DE2263909A1

DE2263909A1 - Kabelendstueck

Info

Publication number: DE2263909A1
Application number: DE2263909A
Authority: DE
Inventors: Pierre Etienne Guyot
Original assignee: CABLES ELECT CIE GLE
Current assignee: CABLES ELECT CIE GLE
Priority date: 1972-04-18
Filing date: 1972-12-28
Publication date: 1973-10-31
Also published as: FR2180474A1; IT984756B; BE797730A; LU67437A1; NL7305420A; ES409388A1; FR2180474B1

Description

/Hä .

COMPAGNIE GENERALE DE FABRICATION DE CABLES ELECTRIQUES 52bis avenue de Iena, Paris 16, Frankreich

Kabelendstück

Die Erfindung betrifft ein Endstück eines Elektrokabels, mit mittlerem, radialem Spannungsfeld, mit einem Mittelleiter, einer Isolierhülle, vorzugsweise aus einem Kunststoff oder vernetztem Material, einer Äquipotentialabschirmung, die in einem bestimmten Abstand vor dem Kabelende aufhört und somit die Isolierhülle über eine in Funktion der Betriebsspannung und der beabsichtigten Einsatzart bestimmte Länge unbekleidet läßt, und evtl. mit einer metallischen Schutzhülle, die ihrerseits von einer äußeren Hülse umschlossen ist.

Die Erfindung betrifft insbesondere auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kabelendstücks, das einerseits die Herstellung vereinfacht und andererseits zu einem

309844/0789

Kabelendstück mit vergrößerter Betriebssicherheit führt, indem die Gefahr von Sprühentladungen dank einer gleichmäßigen Verteilung des elektrischen Feldes längs der Kabelisolierung vermindert ist.

Zur Vermeidung von Sprühentladungen am Kabelende und deren schädlichen Folgen beim Betrieb bemüht man sich seit langem um eine möglichst gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes zwischen dem Hittelleiter und dem Ende der Äquipotentialabschirmung. Es ist insbesondere wichtig, der Neigung des Feldes entgegenzuwirken, sich am Ende der Abschirmung zu konzentrieren, was von der abrupten Unterbrechung der Äquipotentialabschirmung herrührt.

Eine relativ alte Technik dem entgegenzuwirken besteht darin, die Äquipotentialabschirmung durch einen Felddeflektor zu verlängern, der sich fortschreitend von der Isolierhülle entfernt und dadurch die Wirkung der Unterbrechung der Äquipotentialabschirmung mindert. Zu diesem Zweck verdickt man, ausgehend vom Ende der Abschirmung, lokal die Isolierhülle entweder durch Umwickeln oder durch Aufbringen eines Formstückes aus synthetischem Kautschuk und deckt anschließend diese Überdicke der im wesentlichen konischen Isolierung mit einer leitenden Schicht, z.B. aus Metall oder aus einem leitenden Kautschuk ab, die mit der Äquipotentialabschirmung in Kontakt gebracht wird und gewissermaßen eine Aufspreizung hiervon bildet. Dieses Verfahren löst nur ungenügend das gestellte Problem und weist zudem den Nachteil auf, daß das Kabelendstück vergrößerte Abmessungen besitzt und daß die Durchführung des Verfahrens spezielle Arbeitsfertigkeiten erfordert%

309844/0789

In letzter Zeit ist eine neue Technik aufgekommen, die auf der Verwendung gewisser halbleitender Substanzen basiert j deren spezifischer Widerstand sich im umgekehrten Verhältnis zur angelegten Spannung ändert. Man verzichtet in diesem Fall auf die Verwendung von Felddeflektoren und man beschränkt sich darauf, das JEhde der Äquipotentialabschirmung sowie eines benachbarten Teiles der Oberfläche der Isolierhülle des Kabels mittels einer solchen halbleitenden Substanz zu umgeben, die zuvor pulverisiert und in dieser Form aif ein Band aus synthetischem Kautschuk aufgebracht worden ist. Von einem minimalen Wert am Ende der Abschirmung, wo sich die kapazitiven und ohmschen Elementarströme sammeln, die zwischen dem -Leiter des Kabels und der halbleitenden Schicht fließen, wächst der spezifische Widerstand dieser letzteren Schicht regelmäßig in Richtung zu deren Ende, wodurch der Potentialgradient längs der Oberfläche der Isolierhülle gleichmäßiger ausgebildet v/erden kann und unerwünschte Feldkonzentrationen vermieden werden. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht einerseits in der Schwierigkeit, einen engen und dauerhaften Kontakt zwischen den Wicklungen des mit der halbleitenden Substanz beschichteten Bandes und der Oberfläche der Isolierhülle des Kabels zu erhalten, und andererseits in der Unmöglichkeit eine optimale Konzentration der halbleitenden Substanz in der unmittelbaren Nachbarschaft dieser Oberfläche zu verwirklichen, da diese Substanz über die Dicke des Bandes verstreut ist und ihr Konzentrationsgrad dort in jedem Fall durch die mechanische Haftfähigkeit begrenzt ist.

Gemäß der Erfindung soll eine andere von dem allgemeinen Prinzip verschiedene Ausführung angegeben werden, bei der

30984A/0789

sowohl ein enger und dauerhafter Kontakt zwischen der halbleitenden Schicht und der Isolierhülle als auch eine erhöhte Konzentration des halbleitenden Materials an der Oberfläche der Isolierhülle gewähleistet ist. Außerdem soll das Herstellungsverfahren vereinfacht und in kürzerer Zeit durchführbar sein.

Diese Aufgabe wird mit einem Endstück eines Elektrokabels des bezeichneten Aufbaus gelöst, das erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch eine halbleitende, relativ dichte Schicht, vorzugsweise in Form einer Paste, die, um eine gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes zwischen dem Leiter und dem Ende der Äquipotentialabschirmung zu erhalten, auf die Oberfläche des Endes der Abschirmung sowie auf einer bestimmten Länge auf die unbekleidete Oberfläche der Isolierhülle aufgebracht ist, wobei die halbleitende Schicht ihrerseits voneiner Hülle umgeben ist, die sie in engem Kontakt mit den genannten Oberflächen halt.

Als halbleitende Schicht findet zweckmäßig eine Paste aus einem Gemisch Siliziumkarbid in Pulverform mit einem Körnungsgrad von vorzugsweise mehr als 240 und isolierendem Fett oder öl z.B. aus der Gruppe der Silikone Verwendung.

Vorteilhaft ist die die halbleitende Schicht umgebende Hülle eine bei Wärmeeinwirkung schrumpfende Hülse, z.B. aus einem bestrahlten Polyäthylen mit hohem Schrumpfungskoeffizienten.

Demgemäß genügt es zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kabelendstücks, die halbleitende Paste auf die Innenwand der bei Wärmeeinwirkung schrumpfenden Hülse aufzubringen, deren Durchmesser wesentlich größer ist als der der Abschirmung und deren Länge ausreicht, um sowohl einen an-

30984^/0789

sehnlichen Abschnitt dieser Abschirmung als auch eine vorbestimmte Länge der unbekleideten Isolierhülle zu umgeben, und die Schrumpfhülse auf das Kabelende aufzusetzen und dort provisorisch in ihrer Lage zu halten, wonach man z.B. mittels eines tragbaren Heißlufterzeugers oder mittels eines kleinen Gasbrenners lokalisiert die Schrumpfhülse erwärmt, um sie zu schrumpfen. Die halbleitende Paste wird dadurch fest gegen die Oberfläche der Isolierhülle gedruckt. Dieses Verfahren kann in kurzer Zeit ohne spezielle Fertigkeiten durchgeführt werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kabelendstücks anhand der beigefügten einzigen Zeichnung. Die Zeichnung zeigt im Axialschnitt ein zur Verhinderung von Sprühentladungen in erfindungsgeinäßer Weise ausgebildetes Endstück eines Elektrokabels, das ein Radialfeld mittlerer Spannung besitzt.

Das· Kabel besitzt einen Leiter 1, von dem nur das Ende in der Zeichnung ersichtlich ist, eine Isolierhülle 2 aus einem Kunststoffmaterial, die bei der Herstellung des Kabelendes auf einer bestimmten Länge unbedeckt belassen wird, eine Äquipotentialabschirmung 3» welche die Isolierhüllse 2 umgibt und in einem entsprechenden Abstand vor dem Kabelende aufhört, einen Schutzschirm 4 aus einer Metallfolie und schließlich eine äußere Hülle 5· Die unbedeckte Länge der Isolierhülle 2 bestimmt sich in Abhängigkeit von der Betriebsspannung und der beabsichtigten Einsatzart (Einsatz im Inneren, im Freien, in verunreinigter Atmosphäre usw.).

309844/0789

Um eine unerwünschte Konzentration des elektrischen Feldes an dem Ende der Äquipotentialabschirmung 3 zu vermeiden und damit wirksam der Gefahr von Sprühentladungen entgegenzuwirken, sieht die Erfindung vor, auf den freiliegenden Abschnitt der Äquipotentialabschirmung 3 sowie auf eine bestimmte Länge der Isolierhülle 2 die Schicht aus einer halbleitenden Paste 6 aufzubringen. Diese Schicht aus der halbleitenden Paste wird ihrerseits von einer Isolierhülse 7 abgedeckt, welche die Paste in engem Kontakt mit den Oberflächen hält, zwischen denen sie angebracht ist. Aufgrund ihres spezifischen Widerstandes, der sich im umgekehrten Verhältnis zur angelegten Spannung ändert, neigt die Schicht aus der halbleitenden Paste 6 dazu, die Potentialverteilung längs der Isolierhülle 2 gleichmäßiger auszubilden, wodurch die nachteüige Wirkung einer abrupten Unterbrechung der Äquipotentialabschirmung 3 aufgehoben wird. Die halbleitende Paste kann beispielsweise aus einer relativ dichten Mischung von Siliziumkarbid in Pulverform mit einem Körnungsgrad von vorzugsweise mehr als 240 und einem isolierenden Fett oder öl bestehen, das sowohl wärme- als feuchtigkeitsresistent ist und z.B. der Gruppe der Silikone angehört* Die Zubereitung einer solchen Mischung ist geläufig und erfordert kein besonderes Handwerkszeug.

Sowohl aus Gründen einer erleichterten Herstellbarkeit als auch in Bezug auf die Güte des erhaltenen Produkts ist es vorteilhaft, als Hülle 7 zum Umschließen der Schicht aus der halbleitenden Paste 6 eine Hülse aus einem bei Wärmeeinwirkung schrumpfenden Material zu verwenden, wobei dieses Material in jedem Fall mit den verwendeten Isoliermaterialien verträglich sein muß. Unter diesem Gesichtspunkt

3098U/0789

:i

kommt zweckmäßig ein bestrahltes Polyäthylen mit hohem Schrumpfungskoeffizienten in Frage. Die Hülse 7 weist ursprünglich einen wesentlich größeren Durchmesser auf als die Äquipotentialabschirmung 3 und sie wird in der gewünschten Länge zugeschnitten. Sodann wird die halbleitende Paste in irgendeiner geeigneten Weise auf deren Innenwand aufgebracht. Anschließend wird die Hülse 7 auf das Kabelende aufgeschoben und dort in beliebiger Weise provisorisch in ihrer Lage gehalten. Das Annähern der Flamme eines kleinen Gasbrenners oder das Einwirken eines Warmluftstromes, der von einem tragbaren Warmlufterzeuger bei einer Temperatur von etwa 100 ⁰C abgegeben wird, bewirken ein Schrumpfen der Hülse 7» wodurch die Schicht aus der halbleitenden Paste fest gegen die Oberflächen der Isolierhülle 2 und der Äquipotentialabschirmung 3 gedrückt wird. Damit wird ein-enger Kontakt zwischen der Paste und den sie umgrenzenden Oberflächen gewährleistet.

Zusätzlich zu ihrer eigentlichen, oben beschriebenen Aufgabe bietet die Hülse 7 noch einen Schutz für das Kabelende. Für eine Einsatzart im Freien oder in sehr verunreinigter Atmosphäre kann das Kabel ende durch eine Umwicklung 8 aus einem synthetischen, ein K.riechen verhindernden Material verstärkt werden. Die beigefügte Zeichnung zeigt schematisch einen solchen zusätzlichen Schutz mittels eines Bandes, das sich über die gesamte Länge des Kabelendes erstreckt.

Erfindungsgemäß ausgebildete Kabelendstücke ließen in durchgeführten Versuchen ohne Bedenken Betriebsspannungen von 30 kV und selbst mehr zu. Kabelenden mit einer unbedeckten Länge der Isolierhülle in der Größenordnung von 300 mm

309844/0789

(ungefähr um die Hälfte kürzer als sie üblicherweise bei der Technik mit Felddeflektoren verwendet werden) und mit Längen der Schicht aus der halbleitenden Paste in der Größenordnung von 150 bis 250 mm hielten mehr als 4· Stunden bei einer Versuchswechselspannung von 60 kV bei 50 Hz, ohne daß ein Überschlag oder eine Verschlechterung festgestellt worden wäre. Außerdem wurden Langzeitversuche im Freien bei einer Spannung von 3>6 kV und 24- kV zwischen dem Leiter und Erde bei abwechselnder Erwärmung mit Kabelendstücken durchgeführt, die eine unbedeckte Länge der Isolierhülle von 400 und 500 mm und einen Schutz durch Umwicklung aufwiesen. Auch hier wurde weder ein Durchschlag noch eine Verschlechterung festgestellt.

309844/0789

Claims

Patentansprüche

Ci,

./'Endstück eines Elektrokabels mit mittlerem radialem cSpannungsfeld, mit einem Mittelleiter, einer Isolierhülle, vorzugsweise aus einem Kunststoff oder einem vernetzten Material, einer Äquipotentialabschirmung, die in einem bestimmten Abstand vor dem Kabelende aufhört und somit die Isolierhülle über eine in Abhängigkeit von der Betriebsspannung und der beabsichtigten Einsatzart bestimmte Länge unbedeckt läßt, und mit gegebenenfalls einem metallischen Schutzschirm, der seinerseits von einer äußeren Hülle bedeckt ist, gekennzeichnet durch eine halbleitende, relativ dichte Schicht (6), vorzugsweise in Form einer Paste, die auf die Oberfläche des Endes der Abschirmung sowie auf einer bestimmten Länge auf die unbedeckte Oberfläche der Isolierhülle (2) aufgebracht ist, wobei die halbleitende Schicht (6) ihrerseits von einer Hülle (7) umgeben ist, die sie in engem Kontakt mit den genannten Oberflächen hält.
2. Kabelendstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die als halbleitende Schicht (6) verwendete Paste aus einem Gemisch Siliziumkarbid in Pulverform mit einem Körnungsgrad von vorzugsweise mehr als 240 und isolierendem Fett oder öl besteht.
3· Kabelendstücknach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das isolierende Fett oder öl aus Silikonfett oder -öl besteht.

309844/0789
4. Kabelendstück nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch
gekennzeichnet , daß die die halbleitende Schicht (6) umgebende Hülle (7) eine bei Wärmeeinwirkung schrumpfende Hülse mit hohem Schrumpfungskoeffizienten ist.
5· Kabelendstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Hülse (7) aus einem bestrahlten Polyäthylen besteht.
6. Kabelendstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Schutz für das gesamte Kabelende, insbesondere bei Verwendung im Freien, bestehend aus einer Umwicklung (8) aus einem
synthetischen Material.

7· Verfahren zur Herstellung eines Kabelendstückes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Kabelende in üblicher Weise vorbereitet wird,
indem die Äquipotentialabschirmung (3) in einem Abstand vor dem Kabelende enden gelassen wird, der in Abhängigkeit von der Betriebsspannung und der beabsichtigten Einsatzart bestimmt wird, daß die halbleitende Paste auf die Innenwand einer bei Wärmeeinwirkung schrumpfenden Hülse (7)» deren Durchmesser wesentlich größer ist als der der Abschirmung (3) und deren Länge ausreicht, um sowohl einen ansehnlichen Abschnitt dieser Abschirmung als auch eine vorbestimmte Länge der unbedeckten Isolierhüllse (2) zu umgeben, aufgebracht wird, daß die Schrumpfhülse (7) auf das Kabelende aufgesetzt und provisorisch in ihrer Stellung gehalten wird, daß lokalisiert Wärme einwirken gelassen wird um die Hülse

(7) zu schrumpfen, und daß gegebenenfalls ein Schutzband

(8) um das gesamte Kabelende aufgebracht wird.

309844/0789