DE19513618A1 - Verbindungsmuffe für eine Verbindung von zwei Kabeln im Mittelspannungsbereich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsmuffe für eine Verbin­ dung von zwei Kabeln im Mittelspannungsbereich mit Mitteln zur Steuerung des elektrischen Feldes, einem Preß- oder Schraubverbinder für die zu verbindenden Leiter und mit isolierenden Schrumpfschläuchen.

Eine derartige Verbindungsmuffe ist aus dem deutschen Ge­ brauchsmuster 76 08 208 bekannt. Dort wird die gesamte Ver­ bindungsstelle mit einem Isolierkörper aus schrumpffähigem Material ummantelt. Die Enden des einen Isolierkörpers sind dabei in ihrer Form konisch oder abgerundet ausgebildet, wie es auch aus der US-Patentschrift 3 717 717 bekannt ist. Die Herstellung dieser Konusform erfolgt in Wickeltechnik und bringt einen erheblichen Arbeitsaufwand mit sich.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 29 37 253 ist eine Schutzhülle für abgeschirmte Kabelendverschlüsse oder -spleißungen bzw. die Verbindungsstellen zwischen abgeschirm­ ten elektrischen Kabeln und Verfahren zu ihrer Herstellung bekannt. Hier werden bei der Herstellung einer Kabelverbin­ dung Schrumpfschläuche verwendet. Dabei erfolgt eine Steue­ rung des elektrischen Feldes mittels eines Feldsteuerschlau­ ches. Der Feldsteuerschlauch überlappt dabei die äußere Leitschicht eines jeden Kabels und ist in seinem Verlauf ununterbrochen. Über dem Feldsteuerschlauch sind ein oder mehrere wärmeschrumpfende Isolierschläuche positioniert. Die Isolation erstreckt sich dabei über die gesamte Verbindungs­ stelle, wobei die Enden über den beiden äußeren Leitschichten der Kabel positioniert sind. Auf der Isolierschicht ist durch Coextrusion eine leitende Schicht aufgebracht, die nach Fertigstellung der Verbindungsmuffe Erdpotential besitzt und somit Berührungssicherheit gewährleistet. Die Herstellung des coextrudierten Schlauches erweist sich jedoch als aufwendig.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist nun, eine Verbindungsmuffe der eingangs genannten Art so weiter zu entwickeln, daß sie mit einfachen Mitteln leicht herstellbar ist, wobei die kritischen Bereiche an den Kanten der Kabelleitschicht ver­ bessert werden sollen.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer ersten Ausführungs­ form einer Verbindungsmuffe nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die gestellte Aufgabe wird jedoch auch mit einer zweiten Ausführungsform einer Verbindungsmuffe nach den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst.

Die Vorteile der Ausführungsformen gemäß der Erfindung liegen in erster Linie darin, daß über den kritischen Bereichen der Kanten der Kabelleitschichten kein Isolationsschlauch benö­ tigt wird. Außerdem ist von Vorteil, daß bei der Verwendung von wärmeschrumpfenden Feldsteuerschläuchen nach der ersten Ausführungsform der Bereich der Leiterverbindung weiterhin zugänglich ist, da diese Feldsteuerschläuche unterbrochen sind und die Verbindungsstelle nicht überdecken. Somit ist ein Verpressen der Leiter mittels der allgemein bekannten Preßverbinder auch nach dem Aufschrumpfen der Feldsteuer­ schläuche möglich. Bei der zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung werden keine Feldsteuerschläuche verwendet, so daß dieses Problem nicht ansteht. Bei dieser Ausführungsform wird dann in den kritischen Bereichen ein Band mit isolierenden Eigenschaften in Konusform gewickelt, so daß sich mit dem darüber befindlichen leitenden Schrumpfschlauch eine Trich­ terform ausbildet. Dabei ist von Vorteil, daß die schrumpfen­ den Isolierschläuche und der zu wickelnde Konus schnell und einfach zu erstellen sind, wobei die Höhe der Konusform durch die Wandstärke mindestens eines Isolierschlauches vorgegeben ist.

Die Erfindung wird nun anhand von drei Figuren näher erläu­ tert.

Fig. 1 zeigt den kompletten Aufbau einer Verbindungsmuffe gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 eingekreisten Bereich in detail­ lierter Darstellung, wobei hier zwei getrennte Feld­ steuerschläuche verwendet werden.

Fig. 3 zeigt eine detaillierte Ansicht des in Fig. 1 einge­ kreisten Bereiches, wobei hier keine Feldsteuer­ schläuche verwendet werden.

Die beiden Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung beziehen sich auf abgeschirmte Verbindungen zwischen zwei Elektroka­ beln im Mittelspannungsbereich bis U_o/U (U_m) 18/30 (36) kV. Wenn zwei Elektrokabel dieser Art miteinander verbunden werden sollen, so sind entsprechende Maßnahmen zur Steuerung des elektrischen Feldes notwendig. Dies erfolgt nun in der beschriebenen Weise gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist die gesamte Verbindungsstelle gemäß der Erfin­ dung dargestellt, wobei zwei Kabel über eine allgemein be­ kannte Verbindungsstelle 2 miteinander verbunden werden. Die Enden der Kabel sind in der dort gezeigten Weise entsprechend abgesetzt und werden mit Mitteln zur Steuerung des elektri­ schen Feldes versehen. In diesem Ausführungsbeispiel werden mindestens zwei wärmeschrumpfende Feldsteuerschläuche 3 verwendet. Auf diese Weise wird die Verbindungsstelle 2 nicht überdeckt, so daß ein Verpressen der Leiter mittels der allgemein bekannten Preßverbinder auch nach dem Aufschrumpfen der Feldsteuerschläuche 3 noch möglich ist. Vor dem Auf­ schrumpfen der Feldsteuerschläuche 3 wird jedoch die Kante der Leitschichten 14 der Kabel mit einem Band 9 umwickelt, wodurch eine zu hohe Konzentration der elektrischen Feldli­ nien verhindert wird. Dieses Band 9 weist elektrisch isolie­ rende Eigenschaften auf und hat vorzugsweise eine Dielektri­ zitätskonstante von ε_r 6 und einen spezifischen ohmschen Widerstand von < 10¹² Ω · cm. Bei gleichmäßigem und geradli­ nigem Absetzen der Leitschichten (ohne Spitzen) kann das Band 9 auch entfallen. Der freigelegte Bereich der Leiter wird mit einem handelsüblichen Verbinder 2 versehen und wird mit einem Band umwickelt, das die gleichen Eigenschaften aufweist wie das Band 9 im Kantenbereich der Leitschichten. Hierdurch werden die elektrischen Feldlinien in gewünschter Weise beeinflußt.

Über den Feldsteuerschläuchen 3 wird mindestens ein schrump­ fender Isolierschlauch 7, 8 aufgeschrumpft. In dieser Ausfüh­ rungsform werden zwei Isolierschläuche 7 bzw. 8 konzentrisch übereinander aufgeschrumpft. Die Isolierschichten 7 bzw. 8 enden vor dem Beginn einer jeden äußeren Leitschicht 14 des Kabels. Der Schlauch 8 kann auch kürzer sein als Schlauch 7. Unterhalb der Enden des Isolierschlauches 7 bzw. 8 kann vor dem Schrumpfvorgang mindestens eine Lage eines Bandes 11 aufgewickelt werden, wie in der detaillierten Darstellung der Fig. 2 angedeutet ist. Dieses Band 11 besitzt die gleichen Eigenschaften wie die vorher bereits beschriebenen Bänder 9 bzw. 15.

Die Fig. 2 verdeutlicht den Aufbau der Verbindungsmuffe nach dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Dabei wird der installierte Isolierschlauch 7, 8 an den Enden derart mit einem Band 10 bewickelt, daß eine Konusform ent­ steht. Die Dielektrizitätskonstanten der Isolierschläuche 7 und 8 sind ungleich von der Dielektrizitätskonstanten des Bandes 10, wobei vorzugsweise ε_r (Band) < ε_r (Isolierschlauch) ist. Die Isolierschläuche 7, 8 und das Band 10 bestehen aus unterschiedlichem Material, z. B. bestehen die Isolierschläuche aus Polyethylen, während das Band 10 aus Heißschmelzkleber mit Füllstoffen zur Erhöhung der Dielektri­ zitätskonstanten besteht. Darüber befindet sich ein wärme­ schrumpfender Schlauch 4, der elektrisch leitfähig ist und vorzugsweise einen spezifischen Widerstand von 40 kΩ · cm aufweist. Dieser wärmeschrumpfende Schlauch erstreckt sich in seinem Lauf über die gesamte Verbindungs­ muffe. Er berührt mindestens die Leitschichten 14 der Kabel, wobei sich durch die Konusform des Bandes 10 im Bereich der Kanten der Leitschichten jeweils eine Trichterform ausbildet. Wie allgemein bekannt, dient eine derartige Trichterform dazu, eine Konzentration der elektrischen Feldlinien zu verhindern. Dies trifft nun auch für die Ausführungsform gemäß der Erfindung zu. Gleichzeitig dient der elektrisch leitfähige Schrumpfschlauch 4 zur äußeren Feldbegrenzung, da durch das darauf liegende Kupfergewebeband 6 und die Schirm­ drähte 12 auf das äußere der Verbindungsmuffe Erdpotential gelegt wird. Über die gesamte Verbindungsmuffe wird ein zusätzlicher äußerer Schutzschlauch 5 aus schrumpfendem Material aufgebracht.

In Fig. 3 wird eine Verbindungsmuffe gemäß der Erfindung vermittelt, bei der zur Steuerung des elektrischen Feldes keine Feldsteuerschläuche verwendet werden. Hier wird minde­ stens eine Lage eines Bandes 11 mit isolierenden Eigenschaf­ ten unter den Endkanten der Isolationsschläuche 7 und 8 vor deren Aufschrumpfung gewickelt. Dabei befinden sich die Endkanten der Isolierschläuche 7 und 8 deutlich vor jeder Kante der Leitschichten 14, mindestens das Drei- bis Vierfa­ che der Wandstärke eines Isolierschlauchs.

Auf diese Weise wird die Einsparung an Isolierschläuchen noch größer als beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Nachdem nun die Isolierschläuche 7 und 8 aufgeschrumpft wurden, wird an deren Enden ein Konus mit einem Band 10 der bereits be­ schriebenen Art gewickelt. Dabei sind die Dielektrizitätskon­ stanten des Bandes 10 und der Isolierschläuche 7 und 8 wie­ derum verschieden voneinander und bestehen aus unterschiedli­ chem Material, wie oben bereits angegeben ist. Der Wickelbe­ reich des Bandes 10 erstreckt sich dabei von den Enden der Isolierschläuche 7 und 8 bis kurz vor dem Beginn der Kanten der Leitschichten 14. Der weitere schichtweise Aufbau ent­ spricht der in Fig. 1 bereits dargestellten Verbindungsmuf­ fe.

Bei den Ausführungsformen gemäß der Erfindung wird über dem sonst üblicherweise kritischen Bereich der Kanten der Kabel­ leitschichten 14 kein Isolierschlauch 7 bzw. 8 angeordnet. Wenn wie hier keine Feldsteuerschläuche eingesetzt werden, wird durch die gewickelte Konusform und dem darüber befindli­ chen leitenden Schrumpfschlauch 4 eine Trichterform gebildet. Dabei ist von Vorteil, daß die schrumpfenden Isolierschläuche 7 und 8 und der zu wickelnde Konus schnell und einfach herzu­ stellen sind. Die Höhe des Konus wird wie bereits erläutert durch die Wandstärke des Isolierschlauches 7 bzw. 7 und 8 vorgegeben.

Beim Einsatz von Feldsteuerschläuchen im ersten Ausführungs­ beispiel der Erfindung wird eine zu hohe Feldlinienkonzentra­ tion im Bereich der Kanten der Kabelleitschichten 14 verhin­ dert, indem die Feldliniendichte durch ein trichterähnliches Gebilde 11 reduziert werden, wobei dies in Kombination mit mindestens einem Feldsteuerschlauch 3 erfolgt. Dabei werden die kantigen Enden der Isolierschläuche 7 und 8 mittels eines Bandes 10 zu einem glatten Übergang geformt, wobei gleichzei­ tig durch das Band eine elektrische Entlastung der Kanten hinsichtlich der Feldliniendichte stattfindet. Die elektri­ schen Feldlinien werden nicht allein auf die Kante der Kabel­ leitschichten 14 gerichtet sondern auch radial auf die lei­ tende Schicht der trichterähnlichen Konstruktion. Eine Entla­ stung der Feldlinienkonzentration findet nicht nur durch die Steuerungsfunktion des Feldsteuerschlauches statt, sondern auch im Zusammenhang mit der "Trichterkonstruktion". Durch diese Methode, in zweifacher Art das elektrische Feld zu stören, kann auf den Isolierschlauch im sonst sehr kritischen Bereich der Kanten der Leitschichten verzichtet werden. Der Vorteil der kurzen Isolierschläuche liegt darin, daß zum einen eine Materialeinsparung gegeben ist und zum anderen der Montagebereich sowie der Montageaufwand der Verbindungsmuffe kleingehalten werden kann.

Wie bereits erwähnt, ist bei Verwendung von zwei Feldsteuer­ schläuchen 3 ein Verpressen des Verbinders auch nach dem Aufschrumpfen der Feldsteuerschläuche möglich, was beim derzeitigen Stand der Technik bisher nicht möglich war. Die Länge der Feldsteuerschläuche 3 ist dabei so gewählt, daß der Verbindungsbereich nicht überdeckt wird.

Claims (9)

1. Verbindungsmuffe für eine Verbindung von zwei Kabeln im Mittelspannungsbereich mit Mitteln zur Steuerung des elektri­ schen Feldes, einem Preß- oder Schraubverbinder für die zu verbindenden Leiter und mit isolierenden Schrumpfschläuchen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Feldsteuerschläuche (3) angeordnet sind, wobei jeder Feldsteuerschlauch (3) mit einem Ende auf der freigelegten Leitschicht (14) eines Kabels aufgesetzt ist und mit dem anderen Ende vor dem Verbindungsbereich (2) der Leiterenden endet, daß der Verbindungsbereich (2) mit einem isolierende Eigenschaften aufweisenden Band (15) umwickelt ist, daß über den Feldsteuerschläuchen (3) mindestens ein schrumpfender Isolierschlauch (7, 8) aufgeschrumpft ist, wobei die Isolierschläuche (7, 8) vor dem Beginn jeder äuße­ ren Leitschicht (14) enden, daß der Isolationsschlauch (7, 8) an seinen Enden mit einem isolierende Eigenschaften aufwei­ senden Band (10) so bewickelt ist, daß eine Konusform ent­ steht, wobei die Dielektrizitätskonstanten des Isolierschlau­ ches (7, 8) von der des in Konusform gewickelten Bandes (10) verschieden ist, daß ein elektrisch leitfähiger Schrumpf­ schlauch (4) über dieser Anordnung aufgeschrumpft ist, daß die Kupfergewebebänder (6) und die Schirmdrähte (12) jedes Kabelendes auf dem elektrisch leitfähigen Schrumpfschlauch (4) aufgebracht sind und daß ein Isolierschlauch (5) über dieser Anordnung aufgeschrumpft ist.

2. Verbindungsmuffe für eine Verbindung von zwei Kabeln mit Kupferbändern und Schirmdrähten im Mittelspannungsbereich mit Mitteln zur Steuerung des elektrischen Feldes, einem Preß- oder Schraubverbinder für die zu verbindenden Leiter und mit isolierenden Schrumpfschläuchen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lage von einem isolierende Eigenschaften aufweisenden Band (11) unter den Endkanten eines den Verbindungsbereich (2) überdeckenden, aufgeschrumpften Isolier­ schlauch (7, 8) aufgewickelt ist, daß die Endkanten des Isolierschlauches (7, 8) deutlich, vorzugsweise das Drei- bis Vierfache der Wanddicke eines Isolierschlauchs, vor jeder Kante der freigelegten Leitschichten (14) liegen, daß an den Endkanten des aufgeschrumpften Isolierschlauches (7, 8) ein isolierende Eigenschaften aufweisendes Band (10) konusförmig abgewickelt ist, wobei die Dielektrizitätskonstante des Isolierschlauches (7, 8) von der des in Konusform gewickelten Bandes (10) verschieden ist ε_r (Band) < ε_r (Schlauch), daß sich der Wickelbereich des in Konusform gewickelten Bandes (10) jeweils von der Endkante des Isolierschlauches bis kurz vor die Kante der Leitschicht (14) des Kabels erstreckt, daß ein elektrisch leitfähiger Schrumpfschlauch (4) über der gesamten Länge dieser Anordnung aufgeschrumpft ist, daß die Kupferbänder (6) und die Schirmdrähte (12) jedes Kabelendes auf dem elektrisch leitfähigen Schrumpfschlauch (4) aufge­ bracht sind und daß ein Isolierschlauch (5) über dieser Anordnung aufgeschrumpft ist.

3. Verbindungsmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kante der Leitschichten (14) mit einem isolierende Eigenschaften aufweisenden Band (9) umwickelt ist.

4. Verbindungsmuffe nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lage eines isolierende Eigenschaften aufweisenden Bandes (11) unter den Enden des Isolierschlau­ ches (7, 8) vor dem Schrumpfvorgang aufgewickelt ist.

5. Verbindungsmuffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante des Bandes (9, 10, 11, 15) ε_r 6 und einen spezifischen ohmschen Widerstand von < 10¹² Ω · cm besitzt.

6. Verbindungsmuffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierschlauch aus zwei konzentrischen Isolier­ schläuchen (7, 8) besteht.

7. Verbindungsmuffe nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante (bezogen auf 50 Hz) des Isolierschlauches (7, 8) ε_r = < 4 beträgt.

8. Verbindungsmuffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitfähige Schrumpfschlauch (4) einen spezifischen ohmschen Widerstand von < 40 kΩ · cm besitzt.

9. Verbindungsmuffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante ε_r des Bandes (9, 10) die Dielektrizitätskonstante ε_r des Isolierschlauches.