DE2231516C2 - Steckverbindung für ein Hochspannungskabel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steckverbindung für ein Hochspannungskabel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

's Eine derartige Steckverbindung ist aus der US-PS 35 42 986 bekannt Dort werden zwar bei einer Trennung der Steckverbindung unter Last schnell große Gasvolumina entwickelt die ein Ausblasen oder Löschen des Lichtbogens bewirken. Es besteht aber insbesondere bei den beengten Verhältnissen von unterirdischen Kabeiverbindungen eine gewisse Gefahr, daß die aus der Steckverbindung herausgeblasenen heißen, ionisierten Gase mit der Erdabschirmung in Kontakt kommen, die auf der äußeren Oberfläche der Steckverbindung befestigt ist und einen elektrischen Leitungsweg mit niedrigem Widerstand zwischen der Erdabschirmung und einem der stromführenden Kontaktstücke der getrennten Kabelenden herstellen. Dadurch kann sehr leicht ein Fehlerstrom von dem stromführenden Leiter des Systems nach Erde fließen. Dadurch kann sowohl eine Zerstörung verursacht werden als auch die Gefahr einer Verletzung eines Bedienenden entstehen, der die Steckverbindung manuell handhabt

Weiterhin war es bei bekannten Steckverbindungen infolge eines notwendigen, ausreichend großen Abstandes zwischen stromführenden Teilen der unterirdischen Hochspannungssteckverbindung zur Verhinderung eines Funkenüberschlags zwischen diesen Teilen notwendig, sie mit relativ großen Abmessungen zu fertigen. Daher war die Herstellung solcher Verbindungen recht kostspielig und ihre Handhabung bei der Installation und im späteren Betrieb relativ umständlich.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Hochspan-

nungssteckverbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, die kleine Abmessungen besitzt und trotzdem den Lichtbogenüberschlag zu geerdeten Teilen der

Steckverbindung bei deren Trennung verhindert. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im

Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß beim Trennen der Steckverbindung deren Kontaktstuckbohrung durch das Gasfangventil verschlossen und verhindert wird, daß heiße ionisierte Gase einen elektrischen Leitungsweg mit geringem Widerstand zwischen einem der beiden Kontaktstücke und einer Erdabschirmung ausbilden, welche auf der äußeren Oberfläche der Steckverbindung befestigt ist Die eingeschlossenen Gase kühlen sich dann ab und werden entionisiert so daß keine Gefahr für einen Überschlag besteht, wenn zu einem späteren Zeitpunkt wieder ein Kontaktstück eingeführt wird. Ferner wird durch die Ventilklappe das Innere der Steckverbindung gegen Verunreinigen und Feuchtigkeit geschützt

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert

F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht teilweise im Schnitt für eine Ausführungsform einer Steckverbindung mit einem Gasfangventil, und zwar im Zusammenwirken mit einem zweiten Kabelendstück.

Fig.2 zeigt eine geschnittene Seitenansicht im vergrößerten Maßstab von einem Ende der Steckverbindung für Trennung unter Last nach Fig. 1. Dieser Schnitt zeigt das Gasfangventil in seiner Schließstellung.

Fig.3 zeigt eine geschnittene Darufsicht längs der Ebene3-3in Fig.Z

Fig.4 zeigt eine Seitenschnittansicht von dem Gasfangventil in seiner Öffnungsstellung.

Fig.5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ventilsitzteils des Gasfangventils nach den F i g. 2 bis 4.

F i g. 6 ist eine perspektivische Ansicht der tellerförmigen Ventilklappe.

Fig.7 ist eine perspektivische Ansicht einer Feder zur Vorspannung der Ventilklappe gemäß Fig.6 in ihrer Schließstellung.

F ig. 1 zeigt eine Steckverbindung 1 für ein Hochspannungskabel, die ein langgestrecktes Isoliergehäuse 2 umfaßt, das aus irgendeinem der üblichen für Erdkabel bekannten Isoliermaterialien hergestellt sein kann. In einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch das Gehäuse 2 aus mit Peroxid ausgehärtetem elastomerem Material hergestellt Die Steckverbindung

1 weist einen Abschnitt 3 mit einer kegelstumpfförmigen äußeren Oberfläche auf, der mit einem eine dazu passende Oberfläche aufweisenden zweiten, bekannten Kabelverbindungsstück 4 zusammenarbeitet Die Steckverbindung 1 enthält ein Kontaktstück 5 in Form einer Vielzahl von federnden bogensegmentförmig gestalteten Fingern, weiche auf einem integralen Basisteil 5' gehalten sind. Selbstverständlich kann das Kontaktstück 5 irgendeine andere, ähnliche Form haben. Zusätzlich zu dem Kontaktstück 5 enthält die Steckverbi ndung 1 einen metallischen Zylinder 6 und einen länglichen Kupferleiter 7, die beide in F i g. 1 nur angedeutet sind. Der Zylinder 6 und der Leiter 7 bestehen aus Kupfer und stellen daher eine elektrische Verbindung zwischen einem Ende der Steckverbindung 1 und dem Kontaktstück 5 her. Das Kontaktstück 5 ist in geeigneter Weise in dem Isoliergehäuse 2 befestigt, so daß es mit einer Bohrung 8 in Verbindung steht, die in der Steckverbindung 1 so ausgebildet ist, daß sie sich vom ersten Ende 9 derselben um eine vorgegebene Stecke in das Gehäuse

2 hinein erstreckt

Der Einfachheit halber wird lediglich von einer Bohrung 8 gesprochen. Selbstverständlich ist jedoch jede Einrichtung geeignet welche einen Kanal durch das äußere Ende 9 des Gehäuses 2 in die Nachbarschaft des Kontaktstückes 5 bildet Um das Kontaktstück 5 in seiner Lage zu halten, ist es in einer isolierenden zylindrischen Buchse 10 befestigt, die im Innern der Bohrung 8 gleitend gehalten ist Mit anderen Worten, die Buchse 10 kann sich im Innern der Bohrung 8 frei hin- und herbewegen, um eine Verbindung unter Last herzustellen oder zu trennen. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Buchse 10 aus mit Kunstharz imprägnierter Glasfaser hergestellt welche in Form eines Hohlzylinders gewickelt ist Das Kontaktstück 5 kann mit den Innenwänden der Buchse 10 verklebt oder auf andere Weise daran befestigt sein. Die Wände der Bohrung 8 können von der Buchse 10 durch einen Metallzylinder 6a getrennt sein, der einen integralen verlängernden Bestandteil des einen größeren Durchmesser aufweisenden Zylinders 6 bilden kann.

Gemäß dem beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist benachbart zum äußersten Ende 9 des Gehäuses 2 in der Buchse 10 ein Gasfangventil 11 angebracht Das Gasfangventil 11 ist mit weiteren Einzelheiten aus den F i g. 2 und 4 ersichtlich. Das Ventil 11 bildet einen wirksamen Verschluß des Endes der Buchse 10 und damit der Bohrung 8, wenn es sich in seiner Schließstellung befindet Das Ventil 11 gestattet weiterhin das Eintreten eines beweglichen Kontaktstükkes 12, das am anderen Kabelende 4 befestigt ist, in die Buchse 10 und die Bohrung 8, wenn das Ventil 11 in seiner Öffnungsstellung ist Daher können die durch Erzeugung eines Lichtbogens zwischen dem Kontaktstück 5 und dem Kontaktstück 12 oder irgendeinem

is anderen Kontaktstück, das sich in der Bohrung 8 befindet gebildeten ionisierten Gase in der Bohrung zurückgehalten werden.

Vor der Erörterung der F i g. 2 wird darauf hingewiesen, daß das Kabelende 4 einen Stab 13 aus Gas ausscheidendem Isoliermaterial enthält welcher am äußeren Ende des Kontaktstückes 12 befestigt ist Die Spitze dieses Stabes 13 ist ebenfalls in F i g. 4 dargestellt, um die Beschreibung der Arbeitsweise des Gasfangventils 11 zu erleichtern.

Es folgt eine ausführliche Beschreibung des Gasfangventils 11 anhand der F i g. 2,3 und 4. Das Gasfangventil 11 weist einen Ventilsitzteil 14 auf, der in der Buchse 10 benachbart zum ersten Ende 9 des Gehäuses 2 (siehe F i g. 1) angeordnet ist Das Ventil 11 umfaßt ferner eine schwenkbar gehalterte Ventilklappe 15, die zwischen einer Schließstellung gemäß F i g. 2 und einer Öffnungsstellung gemäß F i g. 4 schwenkbar ist An sich sind die verschiedensten Arten von Materialien geeignet zur Herstellung der Einzelteile des Ventils 11. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen der Ventilsitzteil 14 und die schwenkbare Ventilklappe 15 aus thermoplastischen dielektrischen Materialien wie Polyamid, Holyacetat oder Polyacetat-Mischpolymerisat

Die Ventilklappe 15 ist auf einem Schwenkzapfen 16 gehaltert, der gemäß den Fig.2 bis 4 seitlich an der Ventilklappe 15 befestigt ist Wie am besten aus F i g. 6 ersichtlich ist, enthält die Ventilklappe 115 Teile 17 und 17', die so gestaltet sind, daß sie mindestens eine Öffnung 17a und 17a' bilden zur Aufnahme des Stiftes 16. Der Stift oder Zapfen 16 ist in öffnungen 18 und 18a gehaltert die gemäß Fig.5 in dem Ventilsitzteil 14 ausgebildet sind. Bei dieser Ausführungsform ist der Stift 16 aus Stahl hergestellt und ist frei drehbar sowohl

so bezüglich des Teils 15 als auch des Ventilsitzteiles 14.
Um eine Vorspannungskraft gegen die Ventilklappe

15 auszuüben und es ständig in ihre Schließstellung vorzuspannen, ist eine Feder 19 (s. F i g. 7) urn den Stift

16 herum und zwischen der Ventilklappe 15 um den Sitzteil 14 gemäß F i g. 2 bis 4 befestigt Hierfür können die verschiedensten Federeinrichtungen verwendet werden. In der bevorzugten Ausführungsform gehen jedoch relativ kurze Schenkel 20 und 20' (s. F i g. 7) von einem Ende der Feder aus und wirken mit einem kurzen Schenkelteil 21 zusammen, der sich von dem anderen Ende der Feder aus erstreckt, and diese Teile bilden zusammen eine entsprechende Vorspannung in Schließrichtung für die Ventilklappe 15. Wie am besten aus Fig.2 ersichtlich, steht der Schenkelteil 20' solange nid·* im Eingriff mit dem Mittelteil der Ventilklappe 15, bis diese teilweise in ihre Öffnungsstellung bewegt ist Die Schenkelteile 20 und 20' stehen jedloch ständig in Kontakt mit der Ecke der inneren Oberfläche der

Ventilklappe 15, so daß sie dieser eine kontinuierliche Vorspannung in Schließrichtung vermitteln. Während des Zusammenbaus wird die Feder 19 unter Spannung gebracht, indem eine Vorspannung der Schenkel 20 und 20' gegenüber der Ventilklappe 15 und des Schenkels 21 gegenüber dem Ventilsitzteil 14 gemäß F i g. 2 und 4 eingestellt wird.

Wichtig ist die Schließgeschwindigkeit der Ventilklappe 15. Es wurde gefunden, daß zur Erzielung optimaler Ergebnisse die Ventilklappe 15 sich unmittel- to bar nach dem Herausnehmen des Stabes 13 innerhalb eines Zeitraumes von etwa 2,5 Millisekunden um einen Winkel von 90° bewegen soll. Demgemäß sind das Gewicht der Ventilklappe 15, die Stärke der Feder 19 und die Reibung des Ventils selbst so einzurichten, daß dieses optimale Ergebnis erhalten wird. Selbstverständlich können in einigen Anwendungsfällen andere Schließgeschwindigkeiten erwünscht sein. Im allgemeinen erhält man jedoch die besten Ergebnisse, wenn die Ventilklappe 15 innerhalb von mindestens 5 Millisekunden nach dem Zeitpunkt geschlossen wird, in dem ein Stabkontakt oder ein Kontakt-Folgeteil an dem Ventil vorbei durch die öffnung im Ventilsitz 14 bewegt wird.

Neben der Bildung einer Halterung für das Gasfangventil 11 an ihrem äußeren Ende weist die Buchse 10 ein Stück Gas ausscheidendes, den Lichtbogen löschendes Material 10a auf, das die Form eines in der Buchse befestigten Hohlzylinders hat Dieses Gas ausscheidende Material wird wirksam, wenn ein Lichtbogen über dieses Material zwischen den Kontaktstücken 12 und 5 gezogen wird, um dann die den Bogen löschenden Gase freizusetzen. Jedes geeignete Material kann zur Herstellung des Stückes 10a verwendet werden. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jedoch ein Epoxidharz verwendet Es kann jedoch ein Stück aus Polyacetal-Mischpolymerisat, Polyacetal, mit Molybdändisulfid vermischtes Polyamid oder ein anderes Gas abgebendes dielektrisches Material in anderen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden.

Der Ventilsitzteil skml2 14 weist einen im wesentli- «o chen kreisringförmigen Lippenteil 14a auf, welcher einen nach innen ragenden, geschlitzten, zylindrischen Teil 146 bestitzt Dies ist am besten aus Fig.5 ersichtlich. Wie in den Fig.2 und 4 gezeigt, ist die Ventilklappe 15 am Ventilsitzteil 14 so schwenkbar « befestigt, daß sie in den Schlitz 146'hineinpaßt, wenn die Ventilklappe 15 in ihre Öffnungsstellung bewegt wird. Der geschlitzte zylindrische Teil 146 des Ventilsitzteils 14 weist einen ersten Abschnitt 14c mit einem äußeren Durchmesser, der kleiner ist als der innere Durchmesser » der Buchse 10, und einen zweiten Abschnitt 14d mit einem äußeren Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des ersten Abschnitts 14c; so daß zwischen diesen beiden Abschnitten 14c und 14d eine Erhebung gebildet ist. In der bevorzugten Ausführungsform der ^κ Erfindung ist der äußere Durchmesser des zweiten Abschnitts 14t/ größer als der äußere Durchmesser der Buchse 10, wie aus den F i g. 2,4 und 5 ersichtlich. Daher ruht die Erhebung zwischen den Abschnitten 14a 14d auf dem Ende der Buchse 10. Diese Ausgestaltung wurde besonders zweckmäßig gefunden bei der Anbringung einer Dichtungsbuchse 22, die nachstehend im einzelnen erläutert wird.

Aus den Fig.2—4 ist ersichtlich, daß über dem Schlitz 14d'(s. F ig. 5), der in dem zylindrischen Tefl 146 des Ventilsitzteiles 14 ausgebildet ist, eine Dichtungsbuchse 22 befestigt ist Diese ist aus Glasfaser oder einem anderen geeigneten dielektrischen Material hergestellt. Sie ist durch Verkleben oder einer anderen geeigneten Befestigung praktisch gasdicht mit der Buchse 10 und dem Ventilsitzteil 14 verbunden um zu verhindern, daß Gas durch den Schlitz 14c' in den Ventilsitzteil 14 aus dem Isoliergehäuse 2 entweichen kann. Die Dichtungsbuchse 22 besitzt in der bevorzugten Ausführungsform eine zylindrische Form und ist praktisch koaxial zur äußeren Oberfläche der Buchse 10 und des zweiten zylindrischen Abschnittes 14t/ des Sitzteils 14 befestigt.

Neben dem in dem Sitzteil 14 ausgebildeten Schlitz 146' ist auch die Buchse 10 mit einem Schlitz 10' versehen. Dieser fluchtet im wesentlichen mit dem Schlitz 146'im Ventilsitzteil 14, wenn die Einzelteile des Ventils U zusammengebaut sind. Diese Ausrichtung gestattet eine Schwenkung der Ventilklappe 15 durch beide Schlitze 10' und 146' in ihre Öffnungsstellung gemäß F i g. 4.

Die Dichtungsbuchse 22 umfaßt einen allgemeinen zylindrischen ersten Abschnitt 22a (s. F i g. 2) mit einem inneren Durchmesser der geringfügig größer ist als der äußere Durchmesser der Buchse 10. Ferner besitzt die Dichtungsbuchse 22 einen zweiten Abschnitt 226, dessen innerer Durchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des zweiten Abschnittes 14a des geschlitzten zylindrischen Teils 146 des Ventilsitzteils 14 Diese Ausgestaltung der Dichtungsbuchse 22 dient dazu, zwei praktisch dichte Gasdichtungen zwischen der Dichtungsbuchse 22 und der Buchse 10 bzw. dem Ventilsitzteil 14 zu schaffen, wenn sich diese Einzelteile des Ventils in ihrer zusammengebauten Stellung befinden.

Die Ventilklappe 15 ist im wesentlichen tellerförmig, wie am besten aus den F i g. 3 und 6 ersichtlich. Ebenso ist die Dichtungsoberfläche 15a der Ventilklappe 15 allgemein konvex und ragt von einer Seite des Ventilteils aus nach außen. Selbstverständlich ist die Dichtungsoberfläche 15a so ausgebildet, daß sie fest auf dem Ventilsitzteil 14 anliegt, wenn sich die Ventilklappe 15 in ihrer Schließstellung befindet, und dadurch wird eine praktisch gasdichte Abdichtung zwischen diesen beiden Teilen des Ventils 11 erhalten. Neben der Schaffung eines stabilen Aufbaus und einer guten Gasdichtung ergibt die konvexe Dichtungsoberfläche 15a noch eine ideale Oberfläche mit niedriger Reibung, gegen die das Ende eines stabförmigen Kontaktstückes oder einer Stange aus Gas abgebendem Material 13 gedrückt werden kann, um die Ventilklappe 15 in ihre Öffnungsstellung zu schwenken.

Zur Beschreibung der Arbeitsweise der Hochspannungssteckverbindung sei zunächst angenommen, daß die Steckverbindung 1 für Trennung unter Last mit dem Kabeiende 4 verbunden ist, und daher das Kontaktstück 5 und das Kontaktstück 12 in Eingriff stehen. Wenn das Kabelende 4 von Hand von der Steckverbindung 1 getrennt wird, entsteht ein Lichtbogen zwischen den Kontaktstücken 5 und IZ Ein solcher Bogen kommt mit den Gas ausscheidenden Materialien der Dichtungsbuchse 22 und des Stabes 13 in Kontakt und bewirkt, daß aus diesen Materialien ein großes Volumen des Gases mit bogenlöschender Eigenschaft abgegeben wird. Der größte Teil dieses Gases wird durch das Ende des Stabes 13 gemäß Fig.4 im Inneren der Buchse 10 und der Bohrung 8 gehalten. Bei einer weiteren Bewegung des Kabelendes 4 wird jedoch der Stab 13 aus der Öffnung im Ventilsitzteil 14 herausgezogen. Da die Ventilklappe 15 ständig in ihre Schließstellung vorgespannt ist, wird sie während des Herausziehens des Stabes 13 in

ständigem Eingriff mit diesem gehalten. Daher liegt die Ventilklappe 15 sofort nach dem vollständigen Herausziehen des Stabes 13 gegen den Ventilsitzteil 14 an, um die Buchse 10 und die Bohrung 8 zu verschließen. Daher werden die von dem obengenannten Lichtbogen erzeugten heißen ionisierten Gase in der Bohrung

eingefangen, so daß sie keinen Leitungsweg mit niedrigem Widerstand von entweder dem Kontaktstück 5 oder dem Kontaktstück 12 zu äußeren Oberfläche des Ventilsitzteils 14 bilden können, welches normalerweise mit einem bekannten leitfähigen Überzug als Erdungsabschirmung versehen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Paten tansprüche:

1. Steckverbindung für ein Hochspannungskabel, mit einem langgestreckten Isoliergehäuse (2), in der eine Bohrung (8) zur Aufnahme eines ersten Kontaktstockes (5) gebildet ist, das an einer Gas auscheidendes Material (Wa) enthaltenden Isolierhülse (10) befestigt ist und das mit einem zweiten Kontaktstück (12) in Eingriff bringbar ist, dadurch ge kennzeich η et, daß an dem dem ersten Kontaktstück (5) gegenüberliegenden Ende

(9) der Isolierhülse (10) ein Gasfangventil (U) angeordnet ist, das eine schwenkbare Ventilklappe (15) und ein Ventilsitzteil (14) aufweist, welches mit einem ringförmigen Lippenstück (14a) gegen das Isolierhülsenende (9) anliegt und mit einem zylindrischen Teil (146J in die Isolierhülse (10) hineinragt, wobei der zylindrische Teil (\4b) mit einem Längsschlitz (\Ab') versehen ist, in dem die Ventilklappe (15) in ihre Ventilschließ- und Ventilöffnungsstellung schwenkbar ist

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, -dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilsitzteil (14) und der Ventilklappe (15) eine Feder (19) angeordnet ist, die die Ventilklappe (15) kontinuierlich in ihre Schließstellung vorspannt

3. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Längsschlitz [\4b')in dem zylindrischen Teil (XAb) eine Dichtungsbuchse (22) angebracht ist

4. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsbuchse (22) zylindrisch ist und koaxial außen von der Isolierhülse

(10) und dem geschlitzten zylindrischen Teil (146,) befestigt ist.

5. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der geschlitzte zylindrische Teil (XAb) des Ventilsitzteils (14) einen Außendurchmesser besitzt, der kleiner ist als der Innendurchmesser der Isolierhülse (10) und gleitend in die Isolierhülse (10) paßt, und daß das ringförmige Lippenstück (XAa) einen Außendurchmesser besitzt, der größer ist als der Außendurchmesser des geschlitzten zylindrischen Teils (XAb)

6. Steckverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des ringförmigen Lippenstücks (14a^ größer ist als der Außendurchmesser der Isolierhülse (10).

7. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren Ende der Isolierhülse (10) ein mit dem Längsschlitz (XAb') fluchtender Schlitz (10') ausgebildet ist

8. Steckverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, das die Dichtungsbuchse (22) sich auch über den Schlitz (10') in der Isolierhülse (10) erstreckt

9. Steckverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsbuchse (22) einen ersten Abschnitt (22a) mk einem Innendurchmesser, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Isolierhülse (10) und einen zweiten Abschnitt (22b) mit einem Innendurchmesser aufweist, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des ringförmigen Lippenstücks (14ajl

10. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilklappe (15) im wesentlichen tellerförmig ist und eine konvexe Dichtungsfläche (15a,) für eine Anlage an dem Ventilsitzteil (14) aufweist

11. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliergehäuse (2) einen Abschnitt (3) mit einer kegelstumpfförmigen Außenfläche aufweist deren kleinster Durchmesser am äußeren Ende der Dichtungsbuchse (22) angeordnet ist