DE69601649T2

DE69601649T2 - Feldsteuerung für hochspannungskabelendverschluss

Info

Publication number: DE69601649T2
Application number: DE69601649T
Authority: DE
Inventors: Thomas Heyer; C. Lawrence; Robert Wandmacher
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1995-09-06
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 1999-10-28
Anticipated expiration: 2016-07-31
Also published as: DE69601649D1; EP0848865B1; EP0848865A1; BR9610112A; ES2128181T3; WO1997009763A1; JPH11512595A; AU6683696A; JP4205164B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die elektrische Feldsteuerung und insbesondere ein Verfahren zur elektrischen Feldsteuerung in einem Bereich hoher elektrischer Feldstärke, die mit einer elektrischen Hochspannungsvorrichtung in Verbindung steht.

Hintergrund der Erfindung

Es ist bekannt, Feldsteuereinrichtungen zum Steuern elektrischer Belastungen zu verwenden, die durch eine Diskontinuität in einem Bereich hoher elektrischer Feldstärke einer elektrischen Hochspannungsvorrichtung, beispielsweise elektrischer Buchsen und Verbindern oder Abschlüssen von Hochspannungskabeln, entstehen. Derartige Feldsteuereinrichtungen weisen üblicherweise Belastungskegel und -bänder oder rohrförmige Gegenstände aus halbleitendem Feldsteuermaterial auf. Die Erfindung betrifft Feldsteuereinrichtungen mit eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante aufweisendem Material und schafft gegenüber derartige Feldsteuereinrichtungen verwendenden bekanten Anordnungen verbesserte Eigenschaften bezüglich der Koronaentladungsextinktion, des Energiefrequenzspannungswiderstands und des Impulsspannungswiderstands. Zu Darstellungszwecken wird die Erfindung primär in ihrer Anwendung bei einem Abschluß eines Hochspannungskabels beschrieben. Die Erfindung kann jedoch auf andere elektrische Einrichtungen angewandt werden, bei denen eine Feldsteuerung erwünscht ist.
Ein typisches Hochspannungskabel weist einen inneren Leiter, der von einer Leiterabschirmung umgeben ist, die ihrerseits von einem Isoliermaterial umgeben ist, das in einigen Fällen von einer äußeren elektrisch halbleitfähigen Abschirmung umschlossen ist, und eine metallische Abschirmung auf. Der Abschluß eines derartigen Kabels wird üblicherweise Zurückschneiden der einzelnen Schichten des Kabels zum Freilegen der darunterliegenden Schicht ausgebildet. Das Abschneiden der elektrisch halbleitfähigen Abschirmung bewirkt eine Diskontinuität im elektrischen Feld, die zu hoher elektrischer Belastung am Ende der Abschirmung führt. Die hohe elektrische Belastung kann zum Auftreten von elektrischen Entladungen führen, die ihrerseits zu einem Durchschlag der Isolierung des Kabels führen können. Die hohe elekwische Belastung kann durch elektrische Feldsteuereinrichtungen gesteuert werden.
Hochspannungs-Wechselstromkabelabschlüsse werden in den USA im allgemeinen unter dem IEEE-Standardtestverfahren Std. 48-1990 getestet. Dieses Verfahren gibt unter anderem Designtests vor, die der Hersteller durchzuführen hat, um Informationen über das Verhalten eines Hochspannungskabelabschlusses zu erhalten.
Die Designtests des IEEE-Vorgangs, die zur Bestimmung der Wirksamkeit eines mit einer Feldsteueranordnung versehenen Abschlusses besonders geeignet sind, sind der sogenannte "Partial Discharge (Corona) Extinction Voltage Test (Teilentladungsaussetzspannungstest)", der "Power Frequency Voltage Withstand Test (Netzfrequenzspannungswiderstandstest)" und der "Lightning Impulse Voltage Withstand Test (Stehblitzspannungstest)". Beim Teilentladungsaussetzspannungstest wird die elektrische Entladung im Abschluß bei spezifischen angelegten Spannungen gemessen und muß unter spezifischen Werten liegen. Ferner wird die Spannung gemessen, bei der die Entladung aussetzt, wobei diese über einem bestimmten Wert liegen muß. Beim Netzfrequenzspannungswiderstandstest wird die angegebene Spannung an das Kabel angelegt und das Kabel sollte dieser Spannung ohne Überschlag oder einen anderen dielektrischen Durchschlag widerstehen können. Beim Stehblitzspannungstest werden Impulse mit einem spezifischen Wert und einer ebensolchen Wellenform an das Kabel angelegt und dieses sollte den Spannungen ohne Überschlag oder anderen dielektrischen Durchschlag widerstehen. Die Spannung bei der ein Überschlag entsteht, sollte über spezifischen Werten liegen. Die Verhaltensweise des Abschlusses bei der Entladung, der Netzfrequenzspannung und der Impulsspannung sollten die Anforderungen gemäß dem IEEE-Standard Testverfahren STD 48-1990 erfüllen.
Die Verwendung von Feldsteuermaterial in Hochspannungskabelabschlüssen führt nicht immer zu Abschlüssen, die die Impulsverhaltenanforderungen der IEEE-Testverfahren erfüllen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, kann die Feldsteueranordnung unter Verwendung eines Regenschutzes verstärkt werden. Zwar werden diese Schutzeinrichtungen üblicherweise bei Außenabschlüssen für andere Zwecke verwendet, jedoch werden sie im allgemeinen nicht verwendet, wenn der Kabelabschluß innen installiert ist. Da die Verwendung von Schutzeinrichtungen die Kosten der Abschlüsse erhöht und zusätzlichen Raum um das Kabel erfordert, wird oftmals gewünscht, ohne Verwendung der Schutzeinrichtungen auszukommen und dennoch das gewünschte Impulsverhalten zu erfüllen.
WO-A-84 03993 offenbart einen Energiekabelabschluß mit Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die vorliegende Erfindung schafft eine neuartige Anordnung, die das Verhalten eines Abschlusses hinsichtlich der Entladung, der Netzfrequenzspannung und der Impulsspannung ohne Verwendung von Schutzeinrichtungen erheblich verbessert: Zwar wird die vorliegende Erfindung primär in Zusammenhang mit einem Kabelabschluß beschrieben, jedoch ist sie gleichermaßen zur Verwendung bei Hochspannungskabelverbindern und anderen Hochspannungskabeleinrichtungen, einschließlich elektrischen Buchsen und Durchführungen, verwendbar.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung weist eine elastisch rückstellfähige elastomere Isolierhülle auf, die mit einer inneren Stütze oder einem "Kern" versehen ist, der die Hülle im gestreckten Zustand hält. Die Hülle wird über dem Stromkabel angebracht und der Kern abgewickelt und entfernt, so daß sich die Hülle eng um das Kabel zusammenziehen kann. Zwischen der Hülle und dem Kern ist ein zweiteiliges Feldsteuersystem angeordnet, das aus einem nicht klebrigen, Leerstellen ausfüllenden konformen Feldsteuermaterial und einem dieses umgebenden elastomeren Feldsteuerrohr besteht. Sowohl das konforme Feldsteuermaterial. als auch das Feldsteuerrohr hat eine hohe Permissivität (größer als 10). "Permissivität" ist ein Synonym zu Dielektrizitätskonstante und bezeichnet das Verhältnis des von einem elektrischen Feld in einem Medium erzeugten elektrischen Flusses zu demjenigen, den das Feld in einem Vakuum erzeugt.
Die vorliegende Erfindung definiert Beziehungen zwischen den Dielektrizitätskonstanten des konformen Feldsteuermaterials und des Feldsteuerrohres, der Dicke der beiden Teile, und der Länge, über die sich das konforme Feldsteuermaterial vom Rand der halbleitfähigen Abschirmschicht des Kabels erstreckt.

Kurzbeschreibung der Figuren

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, und welche zeigen:
Fig. 1 - einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Feldsteuerabschlußhülle ohne Regenschutzeinrichtungen;
Fig. 2 - einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Feldsteuerabschlußhülle mit Regenschutzeinrichtungen; und
Fig. 3 - einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Feldsteuerabschlußhülle, angewandt auf ein Stromkabel.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Abschlußanordnung, die allgemein mit 10 bezeichnet ist. Bei der Anordnung 10 handelt es sich um eine vorgedehnte rohrförmige Hülle 12, die durch einen leicht entfernbaren Kern 14 im gedehnten Zustand gehalten ist. Die Anordnung 10 wird üblicherweise als "PST", vorgedehntes Rohr (pre-stretched tube), bezeichnet. Eine derartige Anordnung 10 ist im US-Patent 3 515 798 gelehrt, das durch Bezugnahme Teil der Offenbarung ist. Vorzugsweise ist der Kern 14 ein einteiliger starrer Spiralkern mit miteinander verbundenen benachbarten Spulen in geschlossener wendelförmiger Ausbildung, wie im US-Patent 3 515 798 beschrieben. Die äußere Hülle 12 besteht vorzugsweise aus Silikongummi, obwohl eine große Zahl verschiedener Materielien verwendet werden kann; solange diese die geforderte Lichtbogen- und Kriechstromfestigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen UV-Licht und die Fähigkeit zum Dehnen und zum Rückstellen auf im wesentlichen ihre ursprüngliche Abmessung, nach dem Entfernen des Kerns 14 haben.
Der Abschluß von Fig. 1 ist primär zur Außenverwendung vorgesehen und weist daher Regenschutzeinrichtungen 16 auf, die welche die Kriechstromlänge entlang der Länge der Hülle 12 vergrößern. Im Innenbereich ist der Platz üblicherweise wichtiger, so daß die Regenschutzeinrichtungen 16 in diesen Situationen üblicherweise wegfallen, wie in Fig. 2 gezeigt. Beide Abschlußanordnungen 10 werden jeweils auf ein Stromkabel 20 aufgebracht, wie in Fig. 3 gezeigt, welches eine geeignete Abschlußvorrichtung, beispielsweise die Lasche 24 aufweist, die als mit dem Leiter 26 des Kabels 22 vercrimpt dargestellt ist.
Um die Lasche 24 anzubringen und so das Kabel 22 abzuschließen, muß das Kabel 22 durch Entfernen einer vorbestimmten Länge der den Leiter 26 bedekkenden Isolierung 28 und einer größeren vorbestimmten Länge der die Isolierung 28 bedeckenden halbleitfähigen Abschirmung 30. Das Zurückschneiden der Abschirmung 30 bewirkt eine Diskontinuität in dem den Leiter 26 umgeben den elektrischen Feld, wodurch starke elektrische Belastungen am Ende der Abschirmung 30 entstehen. Die starke Belastung können elektrische Entladungen bewirken, die ihrerseits einen Durchschlag der Isolierung 28 des Kabels 22 oder der Abschlußhülle 12 verursachen kann. Die vorliegende Erfindung dient der Kontrolle dieser starken elektrischen Spannungen, um diese unerwünschten Ergebnisse zu vermeiden.
Die elektrische Feldsteuerung wird in dem Abschluß 10 durch die kombinierte Verwendung eines eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisenden Feldsteuerrohres 18, das einen Teil der Hülle 12 auskleidet, und eines konformen Feldsteuermaterials 20 in dem Feldsteuerrohr 18 erreicht. Die Dicke des Feldsteuerrohres 18 und des konformen Feldsteuermaterials 20, die Länge des konformen Feldsteuermaterials 20 und die Dielektrizitätskonstante des Feldsteuerrohres 18 und des konformen Feldsteuermaterials 20 sind derart geregelt, daß die gewünschte Feldsteuerung in der Abschlußanordnung 10 erreicht wird.
Das eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisende Feldsteuerrohr 18 ist allgemein im US-Patent 4 363 842 beschrieben, das durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Offenbarung ist. Der in diesem Patent gelehrte Artikel wurde geringfügig verändert, um das bevorzugte Feldsteuerrohr 18 zu erstellen, das durch die folgende Zusammensetzung definiert ist:
Masseteile
Nordel 1470 (Handelsbezeichnung für ein Ethylen/Propylen/Dien-Monomer-Gummi, erhältlich von Dupont) 50
Nordel 1440 (Handelsbezeichnung für ein Ethylen/Propylen/Dien-Monomer-Gummi, erhältlich von Dupont) 50
Zinkoxid (Französisches Verfahren) 5,0
AR060 Carbon Black (ein N754-Ruß mit großen Partikeln, erhältlich von J. M. Huber) 71,35
4X Mineralite Mica (erhältlich von Thompson
Hayward Chemical) 20
D-148 (Handelsbezeichnung für ein Verarbeitungshilfsmittel, erhältlich von Ventron) 2,0
Struktol WB-16 (Handelsbezeichnung für eine Mischung aus Fettsäureseife, vornehmlich Calcium, erhältlich von Struktol Company) 2,0
EF (A-172) D-50 (Handelsbezeichnung für ein Vinyl-Silan-Bindemittel, das auf einem Hydrocarbon-Wachs vordispergiert ist, erhältlich von Elastochem) 1,0
Sunpar 2280 (Handelsbezeichnung für ein paraffinisches Prozeßöl, erhältlich von Sun Company) 9,8
Plasthall DOZ (Handelsbezeichnung für Di-2- Ethylhexyl-Azelat, erhältlich von C. P. Hall C.) 13,3
Plasthall DIDG (Handelsbezeichnung für Diisodecyl- Glutarat, erhältlich von C. P. Hall C.) 13,3
Silvex 113-20-C (Handelsbezeichnung für ein mit Mineralöl behandeltes Aluminiumpartikel mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 22 Mikron, erhältlich von Silberline Manufacturing). 8,5
Drimix SR-297-75E (Handelsbezeichnung für eine 1,3-Butylen-Dimethacrylat-Dispersion, erhältlich von Kenrich Petrochemicals) 7,0
E (VC) D-40 (Handelsbezeichnung für eine difunktionale Peroxid-Dispersion, erhältlich von Elastochem) 4,5
Das konforme Feldsteuermaterial 20 ist in der US-Patentanmeldung 08/524 390, eingereicht am Tag der Einreichung der vorliegenden Anmeldung und mit der Referenznummer 51948USASA versehen, beschrieben. Das konforme Feldsteuermaterial 20 besteht aus einer Harzkomponente, die aus einer Mischung aus zwei polymeren Harzen besteht, nämlich Epihalohydrin-Polymeren und isolierenden Polymeren, mit einem elektrischen Verlustfaktor (tan δ) von weniger als 1.
Zur Verwendung geeignete Epihalhydrin-Polymere sind elastomere Polymere eines Epihalohydrin in homopolymerer oder Coplymerer Form. Solche Polymere werden durch Polymerisation des monomeren Materials in Masse oder Lösung mit organometallischen Katalysatoren erstellt, und können Homopolymere, Copolymere, Terpolymere, etc. sein. Beispiele für Homopolymere sind Epichlorohydrin oder Epibromohydrin; geeignete Copolymere sind Copolymere von Epihalohydrinen mit Alkylenoxiden und Copolymeren mit Epoxiden, z. B. Propylenoxid, Ethylenoxid, Butenoxid und Epoxy-Ether, beispielsweise Ethylglycidylether, Allylglycidylether und dergleichen. Derartige Polymere sind von Zeon Chemicals, Inc. erhältlich.
Bevorzugte Epihalohydrin-Polymere sind Copolymere mit Alkylenoxiden, insbesondere Ethylen- und Propylenoxiden.
Die Harzkomponente weist ferner ein isolierendes Polymer mit einem tan δ von weniger als eins auf. Geeignete Polymere sind Silikon, EPM oder EPDM und Hydrocarbon-Gummis. Geeignete Silikone sind Silikone, die bei Zimmertemperatur flüssig sind, und Gummi-Silikone; Gummi-Silikone werden wegen der leichten Mischbarkeit und Verarbeitbarkeit bevorzugt; meist bevorzugt sind die Gummi-Silikone mit einem Durometer von ungefähr 30.
Im Handel erhältliche Silikon-Elastomere sind die flüssigen Silikone, die als Dow Corning DC 10000 und dergleichen erhältlich sind, und Gummi-Silikone, die im Handel als Elastosil® R300130 von Wacker Silicones Corporation und Silastic® GP31 von Dow Corning erhältlich sind, und dergleichen.
Diese Zusammensetzung erzeugt ein nicht-klebriges konformes Feldsteuermaterial 20 mit:
a) ungefähr 100 Teile einer Harzkomponente mit
1) ungefähr 20% bis ungefähr 80% eines Ephalohydrin-Polymers, und
2) dementsprechend ungefähr 80% bis ungefähr 20% eines isolierenden Polymers mit einem tan δ von weniger als eins,
b) ungefähr 8 bis 200 Teile eines Füllstoffs, ausgewählt aus der Gruppe, die Bariumtitanat und hydriertes Aluminiumsilikat umfaßt, und
c) 0 bis 30 Teile eines Plastifizierers.
Bevorzugte nicht-klebrige Feldsteuermaterialien weisen auf:
a) ungefähr 100 Teile einer Harzkomponente mit
1) ungefähr 20% bis ungefähr 80% eines Ephalohydrin-Polymers, und
2) dementsprechend ungefähr 80% bis ungefähr 20% eines Silikon- Polymers mit einem tan 6 von weniger als eins,
b) ungefähr 8 bis 200 Teile Bariumtitanat, und
c) 0 bis 30 Teile eines Plastifizierers.
Wie zuvor erwähnt, tritt die stärkste Belastung eines vorbereiteten Kabels 22 am geschnittenen Ende der halbleitfähigen Isolierabschirmung 30 auf Die vorliegende Erfindung koordiniert zwei Komponenten, die auf der Basis ihrer Dielektrizitätskonstanten in spezifischen relativen Geometrien gehalten sind, um eine Feldsteuerung zu erreichen.
Das innere konforme Feldsteuermaterial 20 ist derart positioniert, daß es sich in beide Richtungen von der Schnittkante der Abschirmung 30 erstreckt, und es sollte eine Dicke aufweisen, die ausreicht, die radiale Stufe von der Außenfläche der Kabelisolierung 28 zur Außenfläche der Abschirmung 30 auszufüllen. Das Feldsteuerrohr 18 bedeckt das konforme Feldsteuermaterial 20 und erstreckt sich über das konforme Feldsteuermaterial 20 hinaus in beide Richtungen von der Kante der Abschirmung 30.
Die maximale interne elektrische Belastung an der Kabelisolierung 28 wird primär durch die Dielektrizitätskonstante des konformen Feldsteuermaterials 30 beeinflußt. Das Verhältnis zum Vorhersagen der maximalen Belastung ist:
S(internes Maximum) = (V/(R 1n (R/r))) A
wobei:
A = 1,69 - 1,63 · 10&supmin;² &epsi;p;
V die angelegte Spannung ist;
R der Außenradius der Kabelisolierung ist;
r der Innenradius der Kabelisolierung ist; und
&epsi;p die Dielektrizitätskonstante des konformen Feldsteuermaterials ist.
Die Dielektrizitätskonstante des konformen Feldsteuermaterials muß groß genug sein, um dessen Durchschlag bei der maximalen Netzfrequenzspannung, der das Kabel und der zugehörige Abschluß widerstehen können muß, zu vermeiden und um so den erforderliche Spannungsnennwert entsprechend Industrienormtests zu erreichen. Die Durchschlagsstärke für getestete konforme Feldsteuermaterialien betrug ungefähr 11800 V/mm. Die Mindestwerte für die Dielektrizitätskonstante des konformen Feldsteuermaterials bei ausgewählten Spannungspegeln sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt:
Wie ersichtlich, sollte die Dielektrizitätskonstante des konformen Feldsteuermaterials wenigstens ungefähr 16 betragen. Da der häufigste Spannungsbereich 15 bis 69 kV beträgt, ist der bevorzugte Wert der Dielektrizitätskonstanten größer als 22, und höchst bevorzugt größer als 25.
Die maximale elektrische Belastung entlang der Außenfläche der Abschlußhülle 12 wird durch zahlreiche Parameter beeinflußt. Die Beziehung zum Vorhersagen der maximalen Belastung ist:
Sexternes Maximum (V/(R 1n (R/r))) B
wobei:
B = 0,585 + 1,76 · 10&supmin;³ Ep - 2,43 · 10&supmin;³ &epsi;t
+ 7,32 · 10&supmin;&sup5; lp - 4,45 · 10&supmin;² tt
- 3,39 · 10&supmin;² tp - 4,45 · 10&supmin;&sup5; &epsi;plp
wobei:
&epsi;p die absolute Dielektrizitätskonstante des konformen Feldsteuermaterials ist;
&epsi;t die absolute Dielektrizitätskonstante des Feldsteuerrohres angibt;
lp die Länge des konformen Feldsteuermaterials über der Kabelisolierung in Millimetern angibt;
tt die Dicke des Feldsteuerrohres in Millimetern bezeichnet; und
tp die Dicke des konformen Feldsteuermaterials in Millimetern angibt.
Bei dieser Beziehung wird eine Dicke der Abschlußhülle 12 von ungefähr 2 mm angenommen. Diese Dicke ist die dünnste, die einem Spannungsdurchschlag durch die Hülle 12 widerstehen kann, um so Material zu sparen. Eine größere Dicke der Hülle 12 reduziert ferner die Belastung an der Außenfläche der Hülle 12.
Die maximalen zulässigen externen Belastungen S müssen unter einem Niveau liegen, das einen elektrischen Luft-Durchschlag unter Impulsbedingungen verursachen würde. Die Impulsdurchschlagsstärke für Abschlüsse liegt zwischen ungefähr 3000 und 9200 Volt/mm. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel sollte die Belastung bei den erforderlichen Impulspegeln auf ungefähr 3150 Volt/mm halten. Dieser Faktor ermöglicht das Berechnen einer maximalen Menge B. Die maximalen zulässigen Werte von B bei den relevanten Spannungen sind in der nachstehenden Tabelle aufgelistet:
Aus der obigen Beziehung für B ist ersichtlich, daß Erhöhungen der Dielektrizitätskonstanten des konformen Feldsteuermaterials 20 und der Länge des konformen Feldsteuermaterials 20 zu einer Erhöhung der Belastung an der Außenfläche der Hülle 12 führen können, obwohl dies ein wenig durch den letzten Term der Beziehung für B kompensiert wird, woraus ersichtlich ist, daß das Produkt der Dielektrizitätskonstanten und der Länge des konformen Feldsteuermaterials 20 zu einer Verringerung der Belastung führen kann. Erhöhungen der Dielektrizitätskonstanten und der Dicke der Feldsteuerrohres 18 können beide zu einer Verringerung der Belastung an der Außenfläche der Hülle 12 führen, und dies in erheblichem Maße. Wie zuvor erörtert, verringert eine größere Dicke der Abschlußhülle 12 auch die Belastung an der Außenfläche der Hülle 12. Diese Dicke wird jedoch auf dem zum Verhindern eines Durchschlags an der Hülle 12 selbst erforderlichen Minimum gehalten, ungefähr 2 mm, da das Silikon, aus dem die Hülle besteht, relativ kostspielig ist.
In der Praxis wird bevorzugt, daß die Dicke des konformen Feldsteuermaterials 20 wenigstens 1 mm, höchst vorzugsweise zwischen 2 und 3 mm, beträgt, um zu gewährleisten, daß das Material 20 die Stufe am geschnittenen Ende der Abschirmung 30 vollständig ausfüllt. Die Länge des konformen Materials 20 beträgt wenigstens 10 mm und vorzugsweise 25 bis 50 mm entlang der Kabelisolierung 28, darüber hinaus wird bevorzugt, daß das konforme material sich um ungefähr 10 mm auf der Kabelabschirmung 30 erstreckt, um eine enge Anlage mit der Abschirmung 30 zu gewährleisten, obwohl diese Erstreckung nicht notwendig ist, solange ein Kontakt zwischen dem konformen Feldsteuermaterial 20 und der Kabelabschirmung 30 besteht.
Das Feldsteuerrohr 18 ist vorzugsweise ungefähr 60 mm lang, wobei sich herausgestellt hat, daß eine größere Länge keine weitere Auswirkung bei Dielektrizitätskonstanten des Rohres 18 von weniger als S0 hat. Das Rohr 18 sollte sich nicht über das geschnittene Ende der Kabelisolierung 28 hinaus erstrecken und sollte sich nicht über die Schnittstelle weiterer, über der Kabelabschirmung 30 liegenden Schichten (beispielsweise einer Metallabschirmung) erstrecken. Die Dicke des Rohres 18 beträgt vorzugsweise ungefähr wenigstens 1 mm und höchst vorzugsweise zwischen 2 und 3 mm.
Die Manipulation dieser verschiedenen Parameter ermöglicht beispielsweise die Vorhersage der nötigen Dielektrizitätskonstanten des Feldsteuerrohres 18, die auf der Basis der gegebenen Abmessungen zu bestimmen ist, oder sie ermöglicht die Vorhersage der Abmessungen, welche die beiden Feldsteuerkomponenten für bestimmte Dielektrizitätskonstanten des Materials annehmen müssen.
Die Verwendung des zuvor beschriebenen Zwei-Komponenten-Feldsteuersystems, bestehend aus dem konformen Feldsteuermaterials 20 und dem Feldsteuerrohr 18 verbessert in hohem Maße die Feldsteuerung gegenüber vergangenen Ansätzen, und ermöglicht so entweder eine verbesserte elektrische Leistungsfähigkeit bei einer gegebenen Abschlußlänge oder ermöglicht eine Verringerung der Abschlußlänge (ungefähr 40% der bekannten Vorrichtung) auf einem bestimmten Leistungsniveau. Selbstverständlich können diese Vorteile kombiniert werden, um einen etwas kürzeren Abschluß mit verbesserter elektrischer Leistungsfähigkeit zu erzielen. Da sämtliche Komponenten auf den Kern 14 der Abschlußanordnung 10 aufgebracht sein können, erfolgt das Applizieren der Komponenten in einem einzigen Schritt und ist daher wirtschaftlich und einfach.

Claims

1. Abschluß eines elektrischen Stromkabels mit einem inneren Leiter (26), einer den Leiter (26) umgebenden elektrischen Isolierung (28) und einer die Isolierung umgebenden halbleitfähigen Abschirmung (30), wobei die Abschirmung (30) auf eine vorbestimmte Länge entfernt ist und die Isolierung (28) auf eine geringere vorbestimmte Länge entfernt ist, um den Leiter (26) freizulegen, wobei der Abschluß aufweist:

eine Schicht aus konformem Feldsteuermaterial (20) mit relativ hoher absoluter Dielektrizitätskonstante, die in Kontakt mit dem Ende der Kabelabschirmung (30) angeordnet ist und sich entlang der Kabelisolierung (28) erstreckt;

ein über dem konformen Feldsteuermaterial (20) angeordnetes polymeres Feldsteuerrohr (18); und

eine über dem Feldsteuerrohr (18) angeordnete polymere elektrisch isolierende Schicht (12);

dadurch gekennzeichnet, daß

die absolute Dielektrizitätskonstante &epsi;p des konformen Feldsteuermaterials (20) wenigstens ungefähr den Wert 16 hat, und wobei die Länge Lp des konformen Feldsteuermaterials (20) über der Kabelisolierung (28), die Dicke tp des konformen Feldsteuermaterials (20) und die Dicke tt des Feldsteuerrohres (18) durch die folgende Gleichung definiert sind, wobei B kleiner als ungefähr 0,56 ist:

B = 0,585 + 1,76 · 10&supmin;³ &epsi;p - 2,43 · 10&supmin;³ &epsi;t

+ 7,32 · 10&supmin;&sup5; lp - 4,45 · 10&supmin;² tt

- 3,39 · 10&supmin;² tp - 4,45 x 10&supmin;&sup5; &epsi;p lp

wobei:

&epsi;p die absolute Dielektrizitätskonstante des konformen Feldsteuermaterials ist;

&epsi;t die absolute Dielektrizitätskonstante des Feldsteuerrohres angibt;

lp die Länge des konformen Feldsteuermaterials über der Kabelisolierung in Millimetern angibt;

tt die Dicke des Feldsteuerrohres in Millimetern bezeichnet; und

tp die Dicke des konformen Feldsteuermaterials in Millimetern angibt.