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Abschluß für polyäthylenisolierte Hochspannungskabel Die Erfindung
betrifft einen Abschluß für polyäthylenisolierte Hochspannungskabel mit metallischer
Ab-
schirmung und äußerem Is-oliermantel und ist durch eine Hülle aus einem
ohne Wärmezufuhr erhärtenden Isolierstoff von hoher elektrischer Festigkeit gekennzeichnet,
die wenigstens von der Kabel- bis zur Mantelisolation reicht und die zwischenliegenden
Kabelteile festhaftend einschließt.
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Die Isolierung von Hochspannungskabeln mit Polyäthylen an Stelle des
üblichen mit Compound oder Öl
imprägnierten Papiers hat den Vorteil, daß das
Isoliermaterial keine bei Betriebstemperaturen des Kabels flüssigen Bestandteile
enthält. Derartige Kabel können also in Gegenden mit starken Höhenunterschieden
verlegt werden, ohne daß ein Wandern des Isolierstoffes eintritt. Man vermeidet
so die gefährlichen hydrostatischen Drücke im Innern des Kabels sowie das stellenweise
Austrocknen der Isolation. Kabel mit Polyäthylenisolation besitzen außerdem ausgezeichnete
elektrische Eigenschaften und sind unempfindlich gegen Feuchtigkeit. Man benötigt
deshalb bei diesen Kabeln nicht mehr die schweren und teuren Endverschlußmuffen
der papierisolierten Hochspannungskabel. Dies ist auch bei gummiisolierten Kabeln
der Fall, die für kurze, flexible Verbindungen, besonders auf Montageplätzen, verwendet
werden. Für solche Gummikabel sind Kabelendverschlüsse vorgeschlagen worden, die
aus gieß- und härtbarem Kunstharz hergestellt werden, das in eine nach dem Aushärten
wieder abgenommene Gußforin gebracht wird. Das verwendete Gießharz benötigt jedoch
zum Härten die Zufuhr von Wärme und dies während 1 bis 2 Tagen, was bei einer
Montage sehr störend ist. Auch besitzen diese Gummikabel über dem metallischen Schirm
keinen Isoliermantel und somit eine ungünstige Verteilung des elektrischen Feldes.
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Nach Bekanntwerden der kalthärtenden Kunstharze wurde auch vorgeschlagen,
Kabelabschlüsse für Röntgenanlagen und Fernsehempfänger aus diesen Harzen herzustellen.
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Es ist auch versucht worden, bei polyäthylenisolierten Hochspannungskabeln
mit metallischer Abschirmung ganz auf Kabelendverschlüsse zu verzichten und die
Abschirmung in einem Ablenker auslaufen zu lassen und diesen genügend entfernt vom
Ende des Leiters zu halten. Diese Versuche schlugen jedoch fehl, da sich auf dem
hochisolierenden Polyäthylen Ladungsansammlungen bilden, die das Feldbild verzerren
und zu Gleitentladungen führen, die das Isolierinaterial mit der Zeit zerstören
und Durchschläge hervorrufen.
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Die Erfindung hat den Zweck, bei polyäthylenisolierten Hochspannungskabeln
mit metallischer Ab-
schirmung und äußerem Isoliermantel einen Abschluß herzustellen,
der die vorgenannten Schwierigkeiten behebt und erlaubt, bei gedrängter Bauform
die erforderliche Spannungssicherheit zu gewährleisten.
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Ein gemäß der Erfindung ausgeführter Kabelabschluß unterliegt nicht
den durch Oberflächenentladungen hervorgerufenen schädlichen Wirkungen, da diese
- oft als Gleit- oder Büschelentladungen bezeichnet - infolge der
günstigen Ausbildungen des Feldbildes, in der Luft nur noch bei Spannungen, die
bedeutend höher als die Betriebsspannung sind, auftreten. Die Verbesserung des Feldbildes
wird durch die völlige Einbettung der Abschirmung bis zu den Kanten des Ablenkers
und durch die Abdeckung der Polyäthylenoberfläche erreicht. Versuche haben gezeigt,
daß für ein mit einem frei liegenden Ablenker versehenes polyäthylenisoliertes Kabel
für eine Betriebsspannung von 20 kV zwar eine Überschlagsspannung von
50 kV erreicht werden konnte, daß aber die Gleitentladungen schon bei
8 kV auftraten, und zwar praktisch unabhängig von der Länge des frei liegenden
Kabelendes. Bei Verwendung eines Kabelabschlusses nach der Erfindung treten dagegen
Gleitentladungen erst ab 40 kV auf.
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Der Abschluß nach der Erfindung kann einen Teil des freigelegten Leiters
einschließen sowie aJs Doppelkegel mit gemeinsamer Grundfläche ausgebildet sein.
Der Abschluß kann auch bis zum Ende der freigelegten
Kabelisolation
reichen. Zweckmäßig wird als Isolierstoff für den Abschluß Äthoxylinharz verwendet.
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In der Zeichnung sind neben einigen gebräuchlichen Kabelabschlüssen
Beispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
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Abb. 1 zeigt die einfachste Ausführungsform des Abschlusses
eines abgeschirmten Einleiterkabels, Abb. 2 das gleiche Kabel mit einem Metallring
am Ende der Abschirmung, Abb. 3 das gleiche Kabel mit einem Ablenker (Deflektor)
am Ende der Abschirmung.
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Diese drei Abbildungen veranschaulichen bereits bekannte Ausführungen
von Kabelabschlüssen, während die folgenden Abbildungen Abschlüsse entsprechend
der Erfindung darstellen.
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Abb. 4 zeigt das Kabel gemäß Abb. 1, bei dem das Ende der Abschirmung
mit Isolierstoff umkleidet ist, der die Form eines Zylinders aufweist; Abb.
5 das Kabel gemäß Abb. 2, bei dem das Ende der Abschirmung mit Isolierstoff
umkleidet ist, der die Form eines durch einen Zylinder verlängerten Kegels aufweist;
Abb. 6 das Kabel gemäß Abb. 3, bei dem das Ende der Abschirmung mit
Isolierstoff in Form eines Doppelkegels mit gemeinsamer Grundfläche umgeben ist;
Abb. 7 einen Kabelabschluß aus Isolierstoff, welcher eine Gruppe von Metallschirmen
umkleidet; Abb. 8 einen Abschluß für ein Dreileiterkabel, bei dem die Enden
der Abschirmungen der drei Leiter von einem gemeinsamen Abschlußkörper umkleidet
sind.
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In allen Abbildungen bezeichnet a den Leiter, b die Isolation,
c die Metallabschirmung, d den Schutzmantel aus Isolierstoff, e den Metallring
und f den Ablenker.
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Kabelabschlüsse gemäß der Erfindung können, den örtlichen Verhältnissen
und den Besonderheiten der -Anlage angepaßt, verschiedenartig ausgeführt werden.
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Dementsprechend kann der das Ende der Abschirmung umkleidende Abschluß
aus Isolierstoff g zylindrische Form, wie in Abb. 4 oder zylindrische Form
mit konischein Ansatz wie in Abb. 5 oder die Form eines Doppelkegels
1 mit gemeinsamer Grundfläche, wie in Abb. 6 dargestellt, aufweisen.
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Die Ausführung in Form eines Doppelkegels ist dann besonders angebracht,
wenn die Abschirmung in einem Metallring oder-einem zweckmäßig gestalteten Ablenker
endet. Die Form des Doppelkegels mit gemeinsamer Grundfläche kann auch dann gewählt
werden, wenn in der Isolierinasse i konzentrisch angeordnete Metallabschirmungen
j zur Steuerung des elektrischen Feldes angeordnet sind.
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Bei sämtlichen aufgezählten Ausführungsformen ist es wesentlich, daß
alle an das Ende der Abschirmung c angeschlossenen metallischen Teile vom Isolierstoff
des Abschlußkörpers umkleidet sind.
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Wenn der das Ende der Abschirmung umkleidende Abschluß die Gestalt
eines Doppelkegels aufweist, so befindet sich dessen größter Durchmesser in der
Nähe des Endes der Abschirmung e. Ist das Kabelende mit einem Ablenker
f ausgerüstet, so liegt der größte Durchmesser des Doppelkegels an jener
Stelle des Kabels, an der auch der Ablenker den größten Durchmesser aufweist.
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Normalerweise ist die der Abschirmung zugekehrte Seite des Doppelkegels
kürzer als die dem Leiter zugewandte Seite. Die Abmessungen des Doppelkegels richten
sich nach der Art des Kabels, insbesondere nach dessen Abmessungen, die ihrerseits
von der angelegten Spannung und der zu übertragenden Leistung bestimmt werden.
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Der größte Durchmesser des das Kabelende umschließenden Doppelkegels
aus Isolierstoff ist im allgemeinen nur einige Millimeter größer als der Durchmesser
der Abschirmung bzw. als der größte Durchmesser des die MetaHabschirinung abschließenden
Ringes oder Ablenkers. Die Länge des Doppelkonus wird normalerweise 4- bis 15mal
größer als der Durchmesser der Leiterisolation, das Längenverhältnis der beiden
Kegelteile 1 : 2 bis 1 : 6 gewählt. Es ist angebracht, bei diesen
Kegeln scharfe Kanten zu vermeiden.
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Der das Ende der Abschirmung umkleidende Abschluß umgibt die von der
Abschirmung befreite Isolation des Kabels entweder teilweise oder auf deren ganzer
Länge, oder er bedeckt sogar auch noch ein Stück des Leiters. Er endet am anderen
Ende auf dem Schutzmantel des Kabels.
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Bei Mehrleiterkabeln, insbesondere bei Dreileiterkabeln, entsprechend
Fig. 8 kann ein einziger Abschlußkörper k aus Isoherstoff die Enden
aller Ab-
schirmungen umfassen.
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Zweckmäßige Isoherstoffe sind Harze, die bei Zusatz eines Härtemittels
bei Raumtemperatur erstarren, vorzugsweise Äthoxylinharz. Diesen Harzen können Zusätze,
wie z. B. Porzellan- oder Quarzpulver, beigegeben werden, um ihre Wärmeleitfähigkeit
zu verbessern und ihren Ausdehnungskoeffizienten zu verringern.
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Bei einer Anwendung der Erfindung auf ein metallisch abgeschirmtes
Einleiterkabel mit Polyäthylenisolation und Schutzmantel aus Polyvinylchlorid wurden
folgende Abmessungen verwendet: Durchmesser des Leiters ....... 6,5 mm Durchmesser
der Isolation ...... 13 mm Durchmesser der Abschirmung . . 13,5 mm
Durchmesser des Mantels ...... 15 mm Größter Durchmesser des Ablenkers
32 mm Länge des Gienkers ........... 40 mm Länge des Doppelkegels
........ 180 mm Länge des oberen Kegels ....... 135 mm Länge des unteren
Kegels ...... 45 mm Größter Durchmesser des Doppelkegels ......................
42 mm Selbstverständlich ist es notwendig, daß der Isolierstoff nicht nur das Ende
der Abschirmung umkleidet, sondern auch gut auf der Kabelisolation haftet, da sonst
zwischen den beiden Dielektrika (Kabelisolation und Isolation des Abschlusses) Entladungen
auftreten können.
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Bei der Herstellung des Kabelabschlusses gemäß der Erfindung beginnt
man stets damit, den Leiter freizulegen, worauf man die Abschirmung und den Schutzmantel
auf eine bestimmte Länge zurücknimmt.
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Das bei Zimmertemperatur erhärtende Harz wird dann mit einem Härtemittel
vermischt und kalt in eine Gießforin gegossen, die nach Erhärtung der Masse abgenommen
wird.
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Die zur Herstellung des Kabelabschlusses benutzte Isoliermasse kann
beliebig gefärbt und mit Beschriftungen geeigneter Art versehen werden, aus denen
beispielsweise die Herkunft und die Kabeltype ersichtlich sind.