auf den unteren Abschnitt des isolierenden Körpers aufgebrachte leitende Umhüllung 12 dient zum Bilden eines Schirms, innerhalb dessen die elektrischen Feldlinien enthalten sind.
Die leitende Umhüllung ist bevorzugt durch eine Halbleiterfarbe erzielt, die sowohl auf die schlauchförmigen Abschnitte des isolierenden Körpers 11 stromabwärts und stromaufwärts des Flansches 19 als auch auf die obere Fläche des Flansches selbst aufgebracht ist; in einer Ausführungsform umfasst die Farbe ein mit leitenden Komponenten gefülltes, isolierendes Harz, beispielsweise ein mit Graphit gefülltes Epoxidharz; alternativ kann ein eng um den isolierenden Körper gewundenes Halbleiterband, ein mit Karbonruß gefüllter, wärmeschrumpfbarer elastischer Schlauch, ein Aluminiumrohr mit einem horizontalen Flansch oder eine weitere, äquivalente Lösung, die dazu ausgelegt ist, einen elektrischen Schirm um das leitende Element 8 zu bilden, vorgesehen sein.
Das Feldregelungselement 13 ist, wenn der Abschluss in Gebrauch ist, dazu vorgesehen, den Abstand der elektrischen Feldlinien, die von dem oberen Rand 15 der leitenden Umhüllung 12 austreten, auf Werte zu begrenzen, die mit der Stärke der Umgebungsluft kompatibel sind.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform aus Fig. 2 umfasst das Feldregelungselement 13 einen ablenkenden Körper 26 aus Halbleiter-Elastomermaterial, der in den unteren Abschnitt einer isolierenden Hülse 27, welche den isolierenden Körper 11 bedeckt, eingeschlossen ist.
Die isolierende Hülse 27 ist durch eine isolierende Elastomermischung gebildet, beispielsweise EPR (Elastomer basierend auf einem Ethylen-Propylen-Kopolymer, oder ein Ethylen-Propylen-Diene-Terpolymer), frei von leitenden Füllern, und der ablenkende Körper 26 ist durch eine Halbleitermischung gebildet, beispielsweise eine EPR basierte Mischung, die durch Kohlenstoffrußfüller leitend gemacht ist.
Mit isolierender Mischung ist hierin eine Elastomermischung gemeint, die einen Widerstand besitzt, der im wesentlichen nicht geringer ist als 10¹² Ωcm; mit Halbleitermischung ist hierin eine Elastomermischung gemeint, die einen Widerstand besitzt, der im wesentlichen 10&sup4; Ωcm nicht überschreitet.
Das gerippte Gehäuse 14 ist aus einem isolierenden Material gebildet, das elastisch auf die Hülse 27 aufgepasst ist. Alternativ kann die Hülse 27 selbst mit einer äußeren, gerippten Oberfläche ausgestattet sein, falls das zugrundeliegende Material für die vorgesehenen Gebrauchsbedingungen geeignet ist. In diesem Fall bildet das gerippte Gehäuse 14 einen Abschnitt der Hülse 27.
Das gerippte isolierende Gehäuse 14 ist geeignet, der umgebenden Atmosphäre zu widerstehen, daher zeigt es während des Gebrauchs nicht das in dem Standard IBC 1109, 1992 beschriebene "tracking"-Phänomen als unumkehrbare Verschlechterung der Oberfläche des isolierenden Materials, was die Bildung leitender Pfade selbst unter trockenen Bedingungen mit sich bringt.
Gemäß der Ausführungsform aus Fig. 2 erstreckt sich das gerippte isolierende Gehäuse 14, bis es den unteren Abschnitt des ablenkenden Konus 26 bedeckt; in anderen Ausführungsformen der Erfindung könnte sich das Gehäuse auf unterschiedliche Weise von der in der Figur gezeigten erstrecken, abhängig von den besonderen Anwendungsanforderungen.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform des Abschlusses; in dieser Figur sind Teile, die ähnlich zu denjenigen des Abschlusses aus Fig. 2 sind, mit denselben Bezugszeichnen bezeichnet.
In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform des Abschlusses umfasst der isolierende Körper 11' ein Feld-ablenkendes Element 26.
Der isolierende Körper 11' kann analog zu der bisherigen Beschreibung für den isolierenden Körper 11 in der Ausführungsform aus Fig. 1 einstückig gebildet sein, bevorzugt entweder aus einem mit Fasern oder ähnlichen Füllern verstärkten Epoxidharz oder einem anderen isolierenden Material hergestellt sein, wie auf der linken Seite von Fig. 4 gezeigt, alternativ kann er wie auf der rechten Seite von Fig. 4 gezeigt, aus einem unteren Teil 11'a, der aus einem isolierendem Material, beispielsweise Epoxidharz hergestellt ist, und aus einem oberen Teil 11'b, der aus einer Schicht elastomerischen isolierenden Materials, beispielsweise EPR hergestellt ist, bestehen.
In beiden obigen Lösungen ist ein geripptes isolierendes Gehäuse 14 vorhanden, das im wesentlichen schlauchartige Form besitzt, eine geringe Dicke besitzt, aus einem elastomerischen Material hergestellt ist, das mit der inneren zylindrischen Harzfläche des isolierenden Körpers verknüpft ist. Dieses Gehäuse bietet vorteilhaft, neben dem Verleihen einer sich ausreichend erstreckenden gerippten Fläche, um Oberflächenentladungsphänomene zu vermeiden, dem isolierenden Körper Schutz gegen Witterungsmittel, wie Feuchtigkeit und dergleichen.
Beispielhaft gibt es unter Bezugnahme auf die in Fig. 2 gezeigten Abmessungen und entsprechend im Hinblick auf die Ausführungsform aus Fig. 4 für einen Abschluss bis zu 170 kV eine Gesamthöhe H zwischen dem Schaft und dem unteren Ende von etwa 2500 mm, wobei mit H die Summe zwischen dem bereits genannten Abstand "a" gleich etwa 500 mm und dem Abstand "h" zwischen dem Schaft 16 und der oberen Fläche des Flansches 19 gleich etwa 2000 mm angibt.
Der Wert "h" wird durch die Anforderung eines ausreichenden Abstandes des Schafts 16 unter Spannung von dem mit der Lagerstruktur, die elektrisch mit Erde verbunden ist, verknüpften Flansch 19 voneinander auf solcher Weise bestimmt, dass die gerippte Fläche des Gehäuses 14 eine Leckleitung (leak line) entstehen lassen kann, die geeignet ist, um elektrische Entladungen zur Erde zu vermeiden.
In dem beschriebenen Beispiel beträgt der Wert der Leckleitung etwa 4000 mm.
Der Wert "a" wird durch die Anforderung bestimmt, ausreichend verfügbaren Raum unter dem Flansch 19 zu besitzen, um in der Lage zu sein, eine elektrische oder mechanische Verbindung zwischen dem Abschluss und dem elektrischen Kabel wirksam durchzuführen.
Zu diesem Zweck ist die durch das leitende Element und den isolierenden Körper gebildete Einheit bereits in geeigneter Weise für eine anschließende Verbindung mit dem elektrischen Kabel angeordnet.
Insbesondere besitzt wie in Fig. 3 gezeigt das leitende Element 8 in der Nähe seines unteren Endes einen Abschnitt 10a, der nicht durch den isolierenden Körper 11 bedeckt ist; gleichzeitig ist der isolierende Körper 11 mit einer ringförmigen Nut 28 ausgestattet, wobei das ganze geeignet ist, um eine leichte Verbindung mit dem Kabel zu ermöglichen, wie nachfolgend erläutert wird.
In der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform besitzt vorteilhaft der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts des isolierenden Körpers in Übereinstimmung mit dessen oberhalb des Flansches 10 angeordneten Abschnitts einen Wert, der größer ist als derjenige der entsprechenden Erstreckung unter dem Flansch selbst.
Zusätzlich besitzt, wie in Fig. 3 gezeigt, auch der Durchmesser des leitenden Elements 8 in Übereinstimmung mit dessen oberhalb des Flansches 19 angeordneten Teil 8a einen Wert, der größer ist als derjenige der entsprechenden Erstreckung 8b unter dem Flansch selbst.
Auf diese Weise wird die Selbsttragfähigkeit des leitenden Elements erhöht, was zu einem größeren Widerstand gegenüber Kräften führen wird, die transversal auf den Abschluss wirken, und die elektrischen Feldlinien verteilen sich über einen größeren Abschnitt des isolierenden Körpers.
In dem Beispiel aus Fig. 2 ist das leitende Element für Spannungen bis zu 170 kV aus Aluminium (gehärtet, avional) hergestellt, und besitzt einen Durchmesser "d&sub0;" von 50 mm; der Durchmesser des isolierenden Körpers besitzt einen Wert "d" gleich 200 mm; die Werte des Durchmessers "c" des unteren Abschnitts des Elements 8 und des entsprechenden Durchmessers der Erstreckung des isolierenden Körpers unter dem Flansch 19 werden durch die Kabelabmessungen bestimmt, für die der Abschluss vorgesehen ist, und sind vorteilhaft gleich oder ähnlich den entsprechenden Durchmessern des Leiters und des Kabelisolators, die zu verbinden sind.
Der Abschluss 1 aus Fig. 2 und 4 bildet eine vollständige Einheit mit allen seinen Betriebsteilen, unabhängig von dem elektrischen Kabel, für welches er vorgesehen ist.
Daher kann der Abschluss 1 in unabhängiger Weise hergestellt und geprüft werden und anschließend zum Ort des Einbaus gebracht werden, um mit der Lagerstruktur und dem relevanten Kabel verbunden zu werden.
Fig. 1 zeigt den Abschluss 1 in seiner Einbauposition an der Lagerstruktur 2, dessen Flansch 19 zwischen gegenüberliegenden Platten 21a, 21b eingelegt ist, die durch Zugstangen 22 gegenseitig angezogen sind, und die obere Platte 21b ist an der Basis 25 der Struktur durch eine Schrauben- und Mutternanordnung 23, 24 befestigt.
Der Abschluss ist mit dem oberen Teil davon mit der Freileitung 3' durch den Schaft 16 verbunden.
Das Verfahren zum Verbinden des Abschlusses mit dem Kabel umfasst in der allgemeinsten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung die folgenden grundlegenden Schritte:
a) Anordnen des Kabels 3 außerhalb und in einer tieferen Position in Bezug auf den Abschluss 1 nach Entfernen eines Abschnitts des Isolators 6 von einem Ende des zentralen Leiters 5 und eines Abschnitts des Schirms 7 von dem Isolator 6;
b) mechanisches und elektrisches Verbinden des oberen Endes des Kabelleiters 5 mit dem unteren Ende 10 des leitenden Elements 8;
c) Verbinden des Kabelschirms 7 mit der leitenden Umhüllung 12 des isolierenden Körpers 11.
Schritte a, b, c können vorteilhaft durch übliches Personal durchgeführt werden, die im Gebiet elektrischer Kabel Erfahrung besitzen, wodurch die üblichen bekannten Vorgänge vermieden werden, in denen ein Einführen des Kabels in einen Abschluss teilweise oder über die gesamte Länge davon erforderlich ist, unter Eingriff von Fachleuten, die mit den spezifischen Merkmalen des Abschlusses vertraut sind.
Die Verbindung des Kabels mit dem Abschluss, insbesondere eine Wiederherstellung der Isolierung und des Schirms im Verbindungsbereichs, kann Techniken umfassen, die üblicherweise eingesetzt werden, um zwei Kabellängen miteinander zu verbinden, beispielsweise entweder durch Aufbringen von Bändern oder dergleichen, oder bevorzugt durch Einsetzen vorgefertigter elastischer Verbindungsstücke, wie nachfolgend als Beispiel beschrieben und in Fig. 1 und in Fig. 5 in vergrößertem Maßstab gezeigt.
Das Verbindungsstück 4 umfasst einen Terminal 29 zum Verbinden des Kabelleiters 5 des leitenden Elements 8 des Abschlusses miteinander, einen im wesentlichen schlauchförmigen und aus zwei lösbaren Teilen hergestellten Metallclip 30, dessen Enden 31, 32 in die Nut 28 des isolierenden Körpers 11 des Abschlusses bzw. in eine geeignete, in dem Kabelisolator 6 gebildete Nut 33 eingefügt sind; der Clip 30 dient zum Vermeiden von Relativbewegungen infolge Wärmeschrumpfung der jeweiligen Materialien, wie ausführlicher im Patent EP 0 199 742 beschrieben.
Der Terminal 29 und der Clip 30 werden geeignet elektrisch durch einen Leiterdraht 34 verbunden, um einen Equipotentialzustand und dementsprechend eine Abwesenheit elektrischer Entladungen selbst in Anwesenheit von Luft zu bestimmen.
Die Verbindung umfasst ferner einen Feld-ablenkenden Körper 35, der aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist, eine Abdeckung 36, die aus einem vorgeformten isolierenden Material hergestellt ist, und einen Schirm 37, der aus einem halbleitenden Material hergestellt ist, dessen Enden jeweils in Kontakt mit dem Kabelschirm 7 und der Halbleiter-Umhüllung 12 des isolierenden Körpers 11 sind.
Ein Kupfergeflecht 37', das ebenso in elektrischem Kontakt mit dem Kabelschirm 7 und der Halbleiter-Umhüllung 12 ist, umgibt das Verbindungsstück, um den Einfluss kapazitiver Ströme zu vermeiden; ferner bedecken eine oder mehrere Hüllen, die nicht gezeigt sind, den Aufbau.
Fig. 1 zeigt ferner Erdungselemente der Lagerstruktur 2 des Abschlusses.
Diese Elemente umfassen ebenso ein Kupfergeflecht 38, das zwischen der Platte 21a, die elektrisch mit der Basis 25 verbunden ist, und einem an den Kabelschirm T angelegten Kragen 39 aufgebracht ist; ein geeignetes elektrisches Kabel 40 bringt den Kragen 39 zu Erdungspotential.
Eine aus Polyethylen oder dergleichen hergestellte Hülle 41 ist außerhalb des Kabelschirms 3 angeordnet und besitzt die Funktion zum Schützen des Kabelmetallschirms gegen Korrosion, die im Falle des Eindringens von Wasser auftreten könnte.
In der Ausführungsform aus Fig. 1 kann die Integrität der Hülle beispielsweise im Hinblick auf die mögliche Anwesenheit von Löchern in der Hülle selbst, überprüft werden.
Diese Überprüfung wird durch Aufbringen elektrischer Spannung auf den Kabelmetallschirm, beispielsweise durch einen Handgenerator, und Überprüfen dessen Isolierung gegenüber der Erde, durchgeführt. Um diese Überprüfung durchzuführen werden die Verbindungen 38 und 40 temporär entfernt, so dass das Schirmpotential gegenüber dem Erdpotential für eine Dauer angehoben werden kann, die für die Überprüfung erforderlich ist.
Zu diesem Zweck ist eine Unterbrechung in der Kontinuität der halbleitenden Farbschicht 12 entsprechend dem Flansch 19 zwischen dem unteren Abschnitt des Körpers 11, an welchen die Verbindung 4 gepasst ist, und dem oberen Abschnitt des Körpers 11 vorhanden, um den mit Energie zu beaufschlagenden Kabelschirm von dem Lager 2, das Erdungspotential besitzt, elektrisch zu trennen.
Der mit dem Verbindungsstück 4 verbundene Abschluss 1 arbeitet wie nachfolgend beschrieben.
Der Abschluss ist dadurch gekennzeichnet, dass er eine Kabelnachahmung darin aufweist, die durch das leitende Element gebildet ist, das mit dem isolierten Körper verknüpft ist, auf dessen unteren Abschnitt sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts des Flansches 19 die halbleitende Farbe 12 aufgebracht ist, die zum Bilden eines elektrischen Schirms geeignet ist.
Die elektrischen Feldlinien sind zwischen dem maximalen Potentialwert des leitenden Elements und dem Potentialwert des geerdeten Schirms (bestehend aus der halbleitenden Farbe 12) eingeschlossen.
Entsprechend der Schirmunterbrechung, d. h. entsprechend dem oberen Rand 15 der halbleitenden Farbschicht 12, tritt ein Übergang von einem Bereich, in welchem die elektrischen Feldlinien innerhalb des Isolators 11 sind, und einem offenen Bereich auf; in diesem Bereich würde ein Dichteanstieg der Äquipotentiallinien des elektrischen Feldes in radialer Richtung auftreten, da der obere Rand des Schirms, der eckförmig ist, hohe Krümmungswerte besitzt.
Wie es bekannt ist, wird in einem Abschluss der Wert der Gradiente des elektrischen Feldes in einem gegebenen Bereich im wesentlichen durch das Verhältnis zwischen dem elektrischen Potential in dem Bereich und einem Abstand zwischen benachbarten Äquipotentiallinien ausgedrückt. Daher wäre entsprechend dem oberen Rand des Schirms ein übermäßiger Wert der Feldgradiente vorhanden, was die Gefahr elektrischer Entladungen entstehen lassen wird.
Gemäß der Ausführungsform aus Fig. 1 wird der Dichteanstieg der elektrischen Feldlinien aufgrund der Anwesenheit des ablenkenden Konus 26, der in die isolierende Hülse 27 eingeschlossen ist, vermieden.
In der Ausführungsform aus Fig. 2 ist die Hülse 27 vorteilhaft durch eine Abschnittserweiterung an dem unteren Abschnitt in Bezug auf den übrigen Abschnitt gekennzeichnet, sowohl zum Zwecke des Ermöglichens des Einschließens eines ablenkenden Konus 26 geeigneter Abmessungen als auch um ausreichende Abmessungen derart zu bestimmen, um eine gegenseitige radiale Wegbewegung zwischen den elektrischen Feldlinien zu verursachen, um einen Wert der elektrischen Gradiente an der äußeren Oberfläche zu erzielen, der mit der Steifigkeit der eingesetzten Materialien und der umgebenden Luft kompatibel ist.
In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform besitzt der Durchmesser entsprechend der Abschnittserweiterung der Hülse 27 für Spannungen bis 170 kV einen Wert. "D" entsprechend 440 mm, wobei die Durchmesserwerte des leitenden Elements 8 und des isolierenden Körpers die zuvor genannten sind.
Der Verlauf der elektrischen Feldlinien ist links in Fig. 6 beispielhaft qualitativ gezeigt, ebenso der durch die Feldregelungseinrichtung bestimmte relevante Abstand, der dazu angepasst ist, bei Werten elektrischer Stärke in der Luft von weniger als 2,5 kV/mm und bevorzugt kleiner als 2 kV/mm zu arbeiten.
Ein guter Betrieb des Abschlusses hängt ferner von der Höhe zwischen dem Schaft und der Spannung 16 und dem Flansch 19 in Kontakt mit der Lagerstruktur auf Erdungspotential ab.
Zu diesem Zweck ermöglichen die Selbsttrageigenschaften des Abschlusses, bestimmt durch dessen steifen zentralen Abschnitt, der durch den Flansch 19 an der Lagerstruktur gelagert ist, das Erzielen eines Abschlusses, der zum Betrieb in einer aufrechten Position geeignet ist, eine derartige Länge besitzt, um einen Pfad in der Luft bereitzustellen, der lang genug ist, so dass Leckstrom einen vernachlässigbaren Wert besitzt.
Aufgrund dessen Steifigkeit gegenüber Biegung kann der Abschluss ohne spürbare Verformungen und in der Anwesenheit von Transversalspannungen betrieben werden.
Die Anwesenheit einer großen Anzahl von Rippen an der isolierenden Hülse 27 unterstützt das Bereitstellen einer Leckleitung eines ausreichend hohen Werts, um elektrische Oberflächenentladungen zu vermeiden.
Die Bedingungen zum Bestimmen dieser Leckleitung sind beispielsweise in der Veröffentlichung 815 aus 1986 durch die Internationale Elektrotechnische Kommission mit dem Titel "Guide for the selection of insulators in respect of polluted conditons" spezifiziert.
Der Höhenwert "h1" dieses Abschlusses zusammen mit Form und Abmessungen der Rippen an dem Gehäuse 11 führt zu dem oben genannten Wert der Leckleitung.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist an der Passage zwischen der oberen und der unteren Fläche des Flansches 19 eine Unterbrechung des Schirms 12 zu sehen.
Allerdings beinhaltet das Erzielen des Abschlusses 1 die Möglichkeit, dem Flansch 19 derartige Dickenwerte zu verleihen, dass der Pfad der elektrischen Feldlinien nicht wesentlich von dem Pfad abweicht, der in der Anwesenheit eines Schirms auch in diesem Bereich auftreten würde, außer einem geringen radialen Anschwellen, das qualitativ in Fig. 6 gezeigt ist, aus welchem sich, wie festzustellen war, keine Gefahr eines übermäßigen Werts einer elektrischen Gradiente ergibt.
Es ist hervorzuheben, dass bis zu 170 kV in einem Abschnitt, der Abmessungen wie in dem oben beschrieben Beispiel besitzt, eine geeignete Dicke des Flansches 19 etwa 40 mm ist.
Der Verlauf der elektrischen Feldlinien in dem Verbindungsstück 4 ist in der Anwesenheit des ablenkenden Körpers 35 und des Schirms aus halbleitenden Material qualitativ in Fig. 5 gezeigt.
Ein korrekter Betrieb des Abschlusses hängt von einer Vielzahl von Merkmalen ab, die in Übereinstimmung mit der Erfindung während des Abschlussherstellungsvorganges noch vor dessen Einbau auf der Lagerstruktur 2 bestimmt werden.
Eine erste wesentliche Bedingung für einen korrekten Betrieb des Abschlusses ist die Abwesenheit von Luft zwischen den unterschiedlichen Teilen, die einen hohem elektrischen Potentialdifferential unterworfen werden, insbesondere die Abwesenheit von Luftblasen zwischen dem leitenden Element 8 und dem isolierenden Körper 11 über deren gesamte Erstreckung, zwischen der leitenden Umhüllung 12 und dem isolierenden Körper 11, zwischen dem ablenkenden Konus 26 und dem isolierenden Körper 11, zwischen dem gerippten Gehäuse 14 und der isolierenden Hülse 27.
Tatsächlich würde die Anwesenheit von Luft, die Ionisationsphänomen in der Anwesenheit eines elektrischen Feldes ausgesetzt ist, elektrische Entladungen von dem Abschnitt größeren Potentials zu demjenigen mit Erdungspotential auslösen.
Ein vorteilhaftes Ergebnis im Hinblick auf den Betrieb wurde auf folgende Weise erzielt.
Der isolierende Körper 11 wird veranlasst, perfekt an dem leitenden Element 8 anzuhaften, beispielsweise durch einen Gießvorgang mit den Schritten des Anordnens des leitenden Elements in einer Form und des Gießens oder Extrudierens des zum Bilden des isolierenden Körpers fest vorgesehenen Materials um dieses herum, oder durch Herstellen einer Windung mit isolierenden Fasern oder Garnen (wie Glasfasern oder Polyaramidfasern und dergleichen), die um das leitende Element herum angeordnet sind und mit einem Harz getränkt sind, beispielsweise einem duroplastischen Harz (Polyester, Epoxidharz oder dergleichen).
Das Anhaften des halbleitenden Schirms 12 an einem vorbestimmten Abschnitt des isolierenden Körpers wird beispielsweise durch Bilden des Schirms selbst mittels Aufbringen einer halbleitenden Farbe auf den relevanten Abschnitt der größeren Fläche des Körpers 11 erzielt.
Der ablenkende Körper 26 hättet an der leitenden Umhüllung 12, da er vorteilhaft aus einem Elastomermaterial hergestellt ist und in die Hülse 27 eingeschlossen ist, wobei das Ganze elastisch auf dem isolierenden Körper 11 auf solche Weise aufgebracht wird, dass der ablenkende Körper Druck auf die halbleitende Umhüllung ausübt, beispielsweise durch einen Interferenzgrad von mindestens 10% zwischen der Hülse 27 und dem isolierenden Körper 11.
Alternativ kann die Hülse 27 direkt auf den Körper 11 nach dem Anordnen des ablenkenden Körpers 26 daran gegossen werden; in diesem Falle kann die Haftung zwischen den Elementen durch Einlegen eines Haftmaterials gefördert werden.
Das gerippt Gehäuse 14 wird an die Oberfläche der isolierenden Hülse 27 angehaftet.
In einer Ausführungsform wird das gerippte Gehäuse 14 auf die isolierende Hülse 27 aufgebracht, nachdem es separat gegossen worden ist, durch elastisches Aufpassen des ersteren auf die letztere.
Alternativ kann, wenn die eingesetzten Materialien geeignete Eigenschaften besitzen, das gerippte Gehäuse 14 integraler Teil der Hülse selbst sein, den äußeren Abschnitt derselben bildend; das gerippte Profil kann entweder durch Gießen oder durch mechanische Bearbeitung, beispielsweise Spanabhebung, Schleifen, Oberflächennachbearbeitung oder dergleichen hergestellt sein.
Alternativ kann das gerippte Gehäuse 14 um den isolierenden Körper 11 durch Einsetzen einer gerippten Form gegossen sein, die geeignet ist, beispielsweise mit flüssigem Silikon gefüllt zu werden; diese Technik ermöglicht es, sowohl nur das das gerippte Gehäuse bildende Teil oder optional den gesamten Aufbau zu erzielen, der aus der isolierenden Hülse 27 und dem gerippten Gehäuse 14 besteht, das in den letztgenannten Fall den äußeren Abschnitt der Hülse bilden wird.
Ein Abschluss gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorteilhaft einem Qualitätsendkontrollvorgang unterworfen werden, um dem Kunden die Sicherheit eines perfekten Betriebes während des Gebrauchs ohne jegliche zusätzliche Überprüfung zu bieten.
Nachfolgend wird beispielhaft ein erstes Qualitätskontrollverfahren für den Abschluss unter Bezugnahme auf die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform beschrieben. Zu diesem Zweck wird der wie vorstehend beschrieben aufgebaute Abschluss beim Montieren desselben am oberen Ende des Schirmrings 17 und des Schaftes 16 fertiggestellt.
Wie durch das Prüfdiagramm in Fig. 7 gezeigt, setzt das Verfahren eine Kugel 43 mit einer leitenden Oberfläche und einen mit einem isolierenden Fluid 44a gefüllten Behälter 44 ein.
Das Verfahren umfasst die Schritte:
- Anordnen der Kugel 43 um das Ende des leitenden Elements 8;
- Einführen des Endabschnitts mit der Kugel 43 in das isolierende Fluid innerhalb des Metallbehälters 44, der elektrisch mit Erde verbunden ist, in einem vorbestimmten Abstand von den Behälterwänden, zu Zwecken der Prüfgleichförmigkeit;
- Aufbringen einer Spannung eines vorbestimmten Werts zwischen dem Schaft 16 des Abschlusses und der Erdung 45 des Behälters.
In dem Beispiel besitzt die Kugel einen Außendurchmesser von 300 mm, die Kugeloberflächen besitzen einen Abstand von 350 mm von den Seitenwänden des Behälters 44, das isolierende Fluid ist ein Mineralöl; die Prüfspannung entspricht der Benutzungsspannung des Abschlusses und kann auf 250% der Nutzspannung selbst erhöht werden.
Das positive Ergebnis der Prüfung entspricht der Abwesenheit elektrischer Entladungen bis zu der maximalen Prüfspannung.
Das oben beschriebene Verfahren ermöglicht es, dem Kunden einen bereits überprüften Abschluss für einen nachfolgend guten Betrieb bereitzustellen, der ebenso mit allen seinen Teilen vollständig ist und zur anschließenden Verbindung mit dem elektrischen Kabel angeordnet ist.
Gemäß einem alternativen Verfahren wird die Qualitätskontrolle des Abschlusses gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Prüfung erzielt, die schematisch in Fig. 8 gezeigt ist.
Zu diesem Zweck wird ein leitender Stab 46 angeordnet, der vorteilhaft denselben Durchmesser wie das leitende Element 8 und der Kabelleiter, für welchen der Abschluss vorgesehen ist, besitzt und am unteren Ende davon mit einer Kugel 47 ausgestattet ist, wobei das Ganze in eine isolierende Harzmasse 48 eingeschlossen ist, die einen oberen Abschnitt 48a mit denselben Abmessungen wie der Kabelisolierer besitzt, für welchen der Abschluss vorgesehen ist.
Die Harzmasse ist mit einer halbleitenden Schicht 49 in einem vorbestimmten Abstand von der Kugel 47 umhüllt, beispielsweise einem Abstand von etwa 100 mm. Daher umfasst das Verfahren die Schritte:
- Verbinden der halbleitenden Schicht 49 mit einer Erdeinrichtung 50;
- Verbinden des oberen Endes des leitenden Stabes 46, das von dem isolierenden oberen Abschnitt 48 hervorsteht, mit dem leitenden Element 8 des Abschlusses mittels eines Anschlusses 29, der geeignet ist, elektrischen Kontakt herzustellen,
- Aufbringen einer Verbindung 4 über den Anschluss 29, wodurch die halbleitende Schicht 49 aus Harzmasse 48 mit der leitenden Umhüllung 12 an dem isolierenden Körper 11 des Abschlusses verbunden wird;
- Anlegen einer Spannung zwischen dem Abschlussschaft 16 und der Erdeinrichtung 50.
Das Verbindungsstück 4 aus Fig. 8 ist bevorzugt vom bereits unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschriebenen Typ.
In Übereinstimmung mit dieser Lösung wird die Beschreibung des Verbindungsstücks zum Zwecke der Einfachheit weggelassen, und die unterschiedlichen Verbindungsstückteile sind mit denselben Bezugszeichen wie bei dem vorhergehenden Typ bezeichnet.
Die Annehmbarkeit des Abschlusses wird durch die Abwesenheit elektrischen Entladung bis zu den maximalen Spannungswerten und gemäß den durch Prüfstandards geforderten Modalitäten bestimmt.
Das Verfahren ermöglicht es, das gute Funktionieren sowohl des Abschlusses als auch dessen Verbindung mit dem Verbindungsstück zu überprüfen, mit Vorteilen für den Kunden insbesondere wenn das in der Prüfung eingesetzte Verbindungsstück vorgefertigt und vom selben Typ ist, wie er zur Verwendung in der endgültigen Einrichtung vorgesehen ist, wie in Fig. 1 gezeigt.
Der Abschluss, dessen Funktionieren durch die oben beschriebenen Prüfverfahren sichergestellt ist, erfordert während des Einbaus keine weiteren Vorgänge in diesem, so dass er den Aufbau der unterschiedlichen Bauteile und die erzielten Merkmale mit der Zeit unverändert behält.
Im Vergleich mit dem in der bereits genannten Patentanmeldung EP 95 101 338.2 des Anmelders selbst beschriebenen Abschluss, ist der Abschluss gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft.
Auch für den Abschluss der oben genannten Patentanmeldung kann eine Qualitätsprüfung in der Tat nach der Herstellung und vor dem Einbau in Betracht gezogen werden durch Einführen einer Kabelprobe in diesen gemäß bekannter Modalitäten, welche Probe identisch mit der tatsächlich für den endgültigen Einbau des Abschlusses eingesetzten ist.
Allerdings sind in dieser Ausführungsform besondere Montiervorgänge erforderlich, um die erforderlichen Befestigungsbedingungen die relevanten Feldregelungselemente durchzuführen, welche Vorgänge das Prüfergebnis erheblich beeinträchtigen und jedenfalls erneut wiederholt werden müssen, wenn der Abschluss eingebaut worden ist.
Daher erfordern die Prüfungen und die nachfolgenden Einbauschritte für diesen bekannten Abschluss wiederholte Eingriffe innerhalb des Abschlusses selbst, mit den empfindlichen Vorgängen und Kalibrierungen sowie komplizierten Zusammenbautechniken, die typisch für Bedienpersonen sind, die im Gebiet von Abschlüssen geschult sind.
Umgekehrt hierzu setzt der Abschluss gemäß der vorliegenden Erfindung einen Aufbau ein, der über die gesamte Abschlusslänge in Längsrichtung erstreckt ist, aus dem leitenden Element 8 und dem Körper 11 gebildet ist, an welchem zuerst eine isolierende Hülse 27, in welche der ablenkende Körper 26 eingeschlossen ist, und dann das gerippte Gehäuse 14 aufgepasst werden; auf diese Weise wird eine perfekte Haftung zwischen den verschiedenen Elementen erzielt, was erforderlich ist, um Luftblaseneinschluss zu verhindern. Alle diese Vorgänge werden in der Fabrik durchgeführt, unter geregelten Bedingungen und durch qualifiziertes Personal, und werden anschließend durch spezifische Prüfvorgänge verfolgt.
Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich daher von der vorhergehenden und ebenso von aus Porzellan hergestellten und mit Isolieröl ausgestatteten Abschlüssen, wie sie im Stand der Technik beschrieben sind, nicht nur durch die oben beschriebenen Lösungen gemäß der Erfindung, sondern ebenso weil es nicht erforderlich ist, traditionelle Federdrucksysteme einzusetzen, die einen nachfolgenden Einstellvorgang mit sich bringen.
Der Abschluss gemäß der Erfindung hält mit der Zeit die in der Fabrik erzielte Haftung und ermöglicht somit eine Verbindung des Abschlusses selbst mit dem elektrischen Kabel, ohne weitere spezifische Prüfungen zu erfordern.
Ferner ist der Abschluss gemäß der vorliegenden Erfindung selbsttragend in einer aufrechten Position, selbst in der Anwesenheit von transversalen Spannungen, wodurch die Verwendung herkömmlicher selbsttragender Strukturen vermieden wird, die ein äußeres Porzellangehäuse und ein Isolieröl in dessen Inneren besitzen, was zu Vorteilen für die Abwesenheit von Extrusions- oder Feuerrisiken in der Anwesenheit innerer elektrischer Entladungen führt.
Es ist insbesondere zu beachten, dass obwohl in der vorhergehenden Beschreibung das leitende Element 8 als "steif" definiert worden ist, die Steifigkeit des ganzen durch den aus dem Element 8 und dem Körper 11 bestehenden Aufbau sichergestellt wird; daher, falls der Körper 11 geeignet ist, selbst die gewünschten Steifigkeitseigenschaften für den Abschluss sicherzustellen, beispielsweise indem er aus Glasfaser-verstärktem Harz oder dergleichen hergestellt ist, wird die einzige für das Element 8 erforderliche Funktion diejenige eines elektrischen Leiters sein.
Alternativ können die mechanischen Steifigkeitseigenschaften basierend auf den spezifischen Verwendungsanforderungen zwischen dem Element 8 und dem Körper 11 und optional weiteren vorhandenen Elementen aufgeteilt werden, bis die gewünschte Steifigkeit des Aufbaus erzielt ist.

Claims

1. Abschluss für ein elektrisches Kabel, welcher Abschluss aufweist:

- ein leitendes Element (8), das sich in Längsrichtung von einem unteren Ende (10) zu einem oberen Ende (9) erstreckt;

- einen leitenden Schaft (16), der mit dem oberen Ende (9) des leitenden Elementes (8) verbunden ist, ausgelegt zum Verbinden des Abschlusses mit einer elektrischen Einrichtung (3');

- einen isolierenden Körper (11), der das leitende Element (8) umgibt;

- ein Gehäuse (27) aus einem elastischen, isolierenden Material um den isolierenden Körper;

- eine Regelungseinrichtung (26) für elektrisches Feld, die in dem Gehäuse (27) eingeschlossen ist;

dadurch gekennzeichnet, dass der isolierende Körper (11) einen im wesentlichen zylindrischen Abschnitt aufweist, der das untere Ende (10) des leitenden Elements umgibt, wobei der im wesentlichen zylindrische Abschnitt zum Verbinden des Abschlusses mit dem elektrischen Kabel ausgelegt ist, wobei das leitende Element (8) und der isolierende Körper (11) einen im wesentlichen steifen Aufbau bilden, der dazu ausgelegt ist, einer vorbestimmten Transversalspannung zu widerstehen.

2. Abschluss nach Anspruch 1, worin der isolierende Körper (11) eine leitende Umhüllung (12) aufweist, die sich über eine vorbestimmte Länge des das untere Ende (10) des leitenden Elements (8) umgebenden Abschnitts erstreckt, wobei die leitende Umhüllung (12) einen elektrischen Schirm um das leitende Element (8) selbst bildet.

3. Abschluss nach Anspruch 2, worin die leitende Umhüllung (12) auf dem isolierenden Körper (11) eine Farbschicht aufweist, die mit einem leitenden Füller gefüllt ist.

4. Abschluss nach Anspruch 2 oder 3, worin die Feldregelungseinrichtung (26) in Kontakt ist mit der leitenden Umhüllung (12) des isolierenden Körpers (11).

5. Abschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der isolierende Körper (11) eine Einrichtung aufweist, die zum Verbinden des Abschlusses mit einer äußeren Lagerstruktur ausgelegt ist.

6. Abschluss nach Anspruch 5, worin die Verbindungseinrichtung einen Flansch (19) transversal zu einer Längsachse des Abschlusses aufweist, der eine Lagerfläche für den Abschluss besitzt.

7. Abschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das Gehäuse (27) aus isolierendem Material einen äußeren Teil (14) aufweist, der eine gerippte Oberfläche besitzt.

8. Abschluss nach Anspruch 7, worin der äußere Teil (14), der eine gerippte Oberfläche besitzt, aus einem Material besteht, das Umweltwiderstandsfähigkeit besitzt.

9. Abschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin das Gehäuse aus isolierendem Material einen Abschnitt aus Elastomermaterial aufweist, das an dem isolierenden Körper (11) haftet.

10. Abschluss nach Anspruch 9, worin das Gehäuse aus isolierendem Material einen Abschnittaus einem Elastomermaterial aufweist, das elastisch an dem isolierenden Körper (11) angelegt ist.

11. Abschluss nach Anspruch 9 oder 10, worin die Feldregelungseinrichtung ein feldablenkendes Element (26) aus einem Halbleiter-Elastomermaterial aufweist.

12. Abschluss nach Anspruch 11, worin das Gehäuse (27) aus einem elastischen, isolierenden Material ein ablenkendes Element (26) aus einem Halbleiter-Elastomermaterial einschließt, das elastisch auf den isolierenden Körper geschoben ist, wobei das ablenkende Element (26) in Kontakt ist mit der leitenden Umhüllung (12) des isolierenden Körpers (11).

13. Abschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin der isolierende Körper (11) ein ablenkendes Element (26) einschließt, und das isolierende Gehäuse (27) ist aus einem gerippten Rohr (14) gebildet, das elastisch und direkt auf den isolierenden Körper (11) aufgepasst ist.

14. Abschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 13, der weiter aufweist einen Verbindungsaufbau (4), der ein elektrisches Verbindungselement (29) aufweist, welches einen Leiter (5) des elektrischen Kabels und das leitende Element (8) des Abschlusses verbindet, und vorgefertigte flexible Verbindungsstelle (35, 36, 37, 37'), welche das elektrische Verbindungselement (29) und eine Länge des im wesentlichen zylindrischen Abschnitts des isolierenden Körpers (11) abdeckt.

15. Verfahren zum Herstellen eines Abschlusses für ein elektrisches Kabel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

- Anordnen eines leitenden Elementes (8), das sich linear über eine vorbestimmte Länge erstreckt, wobei das leitende Element ein unteres Ende (10) und ein oberes Ende (9) besitzt;

- Bilden eines isolierenden Körpers (11) um das leitende Element (8) derart, dass das leitende Element (8) und der isolierende Körper (11) einen im wesentlichen steifen Aufbau bilden, der dazu ausgelegt ist, einer vorbestimmten Transversalspannung zu widerstehen;

- äußeres Aufbringen einer leitenden Umhüllung (12) über eine vorbestimmte Länge des isolierenden Körpers (11) in Entsprechung zu dem unteren Ende (10) des leitenden Elements (8);

- Aufbringen einer Regelungseinrichtung (26) für elektrisches Feld in elektrischen Kontakt mit der leitenden Umhüllung (12);

- Aufbringen eines Gehäuses (27) aus einem elastischen, isolierenden Material auf den isolierenden Körper (11) in einem Bereich, der sich von der Regelungseinrichtung (26) für elektrisches Feld zu dem oberen Ende (9) des leitenden Elementes (8) erstreckt.