DE3627599A1 - Kabelverbindung fuer starkstromkabel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kabelverbindung zum Ver­ binden zweier geschirmter, kunststoffisolierter Stark­ stromkabel, deren Aderisolierung einem Regenerierungs­ verfahren zugänglich sein soll, mit einem vorgefertig­ ten Muffenkörper aus elastischem, isolierenden Material, in den endseitig feldsteuernde Deflektoren und mittig (im Bereich der Leiterverbindung) eine hülsenförmige Schirmelektrode integriert sind.

Vorgefertigte Muffenkörper der obengenannten Art sind vielfältig auf dem Markt. Sie bestehen aus elastischen Isolierstoffen, vorzugsweise Silikonkautschuk, mit einer Dimensionierung, die für Preßsitz geeignet sein kann (vgl. z.B. Kabel+Draht-Prospektblatt "SEHDV 20").

Es ist bekannt, daß die Lebensdauer von Kabeln mit PE- und VPE-Isolierung durch Anwesenheit von Wasser im Schirm- oder Leiterbereich in Einzelfällen erheblich verkürzt werden kann. Dabei spielt die Bildung von wasseraufnahmefähigen Feinstrukturen in der Kunststoff­ isolierung eine wesentliche Rolle. In der amerikanischen Literatur spricht man überwiegend von sogenannten electrochemical trees, in der deutschen Literatur wird überwiegend von watertree-Schädigung gesprochen. Bekannt ist weiterhin, daß die elektrische Festigkeit der Ader­ isolierung in einem erheblichen Umfang rückgängig gemacht werden kann durch Trocknung mittels Stickstoff. Dieser wird mittels nachträglich an dem Kabel angebrachter Bohrungen bzw. Zuleitungen in den verseilten, und damit gewisse Zwischenräume aufweisenden Leiter eingeleitet. Ein Beispiel findet sich in IEEE Transaction on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-103, No. 8, August 1984, Seite 1997 bis 2004 beschrieben. Dort wird eine relativ kurze Kabelstrecke zwischen zwei Transformatoren regene­ riert, wobei Gaseinlaß bzw. -auslaß mittels T-Stücken in unmittelbarer Nähe der Kabelendverschlüsse erfolgt.

Eigene Untersuchungen haben gezeigt, daß die watertree- Bildung und damit die Initiierung von elektrischen Durchschlägen durch die Aderisolierung überwiegend von außen, also vom Schirmbereich ausgeht und nicht leiter­ seitig. Eine Trocknung im Schirmbereich kann jedoch auch durch längerfristige Gasdurchleitung durch den Leiter kaum erreicht werden. Weiterhin erscheint die Verwendung von Imprägnierflüssigkeiten wie Dodekanol einschließlich der zum Teil vorgeschlagenen Silikonöle kritisch, da eine unerwünschte Beeinflussung, insbe­ sondere ein Erweichen der Kabelaufbauelemente die Folge sein kann und im übrigen die Diffusionsgeschwindigkeit ungenügend ist.

Gemäß der deutschen Patentanmeldung (P..............) wird vorgeschlagen, daß zumindest ein Teil des einge­ speisten Gases das Kabel entlang seines Schirmbereiches durchströmt, wobei der Schirmbereich mittels Anschluß an einen Heizstrom zumindest zeitweise erwärmt wird. Als Heizstrom wird bevorzugt Gleichstrom verwendet.

Bei einer bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens wird in einer ersten Phase der Regenerierung Stickstoff durchgeleitet. Sinkt der Feuchtigkeitsgrad des aus­ tretenden Inertgases ab, bzw. kann angenommen werden, daß ein Großteil der im Kabel vorhandenen bzw. in dieses eingedrungenen Wassermenge entfernt ist, so wird zum Austreiben der Restwassermenge den Schirmdrähten ein Heizstrom aufgeschaltet, mit dem Ziel einer Erwärmung des Schirmbereichs einschließlich eventueller Wickel­ lagen und der angrenzenden Bereiche auf bevorzugt etwa 50 bis 70°C. Ist auch die Restwassermenge entfernt, so wird in einer dritten Phase des bevorzugten Verfahrens Schwefelhexafluorid eingeleitet. Dies kann unter geringem Überdruck im Kabel belassen werden.

Die Anwendung des vorgenannten Regenerierungsverfahrens setzt voraus, daß die gesamte zu sanierende Kabelstrecke in gewissem Umfange gasdurchlässig ist. Dies gilt pri­ mär für den Schirmbereich, kann aber auch für den Lei­ terbereich erwünscht sein. Die Anwesenheit von Ver­ bindungsmuffen herkömmlicher Art, wie oben beschrieben, macht die Anwendung einer Regenerierung unmöglich, da herkömmliche Verbindungsmuffen weder im Schirm noch im Leiterbereich gasdurchgängig sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, spezielle und neue Verbindungsmuffen zu entwickeln, die für das vorgenannte Regenerierungsverfahren zweckmäßig sind, also insbesondere die Durchleitung von Fluiden ermöglicht, sei es z. B. Stickstoff oder Schwefelhexa­ fluorid zur anschließenden Imprägnierung. Weiterhin sollten diese Muffen so gestaltet sein, daß sie der während der Heizphase im Bereich der Schirmdrähte auf­ tretenden hohen Stromdichte von z. B. 12 A/mm² ohne Risiko standhalten können.

Ausgehend von einer Kabelverbindung der eingangs ge­ nannten Art wird nun die vorgenannte Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die etwa parallel unter­ halb der Mantelabsetzkante austretenden Schirmdrähte in etwa gleichmäßigem Abstand voneinander über den Muffen­ körper etc. geführt und einzeln verbunden sind, und daß weiterhin gasdurchlässige Kanäle oder dgl. im Schirm sowie wahlweise zusätzlich im Leiterbereich vorhanden sind, und daß eine Außenhülle die Verbindung samt Muffenkörper über ihre gesamte Länge, jeweils noch die Mantelabsetzkanten überdeckend, wasser- und gasdicht umgibt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist als Gaskanal mindestens ein Verbindungsröhrchen etwa von Mantelab­ setzkante zu Mantelabsetzkante parallel zu den Schirm­ drähten verlaufend angeordnet. Im allgemeinen genügen 1 bis 3 Gasverbindungsröhrchen, je nach geplanter Be­ aufschlagung des Schirmbereiches.

Dabei empfiehlt es sich, im Bereich der Mantelabsetz­ kanten eine Stützhülse vorzusehen, deren Innendurch­ messer etwas größer ist als der Außendurchmesser des Kabels und welche teils den Kabelmantel, teils die Kabelader sowie das Endteil des oder der Gasverbin­ dungsröhrchen überdeckt. Auf diese Weise werden grös­ sere Druckverluste vermieden, was vor allem bei länge­ ren Strecken bzw. Strecken mit mehreren Verbindungs­ muffen, vorteilhaft ist. Soll die Gasdurchleitung auch innerhalb des Leiters erfolgen, so wird ein Preßverbin­ der mit durchgehender Bohrung benutzt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Kabelver­ bindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfüh­ rungsbeispieles beschrieben, aus dem sich weitere Merk­ male und Vorteile der Erfindung entnehmen lassen.

In der zugehörigen (einzigen) Figur ist ein Längsschnitt der Kabelverbindung gezeigt. Oberhalb der Mittellinie ist eine tiefere Schicht angeschnitten bzw. dargestellt als unterhalb. Der Kabelmantel ist mit 10 bezeichnet, und bei 10 a abgesetzt. Darunter wird links und rechts im Bild die äußere Leitschicht 14 sichtbar, die bei 14 a endet und den Blick auf die Aderisolierung 12 frei­ gibt. Diese ist mittig aufgeschnitten, um die beiden Leiter 15 des Kabels sowie den diese verbindenden Preß­ verbinder 17 zu zeigen, der gegebenenfalls eine durch­ gehende Bohrung enthält. Oberhalb der Mittellinie sieht man den aufgeschobenen Muffenkörper 16, endseitig mit eingebetteten feldsteuernden Deflektoren 16 a versehen, und im Bereich des Preßverbinders 17 mit einer diesen ab­ deckenden Schirmelektrode 16 b.

Material, Abmessung und Ausgestaltung solcher Muffen­ körper sind an sich bekannt. Es empfiehlt sich, eine Abmessung zu wählen, welche etwaige in der zu regene­ rierenden Kabelstrecke vorhandene ältere und nicht gasdurchlässige Verbindungsmuffen leicht ersetzen kann, ohne unnötigen Montageaufwand.

Die Schirmdrähte 11 sind einzeln durchverbunden mittels Löt- oder Preßhülsen 23. Wichtig ist es, die Schirmdrähte 11 möglichst parallel im Abstand voneinander zu führen, um Wärmenester zu vermeiden. Hierzu dienen Abstandshalter 22, die vom einfachen Isolierband bis zu vorgefertigten übergeschobenen Ringen etc. reichen können. In der Regel empfehlen sich im Bereich des Muffenkörpers wenigstens zwei Abstandshalter, und im Bereich der abgemantelten Aderisolierung 12 meist nochmals mindestens ein Ab­ standshalter. Wichtig ist ferner eine gesicherte An­ bringung mindestens eines Gasverbindungsröhrchens 18. Es kann aus biegefähigem Kupfer bestehen. Es verläuft normalerweise parallel zu den Schirmdrähten und kann u.U. zugleich durch den Abstandshalter 22 in seiner Lage fixiert werden. Zwei Stützhülsen 24, die aus Kunst­ stoff oder Metall bestehen können, überdecken das Gas­ verbindungsröhrchen 18 im Bereich der Mantelabsetzkante 10 a und stellen damit eine gute Gasdurchlässigkeit sicher. In der Praxis bewährt hat sich z. B. als Gas­ verbindungsröhrchen 18 ein Kupferrohr von 6 mm Durch­ messer. Bei Verwendung von beispielsweise zwei Kupfer­ röhrchen kann der Durchmesser entsprechend verringert werden.

Der Muffenkörper 16 ist über seine gesamte Ausdehnung mit einem Wickel 20 aus Kupfergewebeband zur metallischen Abschirmung versehen, der sich von Mantelabsetzkante zu Mantelabsetzkante 10 a erstreckt. Unterhalb dieses Wickels 20 kann sich bevorzugt noch ein Wickel 21 aus mehreren Lagen selbstverschweißender leitfähiger Bänder befinden. Die Stützhülse 24 ist mit einem Stützwickel 25 ebenfalls unterfüttert.

Die Stützhülsen 24 können als Kupferring ausgebildet sein, wobei die zum Muffenkörper 16 hinweisende Kante mit einem Dichtkitt gegenüber der Aderisolierung 12 bzw. der äußeren Leitschicht 14 abgedichtet sein kann (ohne Bezugszeichen). Die gesamte Kabelverbindung ist bevorzugt mit einem handelsüblichen einstückigen Schrumpfschlauch 26 überzogen und damit u.a. gegen ein­ dringende Feuchtigkeit sowie gegenüber mechanischer Beschädigung geschützt.

Anzumerken ist noch, daß zur besseren Kenntlichmachung des konstruktiven Aufbaues der Maßstab für die Ordinate größer gewählt wurde als für die Abszisse. Weiterhin wurde die Darstellung im linken Teil der Figur verkürzt (vgl. Bruchlinien). Daß Kabelmantel und äußere Leit­ schicht in der Regel aus aufschiebetechnischen Gründen nicht auf beiden Seiten über die gleiche Länge abge­ setzt sind, wurde zeichnerisch nicht berücksichtigt.

• Bezugszeichenliste 10 Kabelmantel
  10 a Kabelmantelabsetzkante
  11 Schirmdrähte
  12 Aderisolierung
  14 äußere Leitschicht
  14 a Ende der äußeren Leitschicht
  16 aufschiebbarer Muffenkörper
  16 a - mit feldsteuernden Deflektoren
  16 b - mit Schirmelektrode (mittig)
  17 Preßverbinder für Leiter (ggf. hohl)
  18 Gasverbindungsröhrchen
  20 Wickel aus Kupfergewebeband
  21 Wickel aus selbstverschweißendem Isolierband
  22 Abstandshalter
  23 Preßhülsen (für Schirmdrähte)
  24 Stützhülse
  25 Stützwickel (unter Stützhülse)
  26 Schrumpfschlauch

Claims (9)

1. Kabelverbindung zum Verbinden zweier geschirmter, kunststoffisolierter Starkstromkabel, deren Aderisolie­ rung (12) einem Regenerierungsverfahren zugänglich sein soll, mit einem vorgefertigten Muffenkörper (16) aus elastischem, isolierenden Material, in den endseitig feldsteuernde Deflektoren (16 a) und mittig (im Bereich der Leiterverbindung) eine hülsenförmige Schirmelektro­ de (16 b) intergriert sind, die ebenfalls aus elastischem Material bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die etwa parallel unterhalb der Mantelabsetzkante (10 a) austretenden Schirmdrähte (11) in etwa gleich­ mäßigem Abstand voneinander über den Muffenkörper (16) etc. geführt und einzeln verbunden sind, und daß weiter­ hin gasdurchlässige Kanäle oder dgl. (18) im Schirm sowie wahlweise zusätzlich im Leiterbereich vorhanden sind, und daß eine Außenhülle (26) die Verbindung samt Muffenkörper (16) über ihre gesamte Länge, jeweils noch die Mantelabsetzkanten (10 a) überdeckend, wasser- und gasdicht umgibt.

2. Kabelverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gaskanal mindestens ein Verbindungsröhrchen (18) etwa von Mantelabsetzkante zu Mantelabsetzkante (10 a) parallel zu den Schirmdrähten (11) verlaufend angeordnet ist.

3. Kabelverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Mantel­ absetzkanten (10 a) eine Stützhülse (24) aufgeschoben ist, deren Innendurchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser des Kabels, und welche teils den Kabel­ mantel (10) teils die Kabelader (12) sowie das Endteil des Gasverbindungsröhrchens (18) überdeckt.

4. Kabelverbindung nach mindestens einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von Mantelabsetzkante zu Mantelabsetzkante (10 a) einschließlich der Außenfläche des Muffenkörpers (16) unterhalb der Schirmdrähte (11) ein durchgehender Wickel (20) aus Metallband, vorzugsweise Kupfergewebe­ band, aufgebracht ist.

5. Kabelverbindung nach mindestens einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Außenhülle ein Schrumpfschlauch (26) vorge­ sehen ist.

6. Kabelverbindung nach mindestens einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermöglichung der Gasdurchleitung im Leiterbe­ reich ein Preßverbinder (17) mit durchgehender Bohrung benutzt ist.

7. Kabelverbindung nach mindestens einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gleichmäßige Abstand der Schirmdrähte (11) von­ einander durch Fixierung mittels Abstandshalter (22) gesichert ist.

8. Kabelverbindung nach mindestens einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstandshalter quer zu den Schirmdrähten (11) aufgebrachte, selbstklebende Kunststoffbänder (22) dienen.

9. Kabelverbindung nach mindestens einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmdrähte (11) einzeln mittels Preß- oder Lothülsen (23) verbunden sind.