DE69022071T2 - Kabelverbinder. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Kabelverbinder und insbesondere einen Verbinder zum Verbinden eines elektrischen Hochspannungsversorgungskabels mit einer elektrischen Hochspannungs- Vorrichtung, wie z.B. einem Transformator oder einer Schaltanlage. Mit "Hochspannung" ist eine Spannung von mehr als 1 kV gemeint, die typischerweise im Bereich von 10 kV bis 36 kV liegen kann.
• Für diesen Zweck geeignete Kabelverbinder sind in der EP-A-0 225 190 und EP-A-0 139 483 offenbart, deren gesamter Inhalt durch diesen Bezug hier einbezogen wird. In der EP-A-0 225 190 ist eine Kabelverbindungsanordnung offenbart, bei der ein Ende des Kabels vollständig abgeschlossen ist und der Verbinder zur formschlüssigen Aufnahme des abgeschlossenen Kabels angeordnet ist. Dann sichert ein Anschluß einen leitfähigen Kabelschuh des abgeschlossenen Kabels an einem Kontaktelement, das innerhalb des isolierenden Körpers des Verbinders gehalten ist. Der Verbinder geinäß der EP-A-0 139 483, dessen elektrisches Kontaktelement vollständig innerhalb des isolierenden Körpers enthalten ist, nimmt außerdem das Kabelende, das nicht vollständig abgeschlossen sein muß, in einem wärmerückstellbaren Durchgang auf.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Kabelverbinder anzugeben.
• Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Hochspannungskabelverbinder mit einem elektrisch isolierenden und im wesentlichen kriechstromfesten Körper mit vier Buchsen vorgesehen, die sich in den Körper erstrecken, wobei eine erste Buchse zur Aufnahme einer Durchführung einer elektrischen Hochspannungsvorrichtung angeordnet ist, eine zweite Buchse zur Aufnahme eines Steckers angeordnet ist, eine dritte Buchse zur Aufnahme des einen Endes eines elektrischen Hochspannungsversorgungskabels angeordnet ist und eine vierte Buchse zur Aufnahme eines Überspannungsschutzes angeordnet ist; wobei sich die dritte und vierte Buchse ineinander öffnen, so daß das eine Ende des Kabels und das eine Ende des Überspannungsschutzes innerhalb des isolierenden Körpers elektrisch miteinander verbunden werden können; und wobei sich die dritte und die vierte Buchse in die zweite Buchse öffnen, um dadurch bei Abwesenheit des Steckers den Zugang durch die zweite Buchse zu den einen Enden des Kabels und des Überspannungsschutzes zur Verbindung miteinander und, im Betrieb, mit einem Anschluß der Durchftihrung der elektrischen Vorrichtung zu ermöglichen.
• Es besteht ein immer stärkerer Wunsch, für Hochspannungssysteme einen Schutz gegen Überspannungsstöße bereitzustellen, die beispielsweise durch einen Kurzschluß oder Blitzschlag hervorgerufen werden, und Überspannungsschutzeinrichtungen (oder Stoßspannungsableiter) werden dafür verwendet. Die Überspannungsschutzeinrichtungen sind normalerweise nicht leitend, aber ihre Nennwerte sind für ein gegebenes Hochspannungssystem so ausgewählt, daß sie leitend werden, wenn eine Spannnung über einem gegebenen Wert auftritt, und den Fehlerstrom sicher zur Erde ableiten, ehe das System in irgendeiner Weise beschädigt wird. Dann kehrt der Überspannungsschutz in seinen nicht leitenden Zustand zurück. Die wirksame Komponente eines Überspannungsschutzes kann eine nichtlineare Widerstandsanordnung aufweisen, die aus einer Vielzahl, d.h. zwei oder mehreren, Ende an Ende gestapelten Metalloxidvaristorblöcken, z.B. Zinkoxidvaristorblöcken, gebildet ist, die an jedem Ende zur Bildung eines Paares von Elektroden eine Platte oder ein anderes leitfähiges Element besitzen. Die Widerstands- und Elektrodenanordnung ist innerhalb eines Gehäuses angebracht und wird von diesem gehalten, wobei das Gehäuse aus einem kriechstromfesten, isolierenden Polymermaterial oder aus Porzellan ausgebildet sein kann. Unter einem "kriechstromfesten Material" ist ein Material zu verstehen, das gegen die Bildung von Kohlenstoffpfaden beständig ist und den Anforderungen des ASTM-Tests D2303 "Inclined Plane" genügt. Die Außenfläche des Überspannungsschutzes kann gekrümmt und/oder aufgeweitet gestaltet sein, um die elektrische Leistungsfähigkeit zu verbessern, insbesondere bei ungünstigen Umgebungsbedingungen, wie Salz, Säuren und Feuchtigkeit. Die vorliegende Erfindung sieht damit einen Überspannungsschutz für ein Hochspannungssystem auf besonders zweckmäßige Weise vor, indem die Merkmale des Kabelverbinders und des Überspannungsableiters in einer einzigen kompakten Einheit kombiniert sind.
• Der Isolierkörper des Verbinders weist bevorzugt eine elektrische Kontakteinrichtung auf, die im Betrieb, d.h. wenn ein Kabel und ein Überspannungsschutz in dem Verbinder angebracht sind und der Verbinder an der elektrischen Vorrichtung angebracht ist, so angeordnet ist, daß der elektrische Kontakt einerseits mit dem Anschluß der Durchführung der elektrischen Vorrichtung und andererseits mit dem einen Ende des Kabels und des Überspannungsschutzes hergestellt ist. Die Kontakteinrichtung kann zweckmäßigerweise einen ersten langgestreckten Bereich, der ein Stift oder eine Buchse sein kann und sich frei in die erste Buchse erstreckt, einen zweiten langgestreckten Bereich, der sich frei in die zweite Buchse erstreckt, sowie einen Zwischenbereich aufweisen, der von dem Isolierkörper des Verbinders mechanisch festgehalten wird. Der erste und der zweite langgestreckte Bereich erstrecken sich bevorzugt frei in ihre jeweiligen Buchsen, d.h. ohne mit den Wänden dieser Buchsen in Kontakt zu gelangen, und sie sind darin vorteilhaft axial ausgerichtet. Sind der Überspannungsschutz und das Kabel am Verbinder eingepaßt, dann erstrecken sie sich bevorzugt abdichtend durch ihre jeweiligen Buchsen in dem Isolierkörper und sind mit dem zweiten Bereich des elektrischen Kontaktelements innerhalb der zweiten Buchse verbunden. Der Stecker ist vorteilhaft abdichtend in die zweite Buchse eingepaßt und kann das freie Ende des zweiten Bereichs des Kontaktelements aufnehmen und mechanisch stützen. Der Stecker kann mit einem kapazitiven Testpunkt zur Bestimmung der an das Kontaktelement angelegten Spannung versehen sein, der von außerhalb des Verbinders zugänglich ist, wenn der Stecker darin angebracht ist.
• Eine besonders kompakte Ausgestaltung des Verbinders läßt sich erhalten, wenn die erste und die zweite Buchse im wesentlichen axial miteinander ausgerichtet sind und die dritte und die vierte Buchse sich im wesentlichen in derselben Ebene quer dazu sowie zu derselben Seite der ersten und zweiten Buchse erstrecken. Damit läßt sich der Abstand zwischen der Durchführung der elektrischen Vorrichtung und dein Stecker minimieren, während nicht nur die Verbindung des Kabels, sondern auch die Anwesenheit des Überspannungsschutzes berücksichtigt werden. Eine solche Ausgestaltung ist besonders nützlich, wenn der Verbinder und insbeondere drei angrenzende Verbinder eines Dreiphasensystems innerhalb eines Schranks angebracht werden sollen, der entweder so klein wie möglich sein soll oder ein bestehender Schrank ist, der ursprünglich nicht für ein System mit einem Überspannungsschutz ausgelegt war.
• Das Kabel kann so in den Verbinder eingepaßt sein, wie dies in der EP-A-0 225 190 oder in der EP-A-0 139 483 offenbart ist. Bei Verwendung der ersteren Anordnung erstreckt sich das eine Ende des elektrischen Kabels abdichtend durch die dritte Buchse in den Isolierkörper, ein äußerer Isoliermantel des Kabels ist entfernt worden, um eine elektrische Abschirmung des Kabels freizulegen, die Abschirmung ist entfernt worden, um die Primärisolierung des Kabels freizulegen, und die Primärisolierung ist entfernt worden, um einen Leiter des Kabels freizulegen, und das Kabel ist mit einem Material zur Steuerung der elektrischen Belastung, das sich über das freigelegte Ende der Abschirmung und wenigstens entlang eines Teils der Primärisolierung erstreckt, sowie mit einem elektrischen Isoliermaterial abgeschlossen, das sich in dichter Anpassung über die Kabelabschirmung und über das Material zur Belastungssteuerung erstreckt.
• Im allgemeinen können die Buchsen, aber insbesondere die dritte und/oder die vierte Buchse zur formschlüssigen Aufnahme des zugeordneten Bauteils angeordnet sein. Bei einer alternativen Anordnung können eine oder mehrere der Buchsen bevorzugt durch Aufbringen von Wärme rückstellbar sein, um eine abdichtende Anpassung an das zugeordnete Bauteil zu erzielen. Ein Beispiel der Heißversiegelung eines Kabels in einen Verbinder ist in der EP-A-0 139 483 gezeigt.
• Der gesamte Überspannungsschutz kann zwar abgesehen von seinem Erdanschluß in der vierten Buchse eingeschlossen sein; es wird aber ins Auge gefaßt, daß der Körper des Überspannungsschutzes außerhalb des Verbinders bleiben kann und daß ein sich von dem einen Ende erstreckender Anschluß durch die vierte Buchse eingeführt wird, um die erforderliche elektrische Verbindung herzustellen.
• Nachstehend wird beispielhaft ein Verbinder gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben; darin zeigen
• Fig. 1 den Verbinder in einer Schnittansicht mit einem darin angebrachten Kabel und einem Überspannungsschutz; und
• Fig. 2 Einzelheiten eines Verbindungsansatzes.
• Unter Bezugnahme auf die Zeichnung besitzt der Verbinder einen isolierenden, kriechstromfesten Körper 2 aus Kunststoffmaterial, wie z.B. EPDM. Der Körper 2 weist eine erste Buchse 4 auf, die nach innen verjüngt und kegelstumpfförmig ausgestaltet ist. Eine zweite Buchse 6 des Körpers 2 weist die gleiche Ausgestaltung auf und ist mit der Buchse 4 axial ausgerichtet. Eine dritte Buchse 8 mit kreisförinigem Querschnitt führt senkrecht zu den Buchsen 4 und 6 in den Verbinderkörper 2 und öffnet sich in die Buchse 6. Eine vierte Buchse 10 mit kreisförmigem Querschnitt führt ebenfalls senkrecht zu der ersten und der zweiten Buchse 4, 6 in derselben Ebene und in derselben allgemeinen Richtung wie die Buchse 8 in den Verbinderkörper 2.
• Eine ringförmige Metallkontaktscheibe 12, z.B. aus Messing oder Kupfer, wird in einer Ausnehmung des Isolierkörpers 2 am Übergang der ersten und zweiten Buchse 4, 6 gehalten und nimmt über Schraubgewinde einen leitenden Kontakstift 14 darin auf, so daß sich ein erster Bereich 16 des Stifts axial in die erste Buchse 4 und ein zweiter Bereich 18 des Stifts in die zweite Buchse 6 erstrecken.
• Ein 15 kV - Kabel 20, das vollständig abgeschlossen ist und eine äußere Hülse 22 aus einem wärmerückstellbaren, isolierenden, kriechstromfesten Polymerrohrmaterial und am Ende einen Metallverbindungsansatz 24 besitzt (vgl. auch Fig. 2), ist abdichtend formschlüssig in der Buchse 8 so aufgenommen, daß der Ansatz 24 um den Kontaktstift 14 angrenzend an die Kontaktscheibe 12 angeordnet ist. Der Ansatz 24 wird dann mittels einer Mutter 25 und einer Federscheibe in seiner Position gesichert, wobei der Zugang dafür über die Buchse 6 erhalten wird.
• Ein Überspannungsschutz 26 besitzt ein isolierendes kriechstromfestes Gehäuse 28 und ist an dem einen Ende durch einen isolierten Stab 30 mit einem Verbindungsansatz 32 (vgl. auch Fig. 2) an dessen freiem Ende und an dem anderen Ende durch einen Erdungsbolzen 35 abgeschlossen. Der Stab 30 ist formschlüssig abdichtend in die Buchse 10 so eingeführt, daß der Ansatz 32 um den Kontaktstift 14 angrenzend an die Kabelverriegelungsmutter 25 angeordnet ist. Der Ansatz 32 wird dann durch eine weitere Mutter 34 und eine Federscheibe in seiner Position gesichert.
• Ein rückseitiger Stecker 36 aus isolierendem Kunststoffmaterial wird dann formschlüssig abdichtend in die Buchse 6 eingeführt. Der Stecker 36 besitzt einen Metalleinsatz 38, der das freie Ende des zweiten Bereichs 18 des Kontaktstiftes 14 gleitend aufnimmt. Damit ist der Stift 14 mit den daran gesicherten Kabel- und Überspannungsschutzansätzen 24, 32 fest in dem Verbinder an zwei Positionen entlang seiner Länge angebracht.
• Der Verbinderkörper 2 wird an einer (nicht gezeigten) elektrischen Vorrichtung, wie z.B. einem Transformator oder einer Schaltanlage angebracht, indem man eine isolierende Durchführung 40 der Vorrichtung abdichtend in die Buchse 4 einsteckt. Diese Aktion bewirkt, daß der erste Bereich 16 des Kontaktstiftes 14 mit einem leitenden Anschluß 42 der elektrischen Vorrichtung in Eingriff gelangt, der sich durch die Durchführung 40 erstreckt.
• Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß eine sehr kompakte Anordnung erhalten werden kann, die sich bequem innerhalb der Grenzen bestehender Schränke für Kabelabschlüsse anbringen läßt, da der isolierende Verbinderkörper 2, das Kabel 20 und der Überspannungsschutz 26 im wesentlichen in derselben Ebene liegen und sich der Überspannungsschutz 26 nur um einen vergleichsweise kleinen Betrag in Längsrichtung über den rückseitigen Stecker 36 hinauserstreckt.
• Es ist klar, daß dann, wenn am Anschluß 42 der elektrischen Vorrichtung oder an dem Leiter des Kabels 20 (der mit seinem Ansatz 24 verbunden ist) irgendeine bedeutsame Überspannung auftritt, der resultierende Strom durch den Überspannungsschutz 26 an seinem Bolzen 35 zur Erde kurzgeschlossen wird.

Claims (10)

1. Hochspannungskabelverbinder mit einem elektrisch isolierenden und im wesentlichen kriechstromfesten Körper mit vier Buchsen, die sich in den Körper erstrecken;

wobei eine erste Buchse zur Aufnahme einer Durchführung einer elektrischen Hochspannungsvorrichtung angeordnet ist, eine zweite Buchse zur Aufnahme eines Steckers angeordnet ist, eine dritte Buchse zur Aufnahme des einen Endes eines elektrischen Hochspannungsversorgungskabels angeordnet ist und eine vierte Buchse zur Aufnahme eines Überspannungsschutzes angeordnet ist;

wobei sich die dritte und vierte Buchse ineinanderöffnen, so daß das eine Ende des Kabels und das eine Ende des Überspannungsschutzes innerhalb des isolierenden Körpers elektrisch miteinander verbunden werden können;

und wobei sich die dritte und die vierte Buchse in die zweite Buchse öffnen, um dadurch bei Abwesenheit des Steckers den Zugang durch die zweite Buchse zu den einen Enden des Kabels und des Überspannungsschutzes zur Verbindung miteinander und, im Betrieb, mit einem Anschluß der Durchführung der elektrischen Vorrichtung zu ermöglichen.

2. Verbinder nach Anspruch 1, der eine in seinem Isolierkörper angebrachte elektrische Kontakteinrichtung aufweist, wobei die Kontakteinrichtung im Betrieb so angeordnet ist, daß sie einen elektrischen Kontakt mit dem Anschluß der Durchführung der elektrischen Vorrichtung und dem einen Ende des Kabels und des Überspannungsschutzes herstellt.

3. Verbinder nach Anspruch 2, wobei die elektrische Kontakteinrichtung einen ersten langgestreckten Bereich, der sich frei in die erste Buchse erstreckt, einen zweiten langgestreckten Bereich, der sich frei in die zweite Buchse erstreckt, sowie einen Zwischenbereich aufweist, der von dem Isolierkörper des Verbinders mechanisch zurückgehalten wird.

4. Verbinder nach Anspruch 2 oder 3, der einen Überspannungsschutz aufweist, wobei das eine Ende des Überspannungsschutzes sich abdichtend durch die vierte Buchse in den Isolierkörper erstreckt und mit der elektrischen Kontakteinrichtung verbunden ist.

5. Verbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das eine Ende eines elektrischen Kabels sich abdichtend durch die dritte Buchse in den Isolierkörper erstreckt und mit der elektrischen Kontakteinrichtung verbunden ist.

6. Verbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 5, mit einem Stecker, der abdichtend in die zweite Buchse eingeführt ist und ein Ende der elektrischen Kontakt einrichtung aufnimmt.

7. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite Buchse im wesentlichen axial miteinander ausgerichtet sind, und wobei sich die dritte und die vierte Buchse im wesentlichen in derselben Ebene quer dazu erstrecken.

8. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dritte und/oder die vierte Buchse zur formschlüssigen Aufnahme des Kabels bzw. des Überspannungsschutzes angeordnet sind.

9. Verbinder nach Anspruch 8, wobei das eine Ende eines elektrischen Kabels sich abdichtend durch die dritte Buchse in den Isolierkörper erstreckt;

wobei ein äußerer Isoliermantel des Kabels entfernt worden ist, um eine elektrische Abschirmung des Kabels freizulegen, die Abschirmung entfernt worden ist, um die Primärisolierung des Kabels freizulegen, und die Primärisolierung entfernt worden ist, um einen Leiter des Kabels freizulegen;

wobei das Kabel mit einem Material zur Kontrolle der elektrischen Belastung, das sich über das freigelegte Ende der Abschirmung und wenigstens entlang eines Teils der Primärisolierung erstreckt, sowie mit einem elektrischen Isoliermaterial abgeschlossen ist, das sich in dichter Anpassung über die Kabelabschirmung und über das Material zur Belastungskontrolle erstreckt;

und wobei die dritte Buchse zur formschlüssigen Aufnahme des abgeschlossenen Kabels angeordnet ist.

10. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die dritte und/oder die vierte Buchse, bevorzugt durch Wärme, auf das Kabel bzw. den Überspannungsschutz rückstellbar sind.