DE2348895A1

DE2348895A1 - Verbindung fuer starkstromkabel

Info

Publication number: DE2348895A1
Application number: DE19732348895
Authority: DE
Inventors: George Edward Lusk
Original assignee: G&W Electric Specialty Co
Current assignee: G&W Electric Specialty Co
Priority date: 1972-09-28
Filing date: 1973-09-28
Publication date: 1974-04-04
Also published as: JPS547063B2; US3800064A; CA992172A; GB1406341A; FR2201565B1; IT994350B; JPS4971485A; DE2348895C2; SE430286B; SE396164B; SE7609571L; FR2201565A1

Description

PATENTANWÄLTE *

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH

DIPL.-ING. ERNST RATI-IMANN

München 71, 28. Sepfc. 19715 Melchioretr. 42

Unser Zeichen: AL3P - 1053

GiW Electric Specialty Company

5500 West 127th Street Blue Island, Illinois V.St.A.

Verbindung für Starkstromkabel

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Starkstromkabel and im besonderen Verbesserungen an Starkstromkabelveroindungen oder -abzweigungen und ein dabei benutztes Element zum Kontrollieren der mechanischen Spannung.

Die verbesserte Verbindung 1st wirklich'universell und kann bei fast allen Typen von mit festem Kunststoff oder Elastomeren isolierten Starkstromkabeln und mit relativer Bequemlichkeit bei einer Feldinstallation angewendet werden. V/eil die Länge eines Stromkreises oft die maximal herstellbare und auf einmal an Ort und Stelle bringbare Länge eines Kcibels überscnreitet, ist üblicherweise Vorsorge zum Verbinden mehrere Kaoelßtücke vorgesehen. Gewöhnlich liegt die Länge der Abschnitte vonStarJcstromkabeln zwiscnen 300 Meter und 750 Meter, während die eigeritlicnen Stromkreise des Hochspanriungskabels mehrere Kilometer lang

Bi/B - 1 - sein

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AL 3P-1,050

aeiri xunnen.

In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck"Hochspannung" Spannungen von wenigstens 15 Kilovolt. Kabel mit einem derartigen Spannungsbereich enthalten im allgemeinen eine elektrisch leitende Schicht ( Abschirmung) über der elektriscuen Isolationsschicht. Diese.Abschirmung bestent allgemein aus einem mit Ru8 gefüllten Kunststoff oder Elastomer, der airei-ct auf dia Isolation selbst aufgepresst wird. Metalldrähte oder - bänder koiinun in Spiralform konzentrisch, um das Kabel auf die Abschirmung gewunden werden ,um die Stromleitfähigkeit des Abschirmsystems zu erhöhen. Die Abschirmung ist geerdet. Das Potential auf dem Leiter im Innern des Kabels Kann al& ciie Itiöa-i.ce Aroeitssparmu^g des Systems angesehen v.orden; das Potential auf aor geerdeten Abscnirmung ist 0. Der SpannungsKoeffiz.ient, d.h. die Pobentialdifferenz pro Dicke des Isolierstoffes zwischen dem Leiter und der Abschirmung kann repräsentiert werden durcn eine unbegrenzte Anzahl von konzentrischen, zylindrischen Oberflächen im Innern der Kabelisolierung, wobei jede Oberfläche auf dem selben Spannungspotential liegt. In .einem Längsschnitt können diese zylindrischen Oberflächen als Äquipotentiallinien, angesehen, werden. Der Spannungsgradient, der durcn diese Linien repräsentiert wird, ist am gröiSten in der Nähe des Mittellei.ters und am geringsten in der Entfernung vom Mittelleiter.

In der folgenden ßoschrei bung lot dur Ausdruck " Kabelverbindung" gleichbedeutend mit dem Ausdrucke " Kabelabzweigung". Eine typische Kabelverbindung nchliei.it die Verbindung von 2 Kabeln an einem Punkt ein, jedoen oft werden mehr als zwei Kabel zu einer Verbindung zusammengeschlossen, üuiu Beispiel an einem elektrischen Schalter", einem Ur. kernbrecher,- einem Sicherungskasten oder einem Transformator. V/o drei Kabel an einem Punkt verbunden werden, wird eine Rohrverzweigung oder ein T-Stück gebildet, je nach der Winkellage der verbundenen Kabel, beim Verbinden von vierKabelη an einem Punkt kann eine Kreuz-oder eine " Η-Verbindung" gebildet worden. Wie nachstehend gezeigt werden.

- 2 - 8AD C?:i'-■■■ ·:^Α - wird L0S8 1 L I 10 19

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wird, kann die Verbindung einer Mehrzahl von Kabeln an einem Punkt auch die Form einer " Reihenverbindung " annehmen. Das Verbindungselement selbst wird oft Verbinder genannt.

Bei.der Vorbereitung von Kabeln, speziell von Hochspannungs-Starkstromkabeln, für eine Verbindung wird der Mittelleiter"' des Kabels freigelegt, in-dem eine gewisse.Länge der Isolation und der Abschirmung entfernt wird. Die Isolation wird auf eine gewisse Länge von der Schirmung befreit, um so den freigelegten Mittelleiter und die geerdete Abschirmung zu trennen und um einen geeigneten Kriechabo band zwischen dem heißen Mittelleiter und der Erde herzustellen.

Diese Vorbereitung des Kabel3 erzeugt eine abrupte Diskontinuität in den elektrischen Eigenschaften des Kabels. Darüber ninaus setzt sie den Kabelleiter und die Isolation der umgebenden Atmosphäre aus, die Feuchtigkeit, Gase und feste Stoffe enthält. Die Diskontinuität der Kabelabschirmung erhöht den maximalen Spannungsgradient (Volt/Zentimeter) der Isolation im Bereich des Kabelschirmendes und ändert unmittelbar die Form des resultierenden elektrischen Feldes, wobei hohe längsgerichtete Spannungsgradienten entlang der Oberfläche der Isolierung in der Umgebung des Kabelschirmungsendes erzeugt werden. Somit wird der maximale Spannungsgradient mit einer radialen Beanspruchung, welche mit zunehmenden Abstand vom Mittelleiter abnimmt, verlagert auf eine Längebeanspruchung am Ende der Kabelabschirmung. Die Kabelisolation ist jedoch ausgelegt, daß sie leichter einer Beanspruchung in radialer Richtung als in Längsrichtung widersteht, und die Gefahr eines Spannungsdurchbruchs ist deshalb in Längsrichtung größer.

Die Teile, die beim Bau einer Hochspannungskabelverbindung verwendet werden, steuern ülioherweise diese Verschiebung in der elektrischen Beanspruchung des Kabels.

- 5 - In

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Ίη der Vergangenheit schloß ulc- Herstellung einer Kabelverbindung die Herstellung oinriü SpunnungBkegels mit von Hand aufgebrachten Isolierbändern ein, wo Dei das Material der Isolieruänder gewöhnlicti von der selben Art ißt wie die Kabelisolation. Großes Können und Vorsteht und Zeit werden bei dieser Herstellung gebraucht. Darüber hiriaua erfordert jede Änderung an ciesen Verbindungen, !',um Beispiel das Hinzufügen eines zusätzlichen Kabels oder der AriBchluß einer zusätzlichen oder neuen Vorrichtung, eine beachtliche Zerstörung und Neuherstellung der Verbindung. Die meiste Arbeit, die bei der Herstellung der Orginalverbindung aufgewendet worden war, ist für die neue Verbindung verloren und das Material, das bei der Orginalverbindung verwendet worden war, ist im allgemeinen nicht in einem wiederverwendDuren Zuistarid.

Eine neuere Kabelverbindung ist demgegenüber leicnt modifiziert. Sie benützt eine Abschirmung zur Herabsetzung der Beansprucnung in der Form von beispielsweise eines metallischen Gürtels. Es wird kein von Hand hergestellter Isolierbandkegel verwendet. Eine Verbindung von dieser Art ist offenbart in der US-PS 3597527. Sie ist vom sogenannten "feuchten Typ", in dem eine dielektrische Mischung oder Flüssigkeit den Raum zwischen dem Kabel und dem Spannungsverminderungsschirm und dem Genäuse ausfüllt. Dieser Zwischenraum ist gefüllt, um die Luft auszuschließen, die gewöhnlich als dielektrisches Medium nicht geeignet ist. Obwohl uie Art von Verbindung recht gut arbeitet, ist die Verwendung von dielektrischen Mischungen oder Flüssigkeiten auf der Baustelle unbequem, wobei noch dazukommt, daß die Mischung nur bei bestimmten Temperaturen verarbeitet werden kann.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Verbindung für Hochspannungs- Starkstromkabel anzugeben.

Es ist weiter eine Auggabe der Erfindung, eine universelle

- 4 - Kabelverbindung

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Kabelverbindung rait einem vorgeformten Beanspruchungsverringerungselement anzugeben, das geeigxiete dielektrische Eigenschaften besitzt und dazuhin in der Lage ist, trotz vorgegebener Größe für verschiedene Starkstromkabeldurchmesser geeignet zu sein.

Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, eine universelle Kabelverbindung anzugeben, die leiorrt auf der Baustelle installiert und nach ihrer Installation ohne wesentlichen Verlust von Arbeit oder Material abgeändert werden kann.

Ss ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Hochspannungskabelverbindung anzugeben, bei der ein bequemer und sicherer Spannungstest- und -meßpunkt vorgesehen ist.

Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind im einzelnen in der folgenden.^ ausführlichen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen. orkläL-t. - .

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf das Äußere einer Kabelverbindung, wobei verschiedene Merkmale der vorliegenden Erfindung verwirklicht sind;

Fig. 2 ist eine längsgeschnitüene Seitenansicnt der Kabelverbindung von Fig. 1;

Fig. 5 ■ ist eine Draufsicht auf ein G-ehäuse der Kabelverbindung von Fig. 1 ;

Fig. 4 ist eine geschnittene Seitenansicht des Gehäuses entlang der Linie 4-4 ^on. Fig. 3;

Fig. 5 ist eine Draufsicht auf ei.n Endstück,- das in der Kabelverbindung von FLg. 1 benutzt wird;

- 5 - Fig.

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Fig. 6 ist eine Kron taruiLcnt der iindkleiiimo von Pig. 5;

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht eines ßeanspruchungherabsetaungu^lhiiUints, da» ia dex- Kabelverbindung von FLg. 1 beim tat wird;

Fig. da ist ein Schnitt durch daa rieanspuchungsherabsetzungael.oiaorit entlang der Linie 8a - Sa von Fig. 7;

Fig. 8ü ist ein Schnitt entlang der Linie 8b - 8b von Fig. 2;

Fig. 9a ist ein Schnitt durch einen Teil eines Starkstromkabeln und zeigt einen typischen Verlauf der elektrischen. Feld 1 uiiun, speziell am Ende der Kabelabscnirmuti(.;;

Fig. 9b itifc ein Schnitt ähnlich dex· Fig. 2 und zeigt den Verlauf der elektrischen Feldlinien bei der erfindungsgöinäuen Ausführung der Kabelverbindung;

Fig.10 ist ein Schnitt, der eine andere Konstruktion des Beansprucnungsverringerungelements von Fig. 8a darstellt;

Fig.11 ist ein Schnitt durch einen Teil des Spannungstest— punktes entlang der Linie 11-11 von Fig. 1;

Fig.12 ist eine Seitenansicnt eines rohrförmigen Isoliergliedes für den Spannungstestpunkt von Fig. 11;

Fig. 13 ist ein Schnitt, durch, das ronrförmige Isolierglied entlang der Linie 1i-1'5 von Fig. 12;

Fig.14 ist eine Frontansicht eixies Deckelementes für den Spannungstestpunkt von Fig. 11;

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" ⁶ ~. Fig. 15

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Pig. 15 ist eine Se L lenarn;.1 oh L oineu Klciumeleiiierites des SpannungstesLpunktes von J¹Mg. 11 ;

Fig. 16 ist eine gesennittrine Seitenansicht der Kabelverbindung ähnlich der der Pig. 2, wobei ein weiteres Kabel an die Verbindung angeschlossen ist;

Pig. 17 ist ein Schnitt durch einen Schalter, wobei die Teile im Aufriß dargestellt sind, mit einer Abwandlung der Kabelverbindung von Fig. 1.;

Pig. 18 ist eine Draufsicht aui' die Außenseite der Kabelverbindung, die in dem Schalter von Fig. 17 verwendet wird; und

Fig. 19 ist .eine geschnittene Seitenansicht der Verbindung entlang der Linie 18-19 von Fig. 18.

In den Figuren 1 ' und 2 bezeichnet daa Bezugazeichen 25 allgemein zwei StarkstrornKabelverbliiaun^en in über eins timmung mit einem bevorzugten Aus fünrungs be .!.spiel der vorliegenden Erfindung.

Im allgemeinen sinn aal' einem Starkstromkabel 27, welches ein Hochspannungskabel sein kann, mehrere Einzelteile einer Verbinde anordnung 23 Ubex'einander angeordnet, die einen Teil der gesamten Kabelverbindung 2b biluet und bei der das rohrförmige Gehäuse 29 ein wichtiges Bauteil ist. An dem Vorder- oder Verbindungsende des Gehäuses 29 ist als ein einheitlicher Teil desselben eine Anschlussvorrichtung, zum Beispiel ein Auflager 31-, angeordnet.

Im Innern der Verbinderanordnini/!; 28 ist ein Spannungsverminderungselernent 69 zwischen Tollen, dta* rohrförmigen Gehäuses 29 und Teilen eines präpai'ierttjn Endes des Kabels 27 angeordnet. Wie weiter unten im Detail gezeigt wird, steht das Element 69

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unler radialer Drue κspannung uud mnneüließt im einzelnen ein Gebiet 120 mit hoher elektrischer Beanspruchung, das an das Ende 119 einer Kabelabschirmung 45 anschließt.

Das Element 69 besteht aus mehreren Teilen. Ein erstes Teil 121 ist zusammendrückbar, ist elektrisch leitend und bildet einen Spannungssteuerschirm. Anschließend an dieses erste Teil ist ein zweites Teil 127 mit hoher dielektrischen iiestigkeit. Dieses zweite Teil besitzt eine dielektrische Isolation, die sicn an den Spannungsverminderungsschirm (des ersten Teils) anschließt und die das elektrisch hoch belastete Gebiet 120 des Kabels umschließt. Anschließend an dieses zweite Teil ist ein drittes Teil 129 vorgesehen, welches zusammendrückbar und elektrisch leitfähig ist.

Wie im folgenden detailliert beschrieben ist, sind diese Teile in dem Gehäuse des Elemente t>9 untereinander so angeordnet, daß die zusamiuendrüekbaren Teile eine Nachgiebigkeit des ganzen Elementes in Bezug auf das Kabelende, das es umschließt, bewirken, trotz der Anwesenheit des hoch dielektribchen Teils. Diese Nachgiebigkeit schließt das Auftreten von dislektrisch unerwünschten Lücken zwischen der Bohrung des Elements und dem Kabel aus, was zu einem dielektrisehen Durchschlag führen könnte und diese Nachgiebigkeit bleibt erhalten selbst wenn das Kabel sich bei Tempera, turänderungen ausdehnt oder zusammenzieht. Gleichzeitig paßt sich das Element in einem relativ weiten Durchmesserbereich an die Kabel an.

Ein Snd- oder Verbinderteil, wie zum Beispiel ein Kabelschuh 71, wird auf einem freigelegten Ende des Kabelmittelleiters angebracht und' ist elektrisch mit einem gleichen Endstück einer zweiten Verbinderanordnung 28a durch ein elektrisch leitendes Abstandsstück 93 verbunden. Eine lialtekappe 33 und Schrauben 35 sichern die Kabelverbindung.

- 8 - Die

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Die Massedrähte 39 siad neben der KaDelverbindung vorbeigeführt und durch ei.ne Pressverbindungsiasche 37 verbanden. Diese Massedrähte 39 sind Verlängerungen der konzentrischen Massedrähte 41, sind um diese herum gewickelt und in Kontakt mit der Abschirmung 45 des Starkstromkabelt; 27. Diese Drähte 41 sind von einem Teil des Kabels, das ale umschließen, abgewickelt und gebunden, wie bei 43 gezeigt ist. Eine Anordnung 135 bildet einen bequemen und sicheren Spannungstestpunict an der Kabelverbindung.

V/ie im einzelenen in den Fig. 'j und 4 dargestellt ist, besteht das Gehäuse 29 und die einstückig mit ihm verbundene Auflage 31 aus einem geeigneten dielektrischen Qualitätskunststo'ffmaterial, zum Beispiel iSpoxydharz. Die äußeren Oberfläcnen des Gehäuses mit Außnahme der Oberflächen des Auflagers 31» sind elektrisch leitend, zum .Beispiel durch Anbringen eine Metalbeschichtung 47. Diese Beschichtung kann aus irgendeinem geeigneten MetaJl bestehen, zum Beispiel Zinn, und kann in jeder geeigneten Weise angebracht werden, zum Beispiel durcn Aufsprühen. Das Gehäuse ist im wesentlichen auf seiner ganzen Länge hohl, wodurch ein Durchgang 49 und eine verringerte Öffnung 51 gebildet werden^ um das vorbereitede Ende des Kabels 27aufzunehmen. Die verringerte öffnung 5-1 steht mit der Querverbindung 53 in dem ,Auflager- 3t in Verbindung. Bestimmte Bereiche der inneren Oberfliicnen des Gehäuses 29 und der inneren Oberflächen der Queröffnung 53 sind elektrisch leitend, zum Beispiel duzten Anbringen einer elektrisch leitfähigen Beschichtung 55. Die elektriscn leitenden Oberflä,-chen, sowohl innen wie außen, bilden eine dielektrische Abschirmung des rohrförmigen Gehäuses 29.

Wie ;uan aus Fig. 2 erkannt, schließt ein typisches Hochspannungskabel den Mittelieiter 57, die dielektrische Isolation 59, die den Mittelleiter 57 umgibt und umhüllt, die Abschirmung 55, die die dielektrische Isolation 59 umgibt, und die konzentrischen Massedrähte 41 ein, um die Abschirmung 45 herum-gewikkelt sind und mit dieser in Kontakt stehen.

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- 9 - Das

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Las Starkstromkabel 27 kann fur die Verbindung präpariert werden, indem zuerst ein Stück: des bianKen Metalleiters 57 am Ende des Kabels freigelegt wird. Die Abschirmung 45 wird von einer bestimmten Länge eier dieleittrisurien Isolation 59 befreit. Wie oben erwähnt, warnen die lujuientriuunen Massedrähte 41 geburden, wie bei 4 3 dargestellt,, and die gemeinsamen Massedrähte 4J sind darüber hinaud verlängert und bilden die seitliche I-ia£:cc-verbindung und andere Verbindungen, zürn Beispiel an der öse o1 (Fig. 1 )_f wie wei t,er unr.en beschrieben werden soll. Dabei bleibt ein freiliegender Abschnitt der Abschirmung 45 zwiscnen dem Bindepunkt 43 und dem freigelegten Abschnitt der dielektrischen Isolation 49 übrig. Ein Schmiermittel, zum 3eispiel Silikonfett, wird auf die Kauelisolatiori und die Abschirmung aufgebracht. Eine senu.tzenue Piastikxappe ( nicht dargestellt) wire zeitweilig aber aas Ende des Kabelmittelleiters geschoben, um die inneren Teile der Verbiuderanordnung 28 gegen eine Zerstörung durch die Aderenden des Metalleiters wänrend des Zusammenbaus zu schützen.

Eine Kronenmutter 63, ein Kaboleingaiigsgehause 65, eine leitende AbaichtDuchse ö7 aus Kuηa ty toif und eine Polsterdichtung bS werden über das vorbereitete Kabelende gescnoben. Anschließend wird das Spannungsveringerungselement 6y über den freigelegten Teil der Kabelisolation 59 und über das Ende der Kabel- abschirmung 45 gescnoben. Anschließend wird die Schutz- und Führungskappe von der Spitze des blanken Mittelleiters abgezogen, sie hat ihren Zweck erfüllt. Das Endstueκ 71 enthält einen. Genäaseteil 73, eine teilweise axiale Bohrung und einen verlängerten, spatenförmigen Teil 77, was am besten in den Fig. 5 und6 zu erkennen ist. Dieses Endstück wird über den freigelegten Teil des Mittelleiters 57 geschoben und dann mit diesem durch eine geeignete Druck- oder Krimpmaschine (nicht dargestellt) verbunden, wobei die Sicken.79 (Fig. 2) entstehen.

- 10 - Wie

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Wie in Fig. 2 zu sehen ist, wird dann das vorbereitete Kabelende in die Öffnung 49 des rohrförmigen Gehäuses 29"eingestzt, wobei das flache Teil 77 des Endstücks 71 in die verringerte Öffnung 51 des Gehäuses und in die Queröffnung 53 des Auflagers 31 kommt. Dabei ist darauf zu achten, daß ein wesentlicher Teil des Spannungsveringerungseleraents 69 ebenfalls in einen Teil der öffnung 49 des Gehäuses ,passt. Die leitende Kunststoffabdichtbuchse 67 ist mit dem Bfisisteil des Kabeleintrittgehäuses 6-5 verzahnt eingepasst, nahe bei der Öse 61 des Eintrittsgehäuses. Die äußere Oberfläche des Basisendes des rohrförmigen Gehäuses 29 ist mit einem Gewinde 81. versehen, auf das ein entsprechendes Gewindestuck der Kronenmutter 63aufgescnraub-t. wird. Die Schraube 63 wird dicht gegen einen Flansch 85 des Eintrittsgehäuses 65 gesogen, um den Flansch sicher gegen die Basis des rohrförmigen Gehäuses 2¹J abzudichten. Die Polsterdichtung 68 ist zwischen den benachbarten Ooerflächen der beiden Teile angeordnet.

Wenn das Endstück 71 völlig in das rohrförmige Gehäuse eingesetzt ist, liegt die Öffnung 85 des flacnen, spatenföriaigen Teils (Fig. 5) mitten in der Queröffnung 53 des mit dem Gehäuse 'einstückig verbundenen Auflagers 31. Die elektrisch leitende Oberfläche oder Beschichtung 55 ißt in die verringerte Öffnung 51 und die Queröffnung V5 ausgedehnt.

Die äußeren Oberflächen des Kabeleinführungsgehäuses 65 und der Mutter 63 sind ebenfalls elektrisch leitend ähnlich wie das rohrförmige Gehäuse 29 oder sie sind entsprechend einer' bevorzugten Ausfüiirungsforin aus einem geeigneten Metall hergestellt. Wenn die Verbinderanordnung 28 vollständig mit dem Kabel zusammengebaut ist, sind diese Oberflächen elektrisch miteinander_#verbunden. Einer der Massearähte 39 wird dann mit der Öse 61 an dem Kabeleinführungsgehäuse 65 verbunden. Durch diese Verbindung werden die äußeren Oberflächen der gesamten Verbinderanordnung 28 geerdet.

- 11 - IB

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In der vervollständigten Kabelverbiadung 25 ist das Auflager 31 der Verbinderanordnung 2β fest verbunden mit einem gleichen Auflager 31aeiner ähnlichen Verbindeanordnung 28a. Zum besseren Verständnis kennzeichnen die Bezugszeich-en mit angehängten Buchstaben ähnliche Teile der anderen Anordnung. Anschließend wird das vorbereitete Ende des einen Kabels mechanisch und elektrisch, mit dem vorbereiteten Ende eines 2. Kabels verbunden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Das Auflager 31>a der zweiten Kabelverbinderanordnung 28a ist auf das Auflager 31. der ersten Kabelverbindungsanordung 28 aufgesetzt. Eine isolierende Dichtungskappe 87, die ein elektrisch leitendes Teil enthält, und eine Dichtung 91 sind zum Abdecken der Oberfläche des Verbindungs— auflagers 31 vorgesehen. Der elektrisch leitende Einsatz. 89 reicht in die Queröffnung 53 des Verbindungsauflagers 31. Die isolierende Abdeckkappe 87 hat auch eine elektrisch leitende äußere Oberfläche und ist durch Kontakt mit der äußeren Oberfläche des rohrförmigen Gehäuses 29 geerdet. Die Anordnung der vollständigen Verbindung isoliert- alle elektrisch leitenden Teile im Innern der Verbindung, wodurch die Betriebssicherheit für die sich in der Nähe befindenden Personen erreicht wird.

Das leitende Metallabstandsstück 93 ist zwischen die flachen, spatenförmigen Teile 77 und 77a eingesetzt, und eine weitere Dichtung 91a ist zwischen den benachbarten Oberflächen der Verbindungsauflage 31 und 31a angeordnet. Die oben genannte, übereinander angeordnete Lage der Auflager bringt die Queröffnungen 53 und 53a der Auflager 31 und 31a senkrecht übereinander, und das eingesetzte Abstandsstück 93 beansprucht einen wesentlichen Teil der ausgerichteten öffnungen. Es wird bemerkt, daß das Metallabstandsstück 93 in gutem, elektrischen und mechanischen Kontakt mit den flachen spatenförmigen Teilen 77. und 77a steht. Auf diese Weise wird ein gut elektrisch leitender Weg von dem Leiter 57 des einen Starkstromkabels zu dem anderen Leiter 57a des anderen Kabels erreicht.

Die mechanische Verbindung der ,flachen, spatenförmigen Teile 77,77a

12 - und

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und des Abstandsstücks 93 wird durch eine Verbindungsschrau.--be 95 bewirkt, die durch die Öffnung 85 in dem flachen Teil 77, dem Abstandsstück 93 und der Öffnung 85a in dem flachen Teil 77a gesteckt wird. Der Kopf 97 der Schraube 95 ist in Kontakt mit dem flachen Teil 77 und die Mutter 99 ist in Kontakt mit dem flachen Teil 77a. Eine geeignete Federscheibe 101 kann zwischen der Mutter 99 und dem flachen spatenförmigen Teil 77a angeordnet werden, um einen geeigneten Kontaktdruck zwischen allen Teilen, die von der Schraube 95 zusammengehalten werden, aufrecht zu erhalten. Die Verbindung wird fertiggestellt, in_dem die isolierende Kappe 87a mit ihrem elektrisch leitenden Einsatz 89a auf das Auflager 31a aufgesetzt wird. Dazwischen wird ein Dichtring 91b angeordnet. Der leitende Einsatz 89a ragt teilweise in die Queröffnung 53a hinein. Die Verbindung wird mit einer Haltekappe 33a und Muttern 103, die auf die Halteschrauben 35 aufgeschraubt werden, vervollständigt. Ss wird darauf hingewiesen, daß die Haltekappen 33 und 33a die Form eines Kreuzes besitzen und daß die Schrauben 35 durch ( nicht dargestellte ) Schraubenlöcher in der Nähe der ausgebreiteten Kreuzarme hindurch ragen. Die Auflager 31 und 3^a sind rund ( Fig.3 ); durch die genannte Form der Haltekappeh sind die Schrauben außerhalb des Umfangs 105 der Auflager angeordnet. Darüber hinaus geben die runden, übereinander angeordneten Auflager 31 und 31'a der Verbindung die Fähigkeit, jede beliebige Art von Verbindung zu bilden, da die Verbinderanordnungen 28 und 28a gegen einander verdreht werden, können, um eine gerade, gestreckte Verbindung, wie sie in Fig. 2 gezeichnet ist, oder eine andere Art, zum Beispiel eine rechtwinklige Verbindung ( nicht dargestellt ) zu bilden.

Der elektrisch leitende Einsatz 89 besteh.t aus einem geeigneten^ elektrisch leitenden Elastomer, zum Beispiel einem Elastomer, das auf bekannte Weise elektrisch leitend gemacht ist, und ist so dimensioniert, daß ein Presssitz zwiscnen dem Verbindungsschraubenkopf 97, der elektrisch leitenden inneren Oberfläche der Querbohrung 53 und der isolierenden Dichtungskappe 87 am

- 13 - oberen

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oberen Ende der Schraube 95 gebildet wird. Arn anderen Ende der Schraube liegt der Einsatz 89a in ähnlicher Weise zwischen der Mutter 99 und der inneren leitenden Oberfläche der Querbohrung 53a und der isolierenden Dichtungskappe 87a. So ist die elektrisch Leitfähigkeit zwischen diesen Teilen hergestellt und zwischen den flachen, spatenförmigen Teilen 77, 77a und der inneren Oberflächen der äußeren isolierenden Dichtungskappen 87 und 87a besteht das selbe Spannungspotential.

Das Belastungsverringerungselement b9 ist in einem Teil des Gehäuses 29 und einem Teil des Kabeleintrittsgehäuses 65 angeordnet, so daß seine innere Oberfläche in direktem Kontakt mit Teilen des vorbereiteten Kabelendes steht. Sowohl das rohrförmige Gehäuse als auch das Kabeleintrittsgehäuse sind starr, und wie nachfolgend beschrieben werden wird, setzt dieser Aufbau das Element 69 unter radialen Druck und bewirkt ein fortdauerndes Federn des Elementes an der Berührungsfläche zwischen seiner inneren Oberfläche und der Oberfläche des Kabels, um so einen wirksamen elektrischen Kontakt und eine Abdichtung an der Berührungsfläche zu bilden und aufrecht zu erhalten.

Das Belastungsverringerungselement, das am besten in den Fig. 7 und 8a zu erkennen ist, besitzt etwa die Form eines Zylinders mit einer äußeren·Oberfläche 107 und einer axialen Öffnung 109 mit einer inneren Oberfläche 111. In der ganzen folgenden Beschreibung ist das Anschlußende des Elements 69 das in Fig. 7 links dargestellte Ende; es wird allgemein mit dem Bezugszeichen 112 bezeichnet. Das Basisende des Elements 69 ist das auf der rechten Seite in Fig. 7 dargestellte; es ist allgemein mit dem Bezugszeichen 114 bezeichnet. Eine versenkte Bohrung erstreckt"sich axial ein Stück weit in das Anschlußende 112 und besitzt eine innere Oberfläche 113* und eine andere angesenkte .Bohrung erstreckt sich axial teilweise in das Basisende 114 und besitzt eine innere Oberfläche 11i5. Die Oberflächen dieser angesenkten Bohrungen liegen unter einem rechten Winkel von der inneren Ober-

- 14 - fläche

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fläche 111i des Elements nach außen abgesetzt. Dadurch wird eine Schulter 1116 zwischen der inneren Oberfläche 115 und der großen inneren Oberfläche 11ll gebildet, Arn Eingang des Basisendes 114 der angesenkten Bohrung befindet sich eine Abschrägung 117 zu der inneren Oberfläche 115 hin.

Aus Fig.2 erkennt ₍man, daß wenn das Element 69 in die fertiggestellte Verbindung eingesetzt ist, die innere Oberfläche 113 am Anschlußende des Elements 69 das Ende des Körperteils des Kabelschuhs 71 umschließt, und daß die innere Oberfläche 11.5 am Basisende des Elements 69 das Ende der Abschirmung 45 des vorbereiteten Kabels umschließt. Die Schulter 116 berührt das Ende 119 der Abschirmung 45. Dieses Ende 119 ist der Endpunkt einer Abschrägung 118, die an dem Ende der Abschirmung 45 hergestellt wird, um eine gleichmäßigere Schichtdicke in der Umgebung der Isolation an diesem Punkt zu ermöglichen. Dies ist vor allem dann wichtig, wenn die Abschirmung 45 durch Strangpressen auf das Kabel aufgebracht ist und möglicherweise nicht an allen Stellen des Kabelumfangs eine gleichmäßige Dicke besitzt. ,

Daher berührt und umschließt ein ringförmiger Teil des Spannungsveringerungselements 69» dargestellt durch die innere Oberfläche 1.15, das Ende der Abschirmung 45 des Starkstromkabels. Der Durchmesser dieses ringförmigen Teils ist geringfügig kleiner als der Durchmesser der Abschirmschicht, um so eine enge Verbindung, einen festen Kontakt an der Berührungsfläche zwischen den beiden zu bilden. Dieser enge Kontakt ' schließt Luft, Feuchtigkeit und andere Teile der Umgebung aus und bildet einen elektrischen Kontakt, der seinerseits die Beanspruchung in dem elektrisch hoch beanspruchten Gebiet 120 in der Nähe des Endes 119 der Abschirmung 45 verringert, wie anschließend beschrieben werden soll.

Der Durchmesser der großen inneren Oberfläche 111 ist geringer als der Durchmesser der dielektrischen Isolation 59 des Kabels.

- 15 - Der

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AL

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3A88-95

Der äußere Durchmesser des Elements 69 ist im wesentlichen der gleiche wie der innere Durchmesser des rohrförmigen Gehäuses 29 und des anstoßenden Kabeleintrittsgehäuses 65, so daß die äußere Oberfläche 107 des Elements und die inneren Oberflächen der es umgebenden Teile miteinander in Kontakt' stehen,wenn die Verbinderanordnung auf dem vorbereiteten Kabelende zusammen-gebaut wird. Weil die umgebenden Gehäuse · starr sind, ist das Beanspruchungsverringerungselement 69 eingesperrt und steht unter radialem Druck zwischen dem starren äußeren Gehäuse und dem Kabel, wie in Fig. 8b gezeigt. Die Pfeile geben die Richtung der Anfangs- und der Reaktionskräfte an, das heißt, radial auswärts zu dem starren Eintrittsgehäuse 65 und radial einwärts zu deai Kabel. Diese Kräfte wirken in gleicher Weise auf allen Oberflächen des Kabels, die von dem Element 69 umschloBsen sind.

Die radiale Druckkraft und die allgemein nachgiebige Eigenschaft des Elementes 69 wirken zusammen und ermöglichen die fortlaufende Nachgiebigkeit des Elements in Bezug auf das Kabel ohne dielektrisch nachteilige Hohlräume. Das schwammige iMaterial des Belastungsverringerungselements 69 gibt nach, wenn das Kabel sich ausdehnt, und erweitert sich, wenn das Kabel sich zusammen-zieht, so daß ein relativ konstanter Druck an der Berührungsfläche zwischen dem Element und dem vorbereiteten Kabelende aufrecht erhalten bleibt. Der ausgeübte Druck ist ausreichend hoch, um die gewünschte, längsgerichtete dielektrische Festigkeit der Verbindungsfläche zu bewirken, jedoch niedrig genug, ,um eine größere Deformation des Kunststoffs oder das "Kaltfließen" der Kabelisolation zu vermeiden, und zwar selbst während Perioden hoher Arbeitstemperatur, wenn die Ausdehnung des Kabels am größten ist und sein Widerstand gegen eine Deformation des Kunststoffs am geringsten.

Die oben beschriebene Anordnung der inneren Oberfläche des Beanspruchungsverringerungselements 69 arbeitet mit der eln-

- 16 - gangs

£0^8·« 4/1019

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gangs beschriebenen Kabelvorbereitung zusammen, bei der das Kabel auseinander-genommen oder anderweitig vorbereitet wird, um bestimmte Längen des Mittelleiters 57, der dielektrischen Isolation 59 und' der Abschirmung 45 freizulegen. Diese Längen sind abhängig von der Kriechfestigkeit der gesamten Kabelverbindung und von der Spannung des Systems, in dem sie verwendet werden.

Ein Beispiel einer speziellen Konstruktion der bevorzugten Ausführungsform ist mit etwa den folgenden Abmessungen hergestellt worden: Außendurchmesser des Elements =6,5 Zentimeter; Länge vom Kabelende zu der Bindestelle der Massedrähte = 39 Zentimeter; Länge des freigelegten Mittelleiters 57 = 7,5 Zentimeter; und Länge der freigelegten dielektrischen Isolation 59 = 11,5 Zentimeter. Bei einer Betrachtung der Figuren 2, 3 und 4 erkennt man, daß die Öffnung 49 in dem rohrförmigen Gehäuse 29 Wände besitzt, die nach außen zu dem offenen Basisende des Gehäuses hin abgeschrägt sind. Entsprechend besitzt das Beanspruchungeverringerungselement 69 vozugsweise eine leichte Abschrägung an seiner äußeren Oberfläche, um den Zusammenbau der Teile zu erleichtern. Für diese Abschrägung war eine Querschnittsverringerung von einem Grad vorgesehen, die so gerichtet ist, daß das Anschlußende 1.12 einen geringfügig -kleineren äußeren Durchmesser besitzt als das Basisende 114 des Elements.

Wurde -bisiier die Anordnung des Spannungverringerungselements 69 in Bezug auf wenigstens Teile des rohrförmigen Gehäuses 29, des Eintrittsgehäuses 65, und des vorbereiteten Kabelendes betrachtet, so soll nunmehr die Aufmerksamkeit auf den Aufbau des Elements 69 selbst gericntet werden. Dieses Element besitzt eine Mehrfachstruktur, die aus getrennten Teilen mit defi-

nierter Charakteristik zusammen- gesetzt ist, oder es besteht aus einem einzigen Teil mit einem weniger plötzlichen Wechsel zwischen den Teilen mit definierten Eigenschaften. Zum besseren Verständnis ist die zusammengesetzte Anordnung dar-

- ¹⁷ ~· gestellt

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gestellt und beschrieben, wie am besten in den Figuren 7 und 8a zu sehen ist. Die Erfindung ist jedoch wohlgemerkt nicht
auf diese zusammengesetzte Ausführung beschränkt.

Betrachtet man jetzt aie Fig. 8a, so erkennt man, daß der
Basisteil 121 vorzugsweise au3 einem geschlossen-porigen,
schwammigen Elastomer Desteht und eine innere Oberfläche 111a in Verbindung mit der großen inneren Oberfläche 111 der allgemeinen axialen Bohrung 109 durch das Element 69 und eine abgeschrägte Oberfläche 123 besitzt, die an die Oberfläche 111a anschließt und von der Mittelachse und von dem 3asisende 1.14 des Elements weggerichtet ist. Diese abgeschrägte Oberfläche bildet eine Höhlung in dem Basisteil 121, dessen Form an einen Kegelstumpf erinnert. In das Basisteil hinein erstreckt sich die angesenkte Bohrung mit der Oberfläche 115» die bei der
Schulter 116 endet. Die Abschrägung 117 ist die Führungsecke der angesenkten Bohrung.

Alle inneren und äußeren Oberflächen des Basisteils 12t sind auf geeignete Weise elektrisch leitend, gemacht, zum Beispiel durch Bedecken der Oberfläche mit einer Schicht 125 einer
leitenden Substanz. Diese leitenden Oberflächen und die Form des Basisteils bewirken seine Eignung als Spannungsverminderungsschirm. Ein für diesen Zweck geeignetes Material wird von der General Electric Company hergestellt und wird als halbleitendes Silikonharz SR 531 bezeichnet. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das ganze Basisteil 125 leitend zu machen, indem man elektrisch leitende Rußpartikel in die Wände des
Schwammmaterials einbaut.

3in weiterer Teil des zusammengesetzten Elements 69 ist der
zweite oder Mittelteil 127. Dieser Teil 127 besitzt eine äußere
Oberfläche an seinem Basisende, dessen Form mit der Höhlung
des Basisteils 121 zusammenpasst, wenn die beiden axial angeordnet sind. Dieser zweite Teil besteht vorzugsweise aus

- 18 - einem

4 0 9 8 U / 1 0 1 δ

einem geschlossen - porigen Elastomer mit höherer Diente und möglicherweise kleinerem Zellendurcnmesser als bei dsm Basisteil 121j um eine erhöhte dielektrische Festigkeit im Bereich der Elementzone, die von diesem zweiten Teil eingenommen wird, zu erreichen. Die dielektrische Festigkeit des Grundmaterials, welches den oben genannten Teil 121 bildet, ist relativ unwichtig im Hinblick auf seine elektrisch leitenden Oberflächen. Ohne diese leitende Oberfläche jedoch muß das schwammähnliche Material eine· eigene dielektrische Festigkeit besitzten, und dieses zweite Teil besteht deshalb im Vergleich zu dem ersten Teil aus einem Material mit höherer dielektrischer Festigkeit. Die höhere Dichte und der kleinere Porendurchmesser dieses Teils ergibt Eigenschaften ähnlich der von festem Material. Das Material kann auch aus einem festen Elastomer bestehen.

Das genannte zweite Teil besitzt eine schräge oder allgemein kegelstumpfartige Form und besitzt an seiner dem Anschlußelement zugewanden Seite eine abgeschrägte Höhlung, in die ein weiteres Teil des Elements hinein-passt. Dieses dritte Teil 129 besitzt eine äußere Oberfläche an seinem basisseitigen Ende, die genau in die Höhlung des genannten zweiten Teils 127 passt, wenn die beiden Teile axial angeordnet werden. Der dritte Teil besitzt weiterhin eine innere Oberfläche 113» die von der allgemeinen inneren Oberfläche 111 des Elements ausgesehen nach außen abgestzt ist. Das Material für dieses dritte Teil 129 kann das selbe sein wie das, das für das Basisteil 121 verwendet ist und kann . so in der gleichen Weise elektrisch leitend gemacht sein. Seine Dichte ist geringer als die des zweiten Teils 127, wodurch ein System von Spannungselementen mit abgestufter Dichte gebildet wird, wobei die Zone mit der höheren Dichte für das Gebiet mit dem höheren Spannungsgradienten vorgesehen ist, wie nachstehend ausführlicher-beschrieben werden soll. Dieses dritte Teil vervollständigt die im wesentlichen zylindrische Form des

- 19 - Elements

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ORIGINAL INSPECTED

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Elements.

Das zusammengesetzte Element 69 wird fertiggestellt, indem die Einzelteile axial zusammengepasst -und mit einem geeigneten Bindemittel verbunden werden. Gemäß einer anderen Aus—

führungsform kann das Element 69 in einem Stück gegossen werden , wobei die oben genannten Teile des Elements Zonen von definierten Eigenschaften sind.

Die Wirkung der Anordnung des beschriebenen zusammengesetzten Spannungsverringerungselements 69 auf dem Ende 119 der Abschirmung 45 kann am besten aus einem Vergleich der Figuren 9a und 9b verstanden werden. Betrachtet man zuerst Fig. 9a, so sind typischerweise die elektrischen Bedingungen in der Nähe des Endes der Abschirmung 45 extrem schwierig, wenn man sie vergleicht mit denen, die im Verlauf des Kabels 27 unter der Abschirmung 45 herrschen. Beispielsweise sind die Ä'quipotentiallinien 1,31 paralell im Innern des Kabels, wo es von der Abschirmung 45 umgeben ist. Hinter dem Ende 119 der Abschirmung 45 jedoch biegen die Äquipotentiallinien nach außen ab und treten relativ eng nebeneinander aus der Kabelisolation 59 aus, woraus ein Gebiet mit hohen längsgerichteten Spannungsgradienten in diesem Gebiet der Isolation resultiert. Unter der Abschirmung 45 sind andererseits die Spannungsgradienten radial gerichtet und werden nach außen hin .zur dialektischen Isolation 59 schwächer. Die hohe längsgerichtete elektrische Beanspuchung kann einen Ausfall der Isolation hervor-rufen. Ein derartiges Gebiet ist durch die Bezugsziffer 120 in Fig. 2 gekennzeichnet. Was immer an elektrischer Belastung in diesem dem Ende 119 der Abschirmung 45 benachbarten Gebiet und unter dem Schirmteil 121 des Elements 79 sich ausbildet, wird ohne Unterbrechung von dem dielektrisch hochfesten Teil 127 aufgenommen, das sich an das Teil 121 anschließt und das Kabelgebiet 120 umschließt.

In Fig. 9b ist die vorteilhafte Anwendung des Elements 69

- 20 -. für

ι - 1058

für die Verringerung der Belastung der inneren Oberfläche in einer Kabelverbindung dargestellt. Das Basisteil 121. des Elements, welches wegen seiner leitenden Oberfläche elektrisch leitend ist, umgreift das Ende 119 der Abschirmung 45'. Die leitende Oberfläche 125 ist geerdet auf Grund ihres engen Kontakts mit der Kabelabsehirmung 45, welche durch die konzentrischen Massedrähte 41 (Fig.1) geerdet .ist. Da dieses Abschirmteil des Beanspruchungsverringerungselements von der dielektrischen Isolation des Kabels nach außen abgescürägt ist, erweitert sich das elektrische PeId, wie durch die Äquipotentiallinien 131 dargestellt ist, und die Spannungsgradienten konzentrieren sich nicht in Längsrichtung,wie man aus der nach außen gerichteten Beugung der Linien unter der abgeschrägten Oberfläche 123 erkennt.

Es soll noeheinmal in Erinnerung gerufen werden, daß aucn der dritte Teil 129 elektriscn leitend ist, ebenso einige der inneren Oberflächen des rohrförmigen Gehäuses, wie bei 55, und alle äußeren Oberflächen des rohrförmigen Gehäuses, wie bei 47. Darüber hinaus sind die äußeren Oberflächen der Isolierungs- oder Dichtungskappen 87 und 87a elektrisch leitend und ihre inneren Oberflächen stehen in engem Kontakt mit den elektrisch leitenden Einsätzen 89 beziehungsweise 89a. Alle diese Oberflächen bilden eine elektrostatische Abschirmung, die das elektrische Feld durcn die ganze Kabelverbindung 25 steuert, wie durch den Verlauf der Äquipotentiallinien 1i31 dargestellt. Das dritte Teil 129, das ebenfalls in Kontakt mit dem vollen Potential des Kabelschuhs'71 .steht, ist von der Masse (Nullpotential) durch das dielektrisch hochfeste Mittelteil 127 und das dielektrisch hochfeste Material, aus dem das rohrförmige Gehäuse 29 besteht, getrennt.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß ein Zwischen- oder Hohlraum zwischen Teilen des Kabelschuhs 71 und dem rohrförmigen Gehäuse 29 besteht, was durch das Bezugszeichen 132

- 21 - ( Fig. 9b- ), 0 9 8 U/1019

η "2$ i

( Fig. 9b ) gekennzeichnet ist. Dieser Zwischenraum muß nicht mit einem hoch dielektrischen Material gefüllt werden, um die. Luft auszutreiben, da das elektrische Feld in den Räumen eingeschlossen ist, die von den inneren Elektrodenoberflächen (volles Potential) und den äußeren Elektrodenflächen (Erdpotential) begrenzt sind. Der genannte Zwischen- oder Hohlraum ist auf allen Seiten von Elektrodenflächen begrenzt, die das selbe Potential (volles Potential) besitzen und somit keinem Spannungsgradienten ausgesetzt.

ι- -

Da die Spannungsbeanspruchung in dem Gebiet, das das plötzliche Ende der Abschirmung umgibt, ansteigt, ist eine weitere Konstruktion des zusammengesetzten Spannungsverringerungselements69 in Fig. 10 dargestellt, wo die abgeschrägte Oberfäche_ 123 weiter innen als die allgemeine äußere Oberfläche des Elements 69 in einer abgerundeten Spitze 133 endet. Diese abgerundete Spitze liegt dann in dem anschließenden,hoch dielektrischen Material des zweiten Teils 127 des Elements

Das Spannungsverringerungselement 69 besitzt geschlossen porige, schwammartige Teile aus Elastomeren, die sowohl zusammendrückbar als aucn nachgiebig sind. Die Herstellung des Elements 69 kann mittels Spritzguß in bekannter Art und Weise erfolgen. Während· der Herstellung des Elements dürfen Hohlräume, die das Resultat von Materialverunreinigungen oder Verarbeitungsungenauigkeiten sind, nicht auftreten; die Größe und die Verteilung der Gasporen wird so gewählt und gesteuert, daß die gewünschten elektrischen und mechanischen Eigenschaften erreicht werden. Somit sind die. geschlossenen Poren keine Hohlräume, denn sie werden für bestimmte Zwecke unter gesteuerten Herstellungsbodingungerx gebildet. Diese porige Struktur in einem geeigr^ten Elastomer gemäß der vorliegenden Erfindung ergibt ein Spannungsverringerungselement, das Arbeits- und Zufällsbeanspruchungen, seien sie elektrischer, thermischer oder physikalischer Natur widerstehen kann, wie sie in dielektrischen Systemen typisch sind.

4 O 9 8 1 k I 1 O 1 9

- 22 - Geeignete

AL8P ■- 1058

Geeignete Elastomere für das dargestellte Spannungsverringerungselement 69 sind Silikone, Äthylen - Propylene, FIuorosilikone und fluorierte, elastomere Copolymere. Ein Beispiel für ein fluoriertes Copolymer ist Viton, eine Handelsmarke der Firma E. I. duPont de Nemours & Company.

Wenn das Basisteil 121 des Spannungsverringerungselements aus Silikongummi hergestellt wird, wählt man für eine befriedigende Porenstruktur eine Dichte von 0,6 g/cnr mit einem maximalen Porendurchmesser von 0,15 bis 0,75 Millimeter. Das gleiche Material und die gleiche Porenstruktur kann, auch für das dritte Teil 129 des Spannungsverringerungselements benutzt werden. Wenn auch das dritte Teil des Spannungsverrin-

gerungselements 69 aus Silikongummi hergestellt wird, wird eine befiedigende Porenstruktur ebenfalls mit einer Dichte von 0,6g pro Kubikzentimeter hergestellt mit einem maximalen Porendurchmesser von 0,15 bis 0,75 Millimeter.

Zu der vorstehenden Materialbeschreibung wird angemerkt, daß sowohl die Materialdichte als auch die Porenform veränderbar sind. D8S bevorzugte Material für das zweite Teil kann einen durchschnittlich kleineren Porendurchmesser besitzen als das Material des ersten Teils und die Dichte kann größer sein. Die dielektrische Festigkeit steigt in einem geschlossen - porigen Elastomer, wenn der Porendurchmesser abnimmt, da die dielektrische Festigkeit eines gasgefüllten Raumes eine umgekehrte Funktion des Porendurchmessers ist.

Der Aufbau des Spannungsverringerungselements 69 bringt in Verbindung mit den starren äußeren Gehäusen in der vorliegenden Ausführungsform viele Vorteile gegenüber den bekannten Verbinderanordnungen. Unter diesen Vorteilen ist die Fähigkeit der Verbinderanordnung 28 zu nennen, einen gleichmäßigen, relativ konstanten, radialen Druck auf die Berührungsfläche zwischen dem Spannungsverminderungselement und dem vorbereiteten Kabelende, speziell in dem Gebiet der hohen elek-

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- 23 - . trischen

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_jtrisehen Beanspruchung 120 des Kabels auszuüben, so daß ein guter elektrischer Kontakt ohne dielektrisch nachteilige Hohlräume bei Kabeln mit unterschiedlichem Durchmesser entstehen, ohne daß hoch dielektrische Flüssigkeiten oder Mi-' schungen benötigt werden und ohne daß handgewundene Isolierbandkegel auf-oder abgewickelt werden müssen, wodurch.die Herstellung und Abänderung der KabelverDindung auf der Bauselle vereinfacht wird. In Bezug·auf die Veränderung der Kabelverbindung auf einer Baustelle kann man sehen, daß die Verbindung geöffnet werden kann und daß Leiter hinzugefügt oder weggenommen werden können nach der ersten Installation ohne wesentlichen Verlust von Arbeit oder Material. Die Verbindung von mehreren Kabeln wird unten beschrieben.

Weiterhin ermöglicht der gegenwärtige Aufbau des Elements 69 ein Nachgeben, wenn das Kabel sich ausdehnt, und ein Ausdehnen, wenn das Kabel sich zusammenzieht. In beiden Betriebszuständen liegt das vorliegende Element 69 an der allgemein zylindrischen Oberfläche des Kabelteils an, das es umschließt, und sichert den Kontakt an der Berührungsfläche selbst dann, wenn die im allgemeinen zylindrische Oberfläche leicht deformiert ist, zum Beispiel nicht ganz kreisrund oder uneDen. Wänrend dieser Volumenänderungen des Kabels halten die radialen Druckkräfte, die aus dem vorliegenden Aufbau resultieren,..den relativ konstanten Druck an der Berührungsfläche aufrecht, der ausreicht, um den oben genannten elektrischen Kontakt herzustellen, ohne daß sich Zwischenräume , an der Berührungsfläche zwischen dem Element und den Kabeln bilden, und ohne daß sich der Druck an der. Berührungsfläche verringert, wodurch der elektrische Kontakt verscnlechtert würde. Jedoch ist der Druck gering genug, um eine größere Deformierung d-es Kunststoffs (Kaltfließen) der dielektrischen Kabelisolation während der Perioden hoher Temperatur zu vermeiden, wenn die Ausdehnung des Kabels am größten und der Widerstand der Isolation gegen eine Deformation des Kunst-

Stoffs am geringsten ist. Somit ist die fertige Kabelverbinder-

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- 24 - struktur

■ A13P - 1058

struktur fähig, auch bei Temperaturen, die höher sind als· die typischen Temperaturen früher bekannter Geräte^ wirksam zu arbeiten.

Der vorliegende Aufbau gibt der Verbinderanordnung 28 ebenfalls die Fähigkeit, sich an Kabel mit abweichendem Durchmesser in einem Bereich von Kabelgröiaen anzupassen. Beispielsweise kann die gezeichnete Verbinderanordnung mit dem Beanspruchungsverringerungselement 69 sich an Kabelgrößen von 500 MCM, 750 MCM und 100 MCM anpassen. Genauer gesagt kann sicn jede Grotte an einen Bereich der Kabeldurchmesser von etwa 0,4 Zentimeter anpassen. Für jede passende Kabelgröße wird der oben genannte gleichmäßige radiale Druck an der Berührungsfläche erreicht. Darüber hinaus wird dieser gleichmäßige radiale Druck unter den oben genannten Umgebungsbedingungen aufrecht erhalten, unabhängig vom stromleitenden.Zustand des Hochspannungssystems, in dem das Kabel benutzt wird. Bei der Kabelvorbereitung jedoch wird ein passend geformter Kabelschun 71 für jede unterschiedliche Kabelgröüe benutzt.

Faßt man die Vorteile des Aufbaus des vorliegenden Beanspruchungsverringerungselements 69 und seine Anordnung zwischen den starren Gehäusen 29 und 65 und dem präparierten KaDelende 27 zusammen, so hat· das vorliegende Element' 1.) die Fähigkeit, sich an leicht deformierte Zylinderformen, wie sie bei der freigelegten Isolierung von Hochspannungskabeln vorkommen können, anzupasse,n; 2.) passt es sich an einen Durchmesserbereich dieser Kabel an ; 3. ) hält es einen ausreichenden radialen Druck aufrecht, um eine Abdichtung und einen guten dielektrischen Kontakt an der Verbindungsfläche zwischen dem Element und dem Kabel zu naben sowohl in den unter 1.) und 2.) genannten Fällen, selbst wenn das Kabel während Temperaturwechseln sein Volumen ändert; 4.) erfüllt es die Punkte O, 2.) und 3.) und vermeidet gleichzeitig übergroße interne Drücke wänrend der Perioden hoher Temperatur, die eine Überbeanspruchung des KaDeIs und eine . Deformierung des Kunststoffs der Isolation hervor-rufen könnten;

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- 25 - und

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und 5.)erfü-llt es 4.),ohne daß ungenügender DrucK oder gar Zwiscnenräume an der Berünrungsfläche zwischen dem Element und dem Kabel auftreten, wobei der wirksame dielektrische Kontakt zwischen den Teilen sich verringern würde oder sogar ganz, verloren ginge.

Die vorliegende Erfindung bringt auch eine Möglichkeit, das Kabelsystem bequem und sicher an der Universalverbindung 2 5 zu testen, um zu sehen, ob das System unter Spannung steht oder nicht, und wenn es unter Spannung steht, wie hoch diese Spannung ist,ohne daß die Verbindung, aufgemacht werden muß. In Fig.1 ist der Aufbau aes Spannungstestpunktes 135 zwischen 2 auseinander-liegenden Stegen 137 auf der äußeren Oberfläche des Rohrgehäuses 29'zusehen.

Wie in Fig.11 im Detail dargestellt ist, schließt der Aufbau des Spannungstestpunkts 135 einen Rundstab oder Dorn 1,39 mit einem. Fuß oder einer Basis 141, eine Isolierbuchse 143 mit einem Hals 145, der den Dorn 139 trägt, einem Bügel 147 zum Befestigen der Isolierbuchse 1431 ein mit einem Gewinde versehenes Befestigungsmittel, wie zum Beispiel die Schraube 149, um den Bügel 147 zu schließen,und eine Deckkappe 15.1 mit einer Abzugöse 153 ein, die den Hals 145 der Isolierbuchse und den Dorn 139 abdeckt. .

Bei der Beschreibung der Figuren 3 und 4 war oben darauf hingewiesen worden, daß die äußeren Oberflächen des rohrförmigen Gehäuses 29 durch eine Metalbeschichtung 47 elektrisch leitend sind.

Diese Beschichtung ist überall auf der äußeren Oberfläche mit Ausnahme zweier ringförmiger Lücken 1*55 iⁿ der Beschichtung zwischen den beiden Stegen 137. Diese beiden Lücken bilden einen isolierten Streifen 157 in der Beschichtung am Umfang des rohrförmigen Gehäuses genau zwischen den beiden Stegen 137. Und genau mit diesem isolierten Streifen 1.57 hat der

4 0 9 8 U / 1 0Ί 9

- 26 - Fuß

ÄL8l· - ".!058

Fuß 14-1 des Dorns 139-Kontakt, wenn die Spannungstesteinrichtung 135 auf dem rohrförmigen Genäuae aufgebracht ist.

In Fig. 12 ist die Isolierbuchse 143 als ein ununterbrochenes Kreisband mit einem einstückigen Hals 145_f der von dem Band nach außen heraustritt, au sehen. Der Hals 145 ist ähnlicn einer Röhre und hat in seiner Mitte eine Lähgsöffnung 1-59. Diese Öffnung 169 besitz.t im wesentlichen den selben Durchmesser wie der Dorn 1-39 und steht mit einer breiteren, unten angebrachten Öffnung 161 in Verbindung, die im wesentlichen die Größe und die Form des Fußes 141 des Dorns 139 besitzt. Die Länge des Dorns 139 überschreitet jedoch die Länge des Halses 145 und ragt, wie am besten in Fig. 11 zu sehen ist, über den Hals hinaus, so daß eine Spitzte 163 freiliegt. Ein vorstehender Ring 165 umschließt den Hals 1.45 und bildet eine Raste für die Abdeckkappe 151, die, wie am besten in Fig.14 zu sehen ist, eine umlaufende Nut 1.67 auf ihrer Innenseite trägt, die in den Ring 165 eingreift, wenn die Kappe auf die Spannungstestpunktvorrichtung 135 aufgesetzt wird. Die Bohrung 169 in der Kappe besitzt im wesentlichen den selben Durchmesser wie der Hals 145 der Isolierbuchse 143, so daß ein Paßsitz der Kappe auf der Buchse erreicht wird. Die Zugöse 153 ist mit einem quer hindurchgehenden Fingerloch 1.71 versehen, um die Handhabung der Kappe zu unterstu.tz.en.

Die Isolierbuchse 143 und die Abdeckkappe 151 bestehen jeweils aus einem geeigneten Kunststoffmaterial, zum Beispiel aus Äthylen - Propylen. Die Abdeckkappe 1.51 ist auf eine-geeignete Weise elektrisch leitend gemacht, zum Beispiel indem man auf ihre Oberflächen eine leitende Beschichtung wie auf dem Spannungsverringerungselement 69 aufbringt. Da der Ring 157, der mit dem Dorn 139 im Kontakt steht, gegen Masse isoliert ist, " schwimmt " der Dorn gegenüber dem Massepotential, außer wenn die Abdeckkappe 151 auf den Hals 145 aufgesetzt ist. Die Spitze 163 des Dorns 1.39 steht ausreichend weit heraus, um die

- 27 - . , elektrisch

409814/1019.

"ffuffl

elektrisch leitende Oberfläche der Kappe 151 in der Aussparung 168 zu berühren, die zur Aufnahme der Spitze vorgesehen ist. Die untere Eckfläche der Kappe 151 berührt einen ringförmigen Flansch 170, der eine Öffnung 172 (Fig. 15) in dem Bügel 147 umschließt, der aus Metall bestehen kann und deshalb elektrisch leitfähig ist. Verbindet man einen der Massedrähte 39 (Fig.1) mit dem Bügel 147» zum Beispiel mit der Schraube 149 (Verbindung nicht dargestellt), so ist die ganze Test- · punktvorrichtung 1:55 geerdet, wenn die Abdeckkappe. 151 eingerastet istjund der Dorn 139 und der isolierte Streifen 157 " schwimmen " nicht langer.

Es ist eine Eigenschaft der gezeigten Spannungstestvorrichtung t35, daß sie auf der Oberfläche des rohrförmigen Gehäuses 29 nach allen Richtungen drehbar ist. Der ringförmige Bügel 1.47 ist, wie am besten in Fig. 15 zu sehen ist, für diesen Zweck geeignet. Der Bügel hat in flachem Zustand die Form eines langen, rechteckigen Streifens mit bestimmten öffnungen darin. Die Enden des Streifens sind so abgewinkelt, daß sie einander gegenuber-stehen, wenn der Streifen zu,einem Kreis geformt wird, wie in ider Figur dargestellt. Eine Öffnung 1,73 am einen Ende ist zum Einsetzen einer Schraube H49 (Fig.11i) vorgesehen und eine Öffnung 175 in dem entgegengesetzen Ende paßt sich dem Gewindestück der Schraube 149 an. Ein Paar von federnden, in das Gewinde eingreifenden Befestigungslappen 1Ί7.7 an dem Bügel greifen in das Gewinde der Schraube 149 ein und wirken wie eine Kontermutter für die Schraube. Wenn dann die Schraube gedreht wird, werden die abgewinkelten, sich gegenüber stehenden Enden zusammengezogen, um den Abstand zwischen sich zu verringern und um den Bügel auf der Isolierbuchse 143 ZUi befestigen. Die Öffnung 172, die von den Enden etwas entfernt ist, ist das Aufnahmeloch für den Hals 145 der Isolierbuchse 143·

Man erkennt, daß nach dem Lösen der Schraube 147 die ganze Einrichtung frei um das Rohrgehäuse gedreht werden kann, wobei sie

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- 28 -. jedoch

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jedoch in ihrer Lage zwischen den beiden Stegen 137 verbleibt. Dies ermöglicht es dem Testpersonal, mit einem Werkzeug den Testdorn 159 in eine bequeme und leicht zugängliche Position, zu bringen, um den Test ausführen zu können, und zwar bei jeder Kabelverbindung, die die gezeigte Verbinderanordnung benutzt. In jeder Lage der Sparinungetestpunktseinrichtung 1.35 berührt der Fuß 141 des Testdoms 139 den isolierten Streifen' 157 von der elektrisch leitenden Oberfläche des Rohrgehäuses 29.

Wie bereits bei Fig. 11 gesagt war, besitzt das Material, das · das ronrförmige Gehäuse 29 bildet^ wie oben gesagt eine hohe · dielektrische Festigkeit,und man weiß, daß ein dielektrisches' Medium zwischen zwei Leitern einen Kondensator bildet. Somit liegt das Material des rohrförmigen Gehäuses 29 zwischen der inneren, elektrisch leitenden Oberfläche 55 und dem äußeren isolierten Streifen 157 und bildet einen Kondensator, dessen einer Anschluß der Testdorn 139 über seinen Fuß 141 ist. Nach Entfernen der Abdeckkappe 151 ist die herausstehende Spitze 1i63 des Testdorns 1>39 zu Testzwecken zugänglich. Sine Testschaltung mit einem Messgerät (nicht dargestellt) der bekannten Art wird dann zwischen die Spitze 1.63 und Masse angeschlossen, um die Spannung des Kabelsystems zu messen.

Die Spannungstestpunkteinrichtung 135 bringt nicht nur eine Vorrichtung, mit der sich bequem die Spannung an der Verbindungsstelle messen läßt, sondern sie ist auch für das Personal sicher. Die Oberfläche des isolierten Streifens 157 bildet eine relativ schmale Kondensatorplatte und deshalb ist die Kapazität des Kondensators sehr klein. Da der Wechselstromwiderstand eine umgekehrte Funktion der Kapazität und in-sofern entsprechend hoch ist, bidet er einen Schutz., für das Personal, das di'e Spannungstests ausführt.

Wenn eine Verbindung zwischen drei Kabeln gewünscht wird, kön-

- 29 - . nen

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nen drei Verbinderanordnungeri 28 in einer Anordnung wie in Fig. 16· gezeigt verwendet werden. Hier werden die vorbereiteten Enden der. drei Starkstromkabel mit ihren entspechenden Verbindungsanordnungsteilen so zusammengesetzt, wie es oben in Verbindung mit dem Aufbau von Fig.2 beschrieben ist. Somit ist, wie in Fig. 1.6 gezeigt, das flache, spatenförmige Teil 77 elektrisch über das metallische Abstandsstück 93 mit dem flachen Teil 77a verbunden. Die Dichtung 91a ist zwischen den Auflagern 31 und 31a eingelegt. In vergleichbarer Weise ist das flache Teil 77a elektrisch mit dem flachen Teil 77b durch das Abstandsstück 93a. verbunden, und die Dichtung 91b ist zwischen den Auflagern 31a und 31b eingelegt. Die drei spatenförmigen Teile und die zwei Abstandsstücke sind durch die Schrauben 181 fest miteinander verbunden. Diese Schrauben sind ähnlich wie die Schrauben 95, die in Fig.2 gezeigt sind^mit Ausnahme der Tatsache, daß sie langer und an die dritte Verbinderanordnung angepaßt sind. Die Verbindung wird vervollständigt durch das Aufsetzen der isolierenden Abdichtkappen 87 und 87a an beiden Enden mit den anschließenden Dichtungen 91 beziehungsweise 91b-, die leitende Einsätze 89 und 89a besitzen. Dieser Aufbau wird durcn die Niederhaltekappen 33, 33a und die Kappenhalteschrauben 1ß3 und die Muttern 103 zusammengehalten. Die Schrauben 133 sind etwas langer als die vergleichbaren Schrauben 35 von Fig.2.

Die in Fig. 16 dargestellte Drei- Kabel- Verbindung ist vom sogenannten fluchtenden Typ, wobei die oberste und die unterste Vorrichtung parallel, miteinander verlaufen. Bei einem Kurzrschluß erzeugen die Magnetfelder, die Jeweils die Kabel umschließen, eine Kraft zwischen den beiden parallelen Verbinderanordnungen. Um diese Kraft aufzufangen und um den Aufbau zu einer starren Verbindung zusammen-zubinden, kann ein Streifen 185 mit den Ösen 61, 61a verschraubt werden. Andernfalls kann die Verbindung als "T- Verbindung " ausgeführt werden, indem einfach, eine der beiden parallelen Anordnungen in eine Position gedreht wird, die um 90 Grad gegen die fluchtenden

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- 30 - Teile

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7348835

Teile der Verbindung verdreht ist.

In ähnlicher Weise kann ein viertes Kabel an die Verbindung von Fig. 16 angeschlossen werden, indem ein weiteres Abstandsstück 93, eine längere Verbindungsschraube 181. und längere Haltekappenschrauben 183 verwendet werden. Die Verbindung kann jede beliebige Form besitzen, zum Beispiel· eine Kreuz-, eine T- oder eine fluchtende Form.

Eine Abwandlung der vorliegenden Verbinderanordnung für einen anderen Anwendungsfall ist in den Figuren 17, 13 und 1,9 dargestellt. In Fig. 17 ist zunächst ein Schalter 187 mit drei Betriebseingängen,,die allgemein mit 189, 189a und 189b bezeichnet sind, dargestellt. Diese sind an der Wand eines Behälters 191 befestigt und durchdringen diese Wand mit speziellen Durchführung s element en 193 an jedem Eingang, die mit 193, 193a beziehungsweise 193'b bezeichnet sind. Diese drei Eingänge können einen typischen, dreiphasigen Leistungsschalter.darstellen. Im Inneren des Schalters 187 sind bewegliche Kontakte 195» 195a und 195b vorgesehen, die mit den feststehenden Kontakten 197, 197a bzw. 197b zusammenwirken, um den Schalter zu schließen und zu öffnen. Diese Kontakte können mechanisch verkoppelt sein und als eine dreipolige Einheit arbeiten, oder sie können unabhängig voneinander betätigt werden. Die beweglichen Kontakte sind über flexible, geflochtene Leitung 199, 199a und 199b mit den Durchführungen 1Θ3, 193a bzw. 193t) verbunden.

Die Durchführungen bilden durch das Gehäuse hindurch eine Verbindung oder einen Anschluß für Hochspannungsstarkstromkabel. Die Durchführung 193 ist am besten in Fig. 19 zu erkennen. Auf die Auflagerfläche 201 wird das Verbinderauflager 31· mit der zwischengelegten Dichtung 91b aufgesetzt. Die Oberfläche 201 befindet sich an dem einen Ende des Durchführungselements 19.3· Das Durchführungselement 193 besteht ganz allgemein aus einem rohrförmigen Körper 203 mit einem einstückigen Kragen am Montage- oder Verbindungsende der Durchführung. Dieser Kra-

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gen 205 bildet eine entsprechende Auflagerfläche für das Ver- - bindungsteil 31 und eine Stütze für das Durchführungselement. Eine Montagegrundplatte 207 hält das Durchführungselement 193
und bildet eine Einrichtung zum Befestigen des Durchführungseleinents an dem Behälter 191. Mit Gewinde versehene Befestigungsmittel-, zum Beispiel Schrauben 209, passen in Gewindeöffnungen (nicht dargestellt) in dem Behälter als Befestigung der Montageplatte 207 am Behälter. Die Montageplatte 207 hält das Durchführungselement 193 mit geeigneten Mitteln, zum Beispiel mit einer Montagebügelplatte 211, die den Kragen 205 fest umschließt und mit geeigneten (nicht dargestellten) Mitteln
mit der Montageplatte 207 verbunden ist. Diese Befestigungsmittel können beispielsweise L-förmige Bügel sein, die von der Befestigungsbügelplatte 211 ausgehen bzw. an ihr befestigt
sind und die mit der Montagegrundplatte 207 verschraubt oder
anderweitig verbunden sind. In einer anderen Ausgestaltung kann die Montagebügelplatte 211 dazu benutzt werden, das Durchführungselement direkt an der Wand des Behälters 191 oder an einer anderen Platte, die die elektrischen Einrichtungen trägt oder isoliert, zu befestigen. Eine geeignete Dichtung 213 ist
zwischen dem Kragen 205 und der Montagegrundplatte 207 innerhalb der Montagebügelplatte 211 angeordnet. Die Montagegrundplatte 207 und die Montagebügelplatte 211 bestehen vorzugsweise aus Metall, obwohl auch anderes Material für diesen
Zweck geeignet sein kann.

Der Durchführungskörper 203 besteht vorzugsweise aus einem
geeigneten Epoxydharz. Im Bereich des Kragens 205» wo die Materialmenge größer ist·, ist ein ringförmiger Schlitz 215 eingegossen oder auf andere Weise während der Herstellung des Durchführungskörpers gebildet Worden, zum Beispiel beim Spritzgießen oder bei einem anderen bekannten Herstellungsverfahren.
Aus diesem Schlitz ergeben sich mehrere Vorteile. Beispielsweise bringt er eine bessere Vollkommenheit des Harzes vom
Standpunkt eines Dielektrikums und außerdem kann darin ein

- 32 - - Montageflansch A098U/1019

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Montageflansch (nicht dargestellt) eingesetzt werden, der zur Befestigung des Durchführungselements 193 an der Montagegrundplatte 207 benutzt werden kann. Die offene Seite 216 des Schlitzes 215 stößt an die Montagegrundplatte 207 oder an die Montagetafel an, an der das Durchführungselement direkt befestigt ist,- wenn keine Platte 207 vorgesehen ist. Falls ein Montageflansch verwendet wird, kann er in dem Schlitz 215 durch einen geeigneten Epoxydkleber befestigt werden.

In der Nähe des unteren Endes des Durchführungskörpers 203 ist ein weiterer Schlitz 217 an der Außenfläche des Durchführungskörpers vorgesehen. Die äußeren Oberflächen des Durchführungskörpers sind elektrisch leitend, beispielsweise durch eine elektrisch leitende Beschichtung 219. Die elektrisch leitende Oberfläche erstreckt sich ohne Unterbrechung vom kragenseitigen Ende des Durchführungseleinen'ts bis zu dem Schlitz 217, wo sie endet. Diese elektrische Leitfähigkeit umfaßt auch die Außenfläche des Kragens, die Oberfläche des Kragens, die an der Montageplatte 207 oder bei einer anderen Ausführungsform an der Tafel oder der Behälterwand, an der es direkt befestigt wird, anliegt, und alle inneren Oberflächen des Schlitzes 215 ebenso wie die äußere Oberfläche des rohrförmigen Körpers bis zu dem Scnlitz 217.

Die elektrisch leitende Oberfläche 219 bildet eine dielektrische Abschirmung auf dem Durchführungselement, die unter anderem das Ausfüllen des Schlitzes 215 im Kragen2O5 mit einem dielektrischen Medium unnötig macht, die sonst nötig gewesen wäre, um die in dem Schlitz eingeschlossene Luft zu entfernen, um einen dielektrischen Zusammenbruch der Luft zu verhindern.

Der Schlitz 217 bewirkt eine Verringerung der dielektrischen Belastung, da die elektrisch leitende Oberfläche oder Beschichtung nicht in einer scharfen Kante, sondern in einer Abrundung ausläuft. Somit bilden die Xquipotentiallinien des elektrischen

- 33 - Feldes

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Feldes einwärts der elektrisch leitenden Oberflächen 21.9 keinen, so starken längsgerichteten Spannungsgradientenin dem dem Schich.tr ende benachbarten Gebiet, so daß das Epoxydnarz des Durchführungskörpers zusammenbrechen könnte.

Ein elektrisch leitender Metalleinsatz 22t füllt den im wesentlichen rohrförmigen Durchführun^ekörper 203 und dient als elektrischer Leiter und als Anschluß. Der äußere Durchmesser des leitenden Einsatzes 221 ist im wesentlicnen gleich dem Durchmesser der Querbohrung 53 in dem Verbindungsauflager 31·, so daß der Einsatz gleitend hinein^paßt. Der Einsatz, 221 steht an beiden Enden über den Durchführungsköper 203 hinaus. Am kragenseitigen Ende ragt der Einsatz um eine Länge hinaus, die gleich der Dicke der Wandung 223 an dem auflagerseitigen Ende 31 des rohrförmigen Gehäuses 29 der Verbinderanordnung 28 einschließlich der Dicke der Dichtung 91b ist, um so das flache^spatenförmige Teil 77 zu berühren, wenn die Verbindung hergestellt wird. Das andere Ende des Einsatzes ragt ein ausreichendes Stück am unteren Ende des Körpers heraus, um eine geeignete elektrische Verbindung mit den anderen elektriscnen Anlagenteilen, zum Beispiel mit den flexiblen geflochtenen Leitungen 1*99 zu ermöglichen. Die Lage des metallischen Einsatzes 221 in 3ez,ug auf den Durchführungskörper 203 wird durch einen Rastschlitz 225 erreicht, der an der Außenfläche des Einsatz.es angebracht ist. Wenn der Körper 203 um den Metalleinsatz, 221 herum hergestellt wird, füllt das Epoxydharz der Körperwand diesen Schlitz, 225 aus und sichert so die gegenseitige Lage der beiden Teile. Das Ende des Metalleinsatzes 221 ragt über den Kragen 205 des Durchführungselements hinaus und ist mit einem Gewindeloch 227 zur Aufnahme der Kabelschuhbefestigungsschraube 228 versehen. Diese Schraube 228 stellt einen guten elektrischen Kontakt swiseilen dem^ Metalleinsatz. 221 und dem Kabelschuh 77 bei der Herstellung der Verbindung sicher. Das andere Ende des Einsatzes ist mit einem Gewindeloch 229 zur Aufnahme einer geeigneten Schraube (nicht dargestellt) zur Verbindung der An- . ,

- 34 - lagenteile

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lagenteile vorgesehen, zum Beispiel wie sie benutzt wird, "um die flexible, geflochtene Leitung 199 mit dem Metalleinsatz. 121. zu verbinden.

Zum .Herstellen der Verbindung zwischen einem Hochspannungskabel und dem Schalter 187 wird jedes Kabelende vorbereitet und anschließend werden die Bauteile darauf befestigt, wie vorstehend beschrieben. Statt jedoch die Verbinder zweier so vorbereiteter Kabel miteinander zu verbinden, wird jedes Kabel mit einem Durchführungselement 193 verbunden, indem das Verbindungsauflager 31 auf das Auflagerpolster 201 aufgelegt wird, wie oben beschrieben. Die isolierende Dichtungskappe 87 mit dem elektrisch leitenden Einsatz, 89 und der Dichtung 91 wird über den Schraubenkopf und das Verbindungsauflager gesetz.t., wie oben. Wie man in Fig. 18 sehen kann, wird die Verbindung vervollständigt, in-dem die isolierende Dichtungskappe 87 mit einem Metallbügel 231 bedeckt wird. Bügelschrauben 233 werden in geeignete Gewindebohrungen ( nicht dargestellt ) in der Montagegrundplatte 207 eingeschraubt, oder bei der anderen Ausführung in die Tafel, an der das Durchführungselement direkt befestigt wird, und sichern die ganze Verbindung. Auf diese Weise sind die leitenden Teile der Verbindung völlig isoliert auf der Montageseite des Behälters oder der Montagetafel. Eine geeignete Dichtung 235 (Fig.-17) bildet eine hermetiscne Abdichtung zwischen der Montagegrundplatte 207 und der .Wand des Behälters 1.91 oder einer anderen Tafel. .

Somit ist in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eine universelle,Starkstromkabelverbindung 25 beschrieben worden, mit einer Verbinderanordnung 28 und einem geschlossenporigen, schwammartigen Spannungsverringerungselement 69» das 1.) das vorbereitete Ende eines Hochspannungsstarkstromkabels 27 in eine Hülle mit gleichen oder besseren feuchtigkeitsabweisenden Eigenschaften als die des Kabels einschließt, das 2.) Mittel zur Verringerung jeglichen Anwachsens der Spannungsbelastungen an der Kabelisolation, die durch den Abbruch der

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- 35 - · Kabelabschirmung

ORIGINAL INSPECTED

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Kabelabschirmung hervorgerufen wird, vorsieht, das 3·) einen leicht zugänglichen- Spannungstestpunkt besitzt, das 4·) für einen relativ großen Bereich von Kabeldurchmessern verwendet werden kann, das 5.) leicht und schnell auf der Baustelle hergestellt werden kann ohne den zusätzlichen Qebrauch von speziellen -dielektrischen Mischungen oder Flüssigkeiten, das 6¹T) auf der Baustelle leicht und schnell abgeändert werden kann' ohne bemerkenswerten Verlust von Arbeit oder Teilen, die bei der Herstellung der Orginalverbindung verwendet worden waren^ und das 7.) auch bei einem isolierten Hochspannungskabelanschluß verwendet werden kann, zum Beispiel dem;· Anschluß eines Kabels an eine Hochspannungsdui'chi'Uhrurig an einem Schalter, einem anderen elektrischen Apparat oder einer Montagetafel.

Verschiedene Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung und andere Ausführungsformen als die, die hier detailliert gezeigt und beschrieben worden sind, ergeben sich für den Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung und fallen in den Schutzrbereich der nachfolgenden Ansprüche, in denen verschiedene Besonderheiten der Erfindung dargestellt sind.

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Claims

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Patentans prüche

Vorrichtung zum Verbinden von Kabeln mit einem rohrförmigen Gehäuse zur Aufnahme eines vorbereiteten Endes eines Starkstromkabels, bei dem der Mittelleiter ein Stück weit freigelegt und ein Kabelscnuh darauf befestigt wurde, mit einem freigelegten Stück der dielektrischen Isolierung und einem freigelegten Stück einer Abschirmungsschicht, wobei sich in dem freigelegten Stück der dielektrischen Isolierung im Anschluß an das freigelegte Ende der Abschirmung ein Gebiet mit hoher elektrischer beanspruchung ausbildet, und mit einem eingebauten Beanspruchungsverringerungselement, das zwischen das genannte Gehäuse und das genannte vorbereitete Ende des Kabels eingebaut wird, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

(A) Das genannte Gehäuse (29) besitzt ein offenes, basisseitiges Ende und läuft auf der entgegengesetzten Seite in Verbindungseinrichtungen aus, die mit dem längsgerichteten Durchgang (49) des genannten Gehäuses (29) in Verbindung stehen, um den vorbereiteten genannten Kabelschuh (71) auf dem genannten vorbereiteten Kabelende aufzunehmen, und Teile der inneren (55) und äußeren (47) Oberflächen bestehen aus einem-elektrisch leitenden Material;

(B) Das genannte Element (69) besteht aus: 1.) einem ersten Abschnitt (121) aus einem zusammendrückbaren Kunststoff mit elektrisch leitenden Eigenschaften, wobei der erste Abschnitt einen Spannungssteuerschirm bildet,

- 37 - der

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der mit der genannten Abschirmschicht ( 45 ) des Kabels ( 27) elektrisch in Verbindung ist, 2. ) einem zweiten Abschnitt (127), der sich an den genannten ersten Abschnitt (121 ) entlang einer Berührungsfläche zwischen dem genannten, ersten (121 ) und zweiten (127) Abschnitt anschließt, wobei dieser zweite Abschnitt (127 ) eng und mit radialum Druck an dem genannten Gebiet (1;20 ) des vorbereiteten Kabelendes anliegt, eine höhere dielektrische Festigkeit als der genannte erste Abschnitt (121 ) Desitzt und aus einem zusammendrücke baren Elastomer besteht und eine dielektrische Isolation gegenüber dem genannten ersten Abschnitt ( 121) bildet, wobei weiterhin die Berührungsfläche zwi sehen dem genannten ersten ( 121) und zweiten (127 ) Abschnitt derart gerichtet ist, daß die radialen Kräfte im Bereich des genannten Elements (121 ) das genannte Gebiet ( 120) des vorbereiteten KaDelendes umschliei&n und einander benachbarte Teile sowohl des genannten ersten (121 ) als auch zweiten (127 ) Abschnitts durchdringen, wobei weiterhin derart durchdrungene Teile des genannten zweiten Abschnitts (127) innernalb der Teile des genannten ersten Abschnitts (I2i) angeordnet sind, das genannte Gebiet (1,20) umschließen und ringsum das genannte Gebiet (120) herum eine dielektrische Isolation bilden, wobei weiterhin die derart durchdrungenen Teile des genannten ersten Abschnitts (I21i) äußerlich denen des genannten zweiten Abschnitts (127) benachbart sind und die Zusammendrückbarkeit im Bereich des genannten Elements ( 69), das das genannte Gebiet (120) umschließt, ex'möglichen und die ununterbrochene Nachgiebigkeit des genannten Elements (69_ ) im Bezug auf das Kabel (27 ) ergeben und 3. ) einem dritten Abschnitt (129), der sich axial anschließt an die genannten anderen Abschnitte (121, 127; und mit dem genannten zweiten Abschnitt (127) entlang einer Berührungsfläche zwischen dem ge-

- 38 - nannten

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nannten zweiten (127) und dem genannten dritten (129) Abschnitt benachbart ist, wobei die Berührungsfläche zwischen dem genannten zweiten (127) und dein genannten dritten (129) Abschnitt nach auswärts und vom Ende des ersten Abschnitts (I21i) des genannten Elements (69") weggerichtet ist, wobei weiterhin der dritte Abschnitt (129) elektrisch mit dem genannten Kabelschuh (71) verbunden ist, aus einem zusammendrückbaren Elastomer besteht und elektrisch leitende Eigenschaften besitzt;

(C) Alle genannten Abschnitte (12t, 127, 129) des genannten Elements (69) stehen unter radialem Druck, der auf die Achse des genannten Kabels (27) hingerichtet ist, wenn das vorbereitete Ende in das genannte rohrförmige Gehäuse (29) eingesetzt ist, nachdem das genannte Element (69) dazwischen angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammendrückbaren Elastomere des genannten ersten (121) und dritten (129) Abschnitts des genannten Elements (69) aus einem geschlossen - porigen, schwammartigen Material bestehen und daß das Elastomer des genannten zweiten Abschnitts (.127) des genannten Elements (69) ein geschlossen - poriges Elastomer ist mit einer Dichte, die größer ist als die Dichte der Elastomere des genannten ersten (121) und dritten (129) Abschnitts.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammendrückbaren Elastomere des genannten ersten (121) und dritten (129) Abschnitts aus einem geschlossen - porigen, schwammartigen Material bestehen, und daß das Elastomer des genannten zweiten Abschnitts (127) ein geschlossen - poriges Elastomer ist mit Poren, deren mittlerer Durchmesser kleiner ist als der mittlere Durchmesser der Poren in den Elastomeren des

- 39 - genannten

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genannten ersten und dritten Abschnitts.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammendrückbaren Elastomere des genannten

ersten und dritten Abschnitts aus einem geschlossenes porigen, schwammartigen Material bestehen und daß das Elastomer des genannten zweiten Abschnitts ein porenfreies Elastomer ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Abscnnitte (121, 127,12^ des genannten Elements (69) deutlich getrennt sind und ein zusammengesetztes Glied bilden, daß das zusammengesetzte Glied eine allgemein zylindrische äußere Oberfläche (107) und eine durchgehende axiale Bohrung (109) ^De~ sitzt, wobei der Durchmesser der Bohrung (109)» wenn· das genannte Glied nicht zusammengepreßt iat, geringer ist als der Durchmesser des freigelegten, dielektrischen Isolierungsabschnitts ( 45) des Kabels (27) und der äußere Durchmesser des genannten Gliedes im wesentlichen gleich dem Durchmesser wenigstens eines Teils der genannten längsgerichteten Öffnung ( .49 ) des genannten rohrförmigen Gehäuses (29 ) ist, daß das Glied ( 69 ) unter radialem Druck in Richtung auf die Achse des genannten Kabels (27) steht, wenn die genannte Kabelver« biridungsvorrichtung über- und ineinander auf das vorbereitete Ende des Kabels aufgeschoben und das genannte zusammengesetzte Glied dazwischen angeordnet wird.

Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte erste Abschnitt (121) eine axiale, durchgehende Öffnung besitzt, wobei diese öffnung in dem ersten Abschnitt einen Teil der genannten axialen Bohrung und eine Höhlung einschließt, die sich an die Bohrung anschließt und sie axial verlängert und nach außen zu größer wird, daß der genannte zweite Abschnitt

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■ - 40 -. (127) -'

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(127) kegelstumpfartig geformt ist, wobei das eine Ende eine äußere Oberfläche besitzt, deren Form zu der Höhlung in dem genannten ersten Abschnitt (12.1.) komplementär ist und mit ihr zusammenpaßt, daß sich eine Öffnung axial hindurchstreckt, daß die Öffnung in dem zweiten Abschnitt (127) einen Teil der genannten axialen Bohrung und eine Höhlung einschließt, die sich' an die Bohrung anschließt und sie axial verlängert und nach außenzu größer wird, und daß der dritte Abschnitt (129) an seinem einen Ende eine äußere Oberfläche besitzt, deren Form zu der Höhlung in dem genannten zweiten Abschnitt (127) komplementär ist und mit ihr zusammenpaßt, und daß er einen Teil der genannten Bohrung enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Höhlung des ersten Abschnitts an ihrem breiten Ende in eine Spitze ausläuft, die etwas nach innen versetzt ist gegenüber der allgemeinen zylindrischen äußeren Oberfläche (107) des genannten zusammengesetzten Gliedes.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte erste Abschnitt (121) darüberhinaus eine axiale, angesenkte Bohrung enthält, die sich von ■dem nicht ausgehöhlten Ende aus nach innen erstreckt, daß diese angesenkte Bohrung einen Durchmesser besitzt, der größer ist als der der genannten axialen Bohrung und geringer als der des freigelegten Endes der Kabelabschirmung, und daß der genannte dritte Abschnitt (129) darüberhinaus eine axiale, angesenkte Bohrung enthält, die sich von dem kabelschuhseitigen Ende aus nach innen erstreckt, wobei die angesenkte Bohrung einen Durchmesser besitzt, der größer ist als der der genannten axialen Bohrung und geringer als der des genannten Kabelschuhs.

- 41 - 9i

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¹U

J. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte erste und dritte Abscnnitt eine elektrisch leitende Beschichtung auf allen ihren Oberflächen besitzen, einschließlich der Oberflächen an den Berührungsflächen zvyischen dem genannten ersten und zweiten Abschnitt und an der Berührungsfläche zwischen dem genannten zweiten und dritten Abschnitt.

10. Vorrichtung nacn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte erste und dritte Abschnitt durch den Einbau von elektrisch leitenden Teilchen in das Kunststoffmaterial elektrisch leitend>gemacht sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die genannte Berührungsfläche zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt gegenüber der Kabelacnse abgescnrägt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß auf dem rohrförmigen Gehäuse weiterhin Vorrichtungen zum Messen der Spannung auf dem Kabelmittelleiter angebracht sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsmeßvorrichtung eine einzelne, elektrisch leitende Oberfläche auf der Kabelverbindungsvorrichtung enthält, wobei diese einzelne Oberfläche gegenüber dem vorbereiteten Ende des Kaoels isoliert ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daü die genannte einzelne, eleKtriscn leitende Oberfläche auf dem rohrförmigen Gehäuse angeoracht ist.

15. Vorrichtung nacn Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Spannungsmeßeinrichtung auf der äuße-

- 42 - ren

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ren Oberfläche des genannten rohrförmigen Gehäuses angebracht und zur besseren Zugänglichkeit um dieses herum drehbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß- ferner ein Kabeleintrittsgehäuse vorgesehen ist, welches abnehmbar an dem genannten offenen, basisseitigen Ende des rohrförmigen Gehäuses Defestigt ist, und daß das Kabeleintrittsgehäuse eine aus Kunststoff bestehende Abdichtung besitzt, die dicht mit ihm verbunden ist und auf die äußere Oberfläche des genannten Kabels paßt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen einer Kabelverbindung mit einer Vielzahl von vorbereiteten Starkstromkabelenden ein elektrisch leitendes Abstandsstück in und zwischen den Verbindungsteilen angeordnet ist und benachbarte Kabelschuhe auf den vorbereiteten Kabelenden elektrisch kontaktiert, wenn die Verbindungseinrichtungen der genannten Vielzahl von Kabeln mechanisch und elektrisch zusammengebracht werden, um eine Verbindung zu bilden, und daß Vorrichtungen zum Zusammenhalten der Kabelschuhe auf den vorbereiteten Kabelenden und der dazwischengelegten Abstandsstücke vorgesehen sind, so daß in der Verbindung ein elektrischer Kontakt entsteht.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurcn gekennzeichnet, daß ein Auflager einstückig mit dem genannten rohrförmigen Gehäuse verbunden ist und eine zentrale Querbohrung enthält, die mit dem genannten Längsdurchgang in Verbindung steht, daß weiterhin der Kabelschuh einen flachen, spatenförmigen Teil enthält mit einer zentralen Öffnung zum Einsetzen in die genannte Querbohrung, daß das genannte Abstandsstück zylinderförmig ist und ebenfalls eine axiale Öffnung besitzt, daß die Vorrich-

- 43 - tung

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MH

tung zum Zusammenhalten der Teile aus einer Schraube und einer Matter bestent, wo Dei die Schraube in die öffnung der flachen, spatenförmigen Teile und der dazwischen angeordneten Abstandsstücke gesteckt und in der zentralen Querbonrung der genannten, übereinander angeordneten Auflager zu liegen kommt, und daiä weiternin Vorrichtungen zum Zusammenhalten und ι solieren der übereinander befestigten Auflager vorgesehen sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, datf ein Durchführungselement vorgesehen ist, an das die genannte Kabelverbindungsvorrichtung angeschlossen werden kann für eine Montage der Vorrichtung an einer Montagetafel, daß das Vorrichtungselement einen elektrisch leitenden Einsatz besitzt, der den Kabelschuh auf dem vorbereiteten Kabelende kontaktiert, wenn die Vorrichtung angebaut ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Durchführungselement, wenn es an der Montagetafel befestigt ist, durcn eine Öffnung in.der Tafel hindurch-ragt und daß der genannte leitende Ein- ■ satz durch das genannte Durchführungselement hindurchragt zum Ankoppeln der elektrischen Bauteile auf der dem Kabelanschluß abgewendeten Seite der Montagetafel.

21. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Durchführungselement enthält: Einen allgemein rohrförmigen Körper mit einem Beanspruchungsverringerungsschlitz in seiner äußeren Oberfläche in der Nähe von seinem einen Ende; einen einstückigen Kragen, der an seinem anderen Ende angeordnet ist; einen'ringförmigen Schlitz in der Aufsetzfläche des Kragens in der Näne des genannten Spannungsverringerungs· Schlitzes, wobei sich der ringförmige Schlitz öffnet in Richtung auf den genannten Spannungsverringerungs-

- 44 - schlitz,

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schlitz; und eine elektrisch leitende äußere Oberflärche, die sich ununterbrochen entlang der äußeren Oberfläche bis zu dem Spannungsverringerungsschlitz erstreckt und die äußere Oberfläche und die Aufsetz.fläche des genannten Kragens, der den genannten ringförmigen Schlitz aufweist, und alle inneren Oberflächen des genannten ringförmigen Schlitz.es einschließt.

22. Spannungsbelastungverringerungselement mit einer im wesentlichen zylindrischen Form.mit einer durchgehenden axialen Bohrung, gekennzeicnnet durch einen ersten Abschnitt aus einem zusammendrückbaren Elastomer und mit elektrisch·leitfähigen Eigenschaften, der einen Spannungssteuerschirm bildet, durch einen zweiten Adschnitt in axialer Verlängerung mit dem genannten ersten Abschnitt und sicn entlang einer abgeschrägten Berührungsfläche zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt berührend, wobei die Berührungsfläche zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt nach außen und von dem Ende des ersten Abschnitts des genannten Elements weggerichtet, ist,und wobei der zweite Abschnitt eine höhere dielektrische .festigkeit als der erste Abschnitt besitzt, aus zusammendrückbarem Elastomer besteht und im Anschluß an-den genannten ersten Abschnitt eine-dielektrische Isolierung bildet; und durcn einen dritten Abscnnitt in axialer Verlängerung zu dem ersten und zweiten' Abschnitt und sich entlang einer abgeschrägten Berührungsfläche zwischen dem zweiten und dritten Abscnnitt an den genannten zweiten Abschnitt anschließend, wobei die Berührungsfläche zwischen dem zweiten und dritten Abschnitt nach außen und von dem dem ersten Abschnitt zugewanden Ende abgewendet ist und wobei der dritte Abschnitt aus einem 'zusammendrückbaren Elastomer besteht und elektrisch leitend ist.

- 45 - 23.

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23. Spannungsverringerungseleruent nach Anspruch 22, dadurcn gekennzeichnet, dab die genannten zusammendrückbareri Kunststoffe des ersten und dritten Abschnitts des genannten Elements aus geschlossen - porigem, schwammartigem Material bestehen und daß der Kunststoff des genannten zweiten Abschnitts ein geschlossen - poriges Elastomer mit einer Dichte ist, die grower ist als die Dichte der Kunstoffe des ersten und dritten Abschnitts.

24. Spannungsverringerungselement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammendrückbaren Kunststoffe des ersten und dritten Abschnitte aus geschlossenporigem, schwammartigem Material bestehen und daß der Kunststoff des genannten zweiten Abschnitts ein geschlossen - poriger Kunststoff ist mit Poren, deren mittlerer Durchmesser kleiner ist als der mittlere Durchmesser der Poren in den Kunststoffen des ersten und dritten Abschnitts.

25. Spannungsverringerungselement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeicnnet, daß die zusammendrückbaren Kunststoffe des ersten und dritten Abschnitts aus geschlossenporigem, sc'iwammartigem Material bestehen und daß der Kunststoff des zweiten Abschnitts ein porenfreier Kunststoff ist.

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