DE2853844C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ableiten von Wärme vom Ende eines in einem Kabelendverschluß montierten Kabels, bei welchem über dem abgeschälten isolierten Innenleiter ein rohr­ förmiger Isolator in einem Abstand angebracht ist, und in dem freien Raum zwischen dem isolierten Innenleiter und dem Isolator Kondensatorelemente gestapelt sind, zwischen welchen sich im wesentlichen parallel verlaufende Äquipotentialebenen ausbilden, und ferner ein Kabelendverschluß zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiger Kabelendverschluß mit abgestufter Kapazität dient dazu, den gewünschten Verlauf des Potentialgradienten zwischen dem Innenleiter und der Ummantelung herzustellen. Diese Technologie ist bekannt (IEEE Standard Test Procedures and Requirements for High-Voltage Alternating-Current Cable Terminations, 9. Mai 1975).

Das Ende eines Hochspannungskabels ist einer bekannten Behandlung zu unterwerfen, die darin besteht, daß zunächst die äußere Umman­ telung um einen bestimmten Bereich zurückgeschnitten und die Isola­ tion des Innenleiters freigelegt wird. Von diesem Innenleiter wird ein Teil abgeschält, so daß der Innenleiter frei liegt. Der Abstand zwischen dem Außenleiter und dem Innenleiter wirkt als Kriech­ strecke und muß ausreichend groß sein. Es ist bekannt, daß bei zwei konzentrisch zueinander verlaufenden elektrischen Leitern, die im Vergleich zu ihren gesamten Abmessungen verhältnismäßig nahe beieinanderliegen, sich ein elektrisches Feld aufbaut, daß im we­ sentlichen gleichförmig und senkrecht zur Oberfläche der Leiter verlaufend ist. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch an den Grenz­ flächen der leitenden Körper oder zumindest an einer der beiden, wenn sich die Oberfläche des einen wesentlich weiter als die des anderen erstreckt, d. h. wenn die Ummantelung eines Hochspannungs­ kabels zurückgeschnitten ist. Durch dieses Zurückschneiden ent­ steht eine plötzliche Diskontinuität bezüglich der elektrischen Charak­ teristika des Kabels, was zu einer materiellen Vergrößerung des maximalen Spannungsgradienten der Isolation im Bereich der zurück­ geschnittenen Ummantelung führt. Durch diese Vergrößerung des Spannungsgradienten am zurückgeschnittenen Ende des Außenleiters wird das elektrische Feld wesentlich in seiner Form verändert, so daß die gleichmäßige und senkrecht zu den Oberflächen der Leiter verlaufende elektrische Beanspruchung verloren geht. Es entstehen vielmehr verhältnismäßig große Kraftkomponenten entlang den Ober­ flächen der Isolation in einer Richtung parallel zu den leitenden Oberflächen. Dadurch ergibt sich eine Verlagerung des maximalen Spannungsgradienten aus einer radialen Richtung in eine Längsrich­ tung am Ende der abgeschnittenen Ummantelung bzw. des Außen­ leiters. In der Regel ist die Isolation des Kabels so ausgelegt, daß sie einer radialen elektrischen Beanspruchung am meisten Wider­ stand leisten kann, so daß bei einer Verlagerung der elektri­ schen Beanspruchung in die Längsrichtung des Kabels die Gefahr eines Durchbruchs wesentlich größer wird.

Man hat festgestellt, daß sich ohne Hilfsmittel, die das elektrische Feld im wesentlichen über die gesamte Länge des Kabelendes ver­ teilen, eine konzentrierte elektrische Beanspruchung in einem Be­ reich von etwa 10% der Länge des Kabelendes, und zwar am Ende der abgeschnittenen Ummantelung, ergibt. Es wurden viele Versuche unternommen, um das elektrische Feld auf die gesamte Länge des Kabelendes zu verteilen und die Konzentration der elektrischen Be­ anspruchung im Bereich des vorderen Endes der Ummantelung da­ durch zu verringern, daß man die Isolation keulenförmig verdickt und entsprechend die äußere Ummantelung konisch nach außen ver­ laufen läßt. Bei Hochspannungskabeln für etwa 230 kV werden in der Regel derartige Wickelkeulen in Verbindung mit Kondensatorelemen­ ten benutzt, die koaxial über die Länge der freigelegten Isolier­ schicht koaxial zum Innenleiter gestapelt sind (US-PS 18 68 962, 20 68 624 und 37 58 699).

Bei derartigen Kabelendverschlüssen mit gestaffelter Kapazität er­ gibt sich jedoch die Schwierigkeit einer schlechten Wärmeübertragung. Die Wärme, die in Leistungskabeln entsteht, ist primär von der Ver­ lustleistung, d. h. den I²R-Verlusten abhängig, die rasch sowohl mit dem geführten Strom, als auch mit der Temperatur wegen des höhe­ ren Leitungswiderstandes zunehmen. Diese Wärmeprobleme treten grundsätzlich bei allen Arten von Kabelendverschlüssen auf, jedoch bei solchen mit gestaffelter Kapazität sind sie besonders gravierend, da für die Herstellung der Kapazitäten in der Regel Papier oder ähnliche Materialien als Dielektrikum benutzt werden, was einen guten thermischen Isolator darstellt, so daß die Wärmeübertragung stark behindert wird. Als Folge davon wird die im Innern erzeugte Wärme nicht rasch genug radial nach außen abgeführt, wie dies bei einfachen bekannten Wickelkeulen (US-PS 37 96 821) noch der Fall ist.

Bei einer der erwähnten bekannten Maßnahmen (US-PS 37 58 699) wird zur Wärmeableitung in dem Kabelendverschluß mit gestaffelter Kapazität eine Isolierflüssigkeit verwendet, die in dem Kabelend­ verschluß im Innenbereich des die Kapazität bildenden Kondensators zirkuliert, um die Wärme zu verteilen und abzuleiten, ohne daß die Isoliereigenschaften der Isolierflüssigkeit beeinträchtigt werden. Diese dynamische Kühlung ist zweifelsohne wirksam, jedoch ist es erforderlich, daß die isolierende dielektrische Flüssigkeit z. B. in Form eines Isolieröls vom hochspannungsseitigen Ende des Kabel­ endverschlusses durch einen Rückführisolator geleitet werden muß, der im allgemeinen dieselben Abmessungen wie der eigentliche Iso­ lator des Kabelendverschlusses hat. Das kühlende Öl wird dann vom unteren bzw. geerdeten Ende des Rückführisolators zu einem Wärme­ austauscher geführt, von welchem aus eine Umwälzpumpe das Öl durch geeignete Filter wieder dem Kabelendverschluß zuführt. Die Notwendigkeit eines Rückführisolators sowie eines Wärmeaustau­ schers und eines Filtersystems vergrößern die Kosten eines der­ artigen dynamischen Kühlsystems ganz erheblich.

Es ist auch ein weiteres dynamisches Kühlsystem für einen Kabel­ endverschluß bekannt, bei dem ein hohler Kernleiter Verwendung findet (US-PS 37 16 652). Bei diesem System wird die dielektrische Flüssigkeit in Form eines Isolieröls in geschlossener Schleife durch Strömungskanäle im Innern des Hochspannungskabels geführt. Dem Kühlsystem ist ein Wärmeaustauscher und eine Pumpe zugeordnet, die normalerweise am hochspannungsseitigen Ende des Kabelendver­ schlusses angebracht ist. Die elektrische Energie zum Antrieb der Umwälzpumpe wird direkt vom Hochspannungskabel abgeleitet, je­ doch ergeben sich auch bei diesem Kühlsystem erhebliche Kostener­ höhungen durch den benötigten Wärmeaustauscher, die Umwälzpumpe, einen Stromtransformator und die Steuerelemente für das Kühlsystem.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kühlen von Kabelendverschlüssen und einen Kabelendverschluß zu schaffen, wobei zur Kühlung dynamische Systeme sowie hohe zusätz­ liche Kosten vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird für das Verfahren erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß Wärmeleitstrecken innerhalb der im wesentlichen parallel verlaufenden Äquipotentialebenen und zwischen den Kondensatorele­ menten aufgebaut werden, um die Verlustwärme vom Innenleiter zur Außenseite der Kondensatorelemente abzuleiten.

Ein Kabelendverschluß zur Durchführung des Verfahrens besteht da­ rin, daß zumindest eine Wärmeleitscheibe zwischen zumindest zwei benachbarten Kondensatorelementen eingefügt ist, daß die Wärme­ leitscheibe im wesentlichen parallel zu den Äquipotentialebenen ver­ läuft, und daß der innere Rand der Wärmeleitscheibe im wesentli­ chen innerhalb eines Bereichs zwischen den benachbarten Konden­ satorelementen liegt, in dem die Äquipotentialebenen verlaufen.

Weitere Ausgestaltungen des Kabelendverschlusses sind Gegenstand weiterer Ansprüche.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbin­ dung mit den Ansprüchen und der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Kabelendverschluß mit einer abgestuften Kapazität für ein Hochspannungskabel;

Fig. 2 eine geschnittene Teilansicht durch das Kabel und die abgestufte Kapazität;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Wärmeleitscheibe;

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Wärmeleitscheibe;

Fig. 5 eine geschnittene Teilansicht mit der abgestuften Kapazität und eingelegten Wärmeleitscheiben.

Als Ausführungsform der Erfindung wird ein Kabelendverschluß für ein Hochspannungskabel beschrieben, dessen Innenleiter mit der Hochspannung beaufschlagbar ist und dessen koaxialer Außenleiter als leitende Abschirmung dient. Zwischen den beiden Leitern ist eine Isolierschicht angeordnet, die im Bereich des Kabelendverschlusses abschnittsweise abgeschält ist. Das präparierte Ende des Hochspan­ nungskabels ist innerhalb eines senkrecht stehenden Steigrohrs ange­ ordnet, innerhalb welchem der Außenleiter bzw. die leitende Ab­ schirmung an Masse angeschlossen ist.

Der Außenleiter geht in ein die elektrische Beanspruchung verrin­ gerndes Element über, das im Innern der abgestuften Kapazität ver­ läuft, die aus einer Vielzahl von ringförmigen Kondensatorelementen besteht, die koaxial übereinander montiert sind, so daß ein Bereich von im wesentlichen parallel verlaufenden Äquipotentialebenen zwi­ schen jeweils zwei gestapelten ringförmigen Kondensatorelementen entsteht. Über die gestapelten ringförmigen Kondensatorelemente ist ein rohrförmiger Porzellanisolator geschoben.

Zur Wärmeableitung der innerhalb der ringförmigen Kondensator­ elemente entstehenden Wärme sind thermisch leitende und elektrisch leitende Wärmeleitscheiben vorgesehen, die zwischen die Kondensa­ torelemente gestapelt sind, d. h. die Wärmeleitscheiben befinden sich im elektrischen Spannungsfeld in einer solchen Position, daß durch ihre Anwesenheit die Äquipotentialflächen in ihrer Form keine wesentliche Veränderung erfahren. Die Wärmeleitscheiben liegen gemäß der Darstellung im wesentlichen parallel zwischen den ring­ förmigen Kondensatorelementen und damit parallel zu den Äquipoten­ tialebenen, wobei ihre Innenrandflächen völlig innerhalb des Bereichs der parallelen Äquipotentialebenen verlaufen. Diese Innenrandflächen sind vorzugsweise kreisförmig ausgebildet und entstehen durch eine zentrische Bohrung, die im wesentlichen gleich oder geringfügig größer als der Innendurchmesser des benachbarten ringförmigen Kondensatorelements ist.

Die Wärmeleitscheiben können in einer abgewandelten Ausführungs­ form mit einer längs dem äußeren Rand verlaufenden Lippe ver­ sehen sein, die über den äußeren Rand des benachbarten Kondensa­ torelements übergreift und somit die Montage des Kabelendver­ schlusses erleichtert.

Bei der erwähnten US-PS 18 68 962 finden dünne, ausgedehnte Me­ tallringe Verwendung, die eine starre Isolierhülse umgeben und unter einer Isolationsschicht auf einem Hochspannungsleiter liegen. Eine Reihe von Kondensatoren sind zwischen den Ringen angeordnet, um die elektrische Beanspruchung entlang dem Endstück des Leiters und der freigelegten Isolationsschicht zu verringern, da sich sonst am Schnittende der Abschirmung eine Konzentration der elektrischen Beanspruchung ergeben würde. Es wird in dieser US-Patentschrift erkannt, daß die elektrische Beanspruchung, wenn die dünnen Metall­ ringe im Innern mit scharfen Kanten enden, radial zwischen diesen in­ neren Kanten der Ringe und dem koaxialen Leiter wirkt und eine Kon­ zentration an den inneren Kanten erfährt, so daß sich eine Ionisation und damit ein radialer Durchschlag durch das Kondensatordielektri­ kum bzw. in einer Längsrichtung verlaufender Durchschlag einstellen kann. Diese Konzentration der elektrischen Beanspruchung an der inneren Kante der Metallringe nach dem genannten US-Patent kann erwartet werden, da die Ringe der Äquipotentiallinien längs der Iso­ lationsschicht verbiegen und das elektrische Feld stören, was mit der Ausbildung gefährdeter Bereiche hoher elektrischer Beanspru­ chung verbunden ist. Um diese Schwierigkeiten in dem erwähnten Patent zu verhindern ist vorgesehen, jeden einzelnen Metallring an der inneren Kante mit einem Ansatz zu versehen, der hülsen­ artig längs der Isolierhülse verläuft. Diese Ansätze der Ringe müs­ sen gegeneinander isoliert sein und ferner wurden die Ansätze längs ihrer freien Kanten umgebogen, um die elektrische Feldintensität an diesen freien Kanten zu verringern.

Eine gleichartige Technik, um elektrische Beanspruchungen bei Ka­ belendverschlüssen für hohe Spannungen zu verteilen, ist auch in dem erwähnten US-Patent 20 68 624 beschrieben. Dabei findet eine Viel­ zahl von Kondensatorelementen Verwendung, die koaxial längs eines isolierenden Rohres angeordnet sind, das seinerseits zwischen dem leitenden Außenmantel und dem freiliegenden Innenleiter angeordnet ist. Die Kondensatorelemente sind elektrisch zwischen Zonenpaare eingebunden, die jeweils eine elektrisch leitende Ringhülse darstel­ len, welche am einen Ende in einen vorstehenden Flansch übergeht. Diese Zonen überdecken im zusammengebauten Zustand mehr als die Hälfte der Oberfläche des isolierenden Rohres.

Die Erfindung sieht Wärmeleitscheiben zwischen den einzelnen auf­ einander angeordneten ringförmigen Kondensatorelementen vor, die im wesentlichen parallel zu den Äquipotentialebenen in den Zwischen­ bereichen zwischen den Kondensatorelementen liegen, wobei die in­ neren Umfangskanten völlig innerhalb der Bereiche der parallelen Äquipotentiallinien angeordnet sind. Mit dem Begriff Äquipotential­ ebenen werden sowohl radiale Ebenen gleichen Potentials zwischen den ringförmigen Kondensatorelementen verstanden, die senkrecht zur Längsachse verlaufende Stirnflächen haben, als auch Ebenen gleichen Potentials, die strenggenommen nicht völlig planar sind. So könnten z. B. Kondensatorelemente Verwendung finden, deren innere und äußere Oberflächen kegelstumpfförmig zueinander ver­ laufen, so daß sich daraus auch Äquipotentialebenen ergeben, die entsprechend kegelstumpfförmig ausgebildet sind.

Da die Wärmeleitscheiben gemäß der Erfindung in Bereichen im we­ sentlichen parallel verlaufenden Äquipotentiallinien liegen, können sie verhältnismäßig dick ausgebildet sein, um eine gute Wärmeab­ leitung zu gewährleisten. Diese Wärmeleitscheiben werden vorzugs­ weise aus Kupfer hergestellt, da dieses Material einen guten Wärme­ leitkoeffizienten hat und haben eine Dicke von etwa 0,5 mm (20 Mills), um den für die Wärmeleitung gewünschten Querschnitt zu haben.

In Fig. 1 ist eine spezielle Ausführungsform eines Kabelendver­ schlusses 10 für ein Hochspannungskabel 12 dargestellt, das bei­ spielsweise eine Spannung von 230 kV und höher führen kann. Dieser Kabelendverschluß 10 hat einen Keramikisolator 14, der auf einem Einleitungsrohr 16 mit einer Einleitungsplatte 18 auf einer Montage­ platte 20 angeordnet ist. Diese Montageplatte 20 kann ihrerseits wieder auf einer nicht dargestellten Halterung befestigt sein, so daß der Kabelendverschluß senkrecht stehend angeordnet ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein mit Öl gefülltes Hochspannungskabel verwendet, das unter hohem Druck steht. Das Einleitungsrohr 16 ist entsprechend ausgebildet, daß es eine iso­ lierende Flüssigkeit aufnehmen kann, die durch eine mit einem Ven­ til 36 verschließbare Anschlußleitung 34 einfüllbar ist. Diese iso­ lierende Flüssigkeit besteht vorzugsweise aus einem hohe elektri­ sche Spannungen aufnehmenden Öl. Im Innern des Einleitungs­ rohres sind Filterelemente 38 a und 38 b in herkömmlicher Weise angeordnet.

Der Kabelendverschluß gemäß Fig. 1 besteht aus einem Keramik­ isolator 14, der etwa 3,5 m lang sein kann und mit seinem unteren Ende auf einer Montageplatte 40 befestigt ist, die gleichzeitig den oberen Abschluß des Einleitungsrohres 16 bildet. Am unteren Ende ist ein Dichtflansch 42 mit dem Keramikisolator über ein entspre­ chendes Dicht- und Klebematerial 44 verbunden. Dieser Dicht­ flansch 42 ist mit der Montageplatte 40 verbolzt. Eine Elastik­ dichtung 46 ist zwischen das obere Ende des Dichtflansches 42 und den Keramikisolator 14 eingelegt. Eine Montageplatte 48 ist am oberen Ende des Keramikisolators 14 mit einem Dichtflansch 50 verbolzt, der ebenfalls mit Hilfe eines Dicht- und Klebematerials 52 mit dem Isolator verbunden ist. Eine Elastikdichtung 46′ ist zwischen den Dichtflansch 50 und den Keramikisolator 14 eingelegt. Ferner sind weitere Ringdichtungen 53 a und 53 b zwischen dem Ke­ ramikisolator und den Montageplatten 40 sowie 48 vorgesehen. Eine Abschlußplatte 54 aus nichtrostendem Stahl ist mit der Montageplatte 48 verbunden und nimmt das elektrische Anschlußstück 56 axial auf. Eine Dichtmutter 57 ist am Anschlußstück 56 befestigt und ist unter Einschluß eines O-Ringes auf der Abschlußplatte 54 montiert. Schließlich trägt die Montageplatte 48 eine Schutzhaube 58, um den Kabelendverschluß oben abzuschließen und durch eine zentrische Bohrung das elektrische Anschlußstück durchtreten zu lassen.

Innerhalb der Innenbohrung 64 des Keramikisolators 14 sind eine Vielzahl von ringförmigen Kondensatorelementen 62 auf der Montage­ platte 40 abgestützt. Die einzelnen Kondensatorelemente 62 sind physikalisch gleich aufgebaut und bestehen vorzugsweise aus einem spiralförmigen Wickel aus Isolierpapier und einem Aluminiumstrei­ fen, welche auf der Außenseite des Wickels in geeigneter Weise mit einem Band umwickelt und zusammengehalten sind. Der Außendurch­ messer der Kondensatorelemente 62 ist geringfügig kleiner als der Durchmesser der Innenbohrung 64, so daß ein ringförmiger Spalt entsteht, der für die Aufnahme einer Isolierflüssigkeit geeignet ist.

Die einzelnen Kondensatorelemente 62 sind koaxial auf einem Trä­ gerrohr 66 angeordnet, das zweckmäßigerweise aus einem Eopxyd­ material oder aus einem Phenolharz besteht und dessen Außendurch­ messer dem Innendurchmesser der Kondensatorelemente 62 ent­ spricht und diese im Gleitsitz aufnimmt. Das untere Ende dieses Trägerrohres greift in eine Senkbohrung 68 der Montageplatte 40 ein und wird mit Hilfe von zwei oder mehr Justierschrauben 70, die zwischen der Abschlußplatte 54 und einer ringförmigen Spannplatte 71 eingesetzt sind, gegen die Montageplatte 40 gedrückt.

Eine Spannhülse 72, die auf das oberste Kondensatorelement 62 aufge­ legt ist, wird mit Hilfe einer Ringscheibe 73 und zwischen der Ring­ scheibe sowie der Montageplatte 48 angreifenden Spannschrauben 74 nach unten verspannt.

Ein Leiter 76 verbindet den Kondensatorstapel mit einem entspre­ chenden Anschluß an der Montageplatte 48. Durch die einzelnen Kondensatorelemente werden Bereiche im wesentlichen parallel ver­ laufender Äquipotentialebenen geschaffen, welche sich zwischen be­ nachbarten Kondensatorelementen ausbilden, wobei diese Äquipo­ tentialebenen im wesentlichen senkrecht zur Achse des Hochspan­ nungskabels 12 verlaufen.

Über ein Ventil 82, welches an der Abschlußplatte 54 angeordnet ist, steht das Innenvolument des Kabelendverschlusses 10 und des Kabels 12 mit der Außenseite in Verbindung. An dieses Ventil 82 kann eine Vakuumquelle nach der Montage des Kabelendverschlusses und des eingesetzten Hochspannungskabels angeschlossen werden, um das Innere des Kabelendverschlusses zu evakuieren und ein Isolationsöl in herkömmlicher Weise einzufüllen. Eine Anschlußleitung 84 und ein weiteres Ventil 86 ist auf der Unterseite der Montageplatte 40 montiert, wodurch ebenfalls mit dem Innenvolumen des Kabelend­ verschlusses eine Verbindung durch das Einleitungsrohr 16 herge­ stellt wird. Über diese Leitung wird das Einfüllen des Isolieröls und das Entleeren des Kabelendverschlusses erleichtert.

Das Hochspannungskabel 12 wird in dem potentialausgleichenden Ka­ belendverschluß in herkömmlicher Weise montiert, wobei das Kabel durch ein Steigrohr 24 in das Einleitungsrohr 16 eingeführt wird. Auf der Unterseite des Einleitungsrohres ist eine Stopfbuchsendich­ tung angebracht, die entweder an dem Außenleiter 90 oder an einem darüber gelegten Hilfswickel 92 anliegt. Der Außenleiter 90 ist in herkömmlicher Weise über einen Leiter 94 mit Masse verbunden.

Das Hochleistungskabel 12 erstreckt sich in das Einleitungsrohr 16, in dem der Außenleiter 90 in einen konusförmigen Abschnitt über­ geht und endet. Zu diesem Zweck ist eine konusförmige Verstär­ kung in Form einer Wickelkeule 96 angebracht, die nach oben kon­ tinuierlich im Durchmesser zunimmt. Entsprechend wird der Außen­ leiter konisch nach außen geführt und steht am oberen Ende mit einem halbleitenden Material 98 in Verbindung, das sich über die gesamte Länge der freigelegten Isolierschicht 100 bis zum oberen Ende des zurückgeschnittenen Außenleiters 90 erstreckt. Eine Vielzahl von Kupferstreifen 104 oder Kupferdrähten verlaufen entlang dem oberen Ende des Außenleiters 90 und der halbleitenden Hülse 98, wobei diese Streifen 104 um den Umfang des Hochspannungskabels in einem Ab­ stand verteilt angebracht und mit Drahtwickel 106 gehalten sind. Das obere Ende 108 der halbleitenden Hülse 98 geht in eine aus einem Kupfer- und Kreppapierband hergestellte Abschirmung über.

Die Wickelkeule 96 ist mit einer isolierenden Flüssigkeit imprä­ gniert und bildet somit eine Schicht hoher Dielektrizität, welche sich nach oben entlang der Isolierschicht 100 erstreckt und am oberen Ende 110 konisch ausläuft. Ein Hilfswickel 114, der ebenfalls aus einem mit Isolieröl getränkten Papier aufgebaut ist, erstreckt sich von der Wickelkeule 96 aus entlang der Isolierschicht 100 weiter nach oben und endet an einer Spannscheibe 116, auf welcher ein Spannrohr 118 aufliegt, das zwischen die Spannscheibe 116 und die Abschlußplatte 54 eingespannt ist. Die Wickelkeule 96 und die Hilfs­ wicklung 114 liegen nicht an der Innenfläche des Trägerrohres 66 für die Kondensatorelemente an, vielmehr ist ein Spalt freigelassen, der sich mit Öl füllt. Das Spannrohr 118 ist geschlitzt, so daß sich der Innenraum mit der Isolierflüssigkeit in derselben Weise füllen kann, wie der gesamte Innenraum im Keramikisolator 14.

Die Isolierschicht 100 ist am oberen Ende 100 a konisch abgeflacht. Der stabförmig vorstehende Innenleiter 120 ist in eine axiale Bohrung des elektrischen Anschlußstückes 56 eingesetzt und in dieser fixiert. Es ist selbstverständlich, daß geeignete Abdichtungen vor­ gesehen sein müssen, damit kein Öl entlang dem Anschlußstück nach oben zum Anschlußstutzen 56 a hin austreten kann. Am Ein­ leitungsrohr und innerhalb desselben sind ferner die Durchführungen 121 a und 121 b in herkömmlicher Weise montiert, um den Lei­ stungsfaktor überprüfen zu können.

Bei einem derartigen Kabelendverschluß hat das zwischen die Wickel­ keule 96 und den Hilfswickel 114, sowie zwischen die gestapelten Kondensatorelemente eingefüllte flüssige Dielektrikum ein im we­ sentlichen statisches Verhalten, so daß die radiale Übertragung der Wärme, welche durch die I²R-Verluste im Leiter entstehen, wegen der schlechten Leitfähigkeit im Dielektrikum ungenügend ist. Wie bereits erwähnt, ist das Problem der Wärmeübertragung in Kabel­ endverschlüssen mit gestapelten Kondensatorelementen besonders ernst, da das als Dielektrikum in den Kondensatorelementen benutz­ te Papier ein sehr guter thermischer Isolator ist und die erzeugte Verlustwärme im Innern der Kondensatoren festgehalten wird.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, sieht die Erfindung Ein­ richtungen in Form thermisch und elektrisch gut leitender Einlagen vor, die zwischen die Kondensatorelemente 62 eingelegt werden und für eine radiale Ableitung der Wärme aus dem Innenbereich nach außen über die gesamte Länge des Kabelendes sorgen. In den Fig. 1 bis 4 sind ringförmige Wärmeleitscheiben 122 dargestellt, die zwischen die einzelnen Kondensatorelemente 62 eingelegt sind. Die­ se Scheiben liegen parallel zu den Äquipotentialebenen zwischen den gestapelten Kondensatorelementen, so daß dadurch der Verlauf der Äquipotentialflächen nicht oder nur äußerst geringfügig beeinflußt wird.

Diese Wärmeleitscheiben 122 bestehen aus einem thermisch sowie elektrisch leitendem Material wie z. B. Kupfer, und sind derart di­ mensioniert, daß der innere Rand 124 ganz innerhalb der korrespon­ dierenden Bereiche paralleler Äquipotentialebenen zwischen auf­ einanderliegenden Kondensatorelementen liegt. Der Durchmesser des inneren Randes 124 der einzelnen Wärmeleitscheiben und der Durchmesser der Bohrung der Kondensatorelemente 62 ist im we­ sentlichen gleich oder nur geringfügig voneinander verschieden. Dadurch erhält man einen einwandfreien axialen Aufbau, wobei der innere Rand der Wärmeleitscheiben nicht nach innen über den in­ neren Rand der Kondensatorelemente 62 vorsteht. Vorzugsweise ist die Innenbohrung der Wärmeleitscheiben geringfügig größer als die entsprechende Bohrung der Kondensatorelemente, so daß ein gerin­ ger Freiraum zwischen den Wärmeleitscheiben und dem Träger­ rohr 66 entsteht.

Die Wärmeleitscheiben 122 sind in ihrer Dicke derart ausgewählt, daß eine ausreichende Wärmeleitung gewährleistet ist, wobei bei der Verwendung für Kupfer eine Dicke von mindestens etwa 0,5 mm als erforderlich erachtet wird, um bei Kabelendverschlüssen für hohe Spannungen die nötige Wärmeableitung sicherzustellen.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform unter Verwendung einer Wärmeleitscheibe gemäß den Fig. 3 und 4 liegt der äußere Rand der einzelnen Wärmeleitscheiben jeweils innerhalb der äußeren Umfangslinie der Kondensatorelemente 62. Es wird jedoch angenommen, daß der radial außerhalb des Umfangs der Kondensatorelemente liegende Bereich wesentlich unkritischer ist und daher die Wärmeleitschei­ ben auch in diesen Bereich ragen können.

Durch die Verwendung der Wärmeleitscheiben 122 gemäß der Er­ findung wird die Wärmeableitung aus dem Inneren der gestapelten Kondensatorelemente 62 wesentlich verbessert, so daß der Kabel­ endverschluß auch einen sehr viel größeren Strom führen kann, ohne daß die Temperatur des Innenleiters unzulässig hohe Werte annimmt. Der maximal zulässige Strom über den Innenleiter des Kabels ist direkt proportional der Wärmeableitungskapazität.

Bei der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform des Ka­ belendverschlusses werden in Verbindung mit den Wärmeleitschei­ ben 122 spiralig gewickelte Kondensatorelemente 62 verwendet. Die erwähnten Wärmeleitscheiben 122 können jedoch auch in Ver­ bindung mit Kondensatorelementen benutzt werden, die nicht spi­ ralig gewickelt, sondern geschichtet aufgebaut sind, wobei die einzelnen leitenden und dielektrischen Schichten radial verlaufen. Es werden jedoch gewickelte Kondensatorelemente bevorzugt, da die benötigten Kapazitätswerte für die Abstufung des elektrischen Feldes entlang dem Kabel innerhalb des Kabelendverschlusses ver­ glichen mit geschichteten Kondensatorelementen leichter zu erhal­ ten sind. Auch wird bei geschichteten Kondensatorelementen ein größerer Außendurchmesser für den Kondensatoraufbau benötigt, was sich wiederum nachteilig für die Wärmeableitung auswirkt. Auch sind derartige geschichtete Kondensatorelemente teurer in der Herstellung und verteuern den gesamten Kabelendverschluß wegen der größeren Abmessungen.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung darge­ stellt, wobei in einem Kabelendverschluß 10 abgewandelte Wärme­ leitelemente 130 zwischen gewickelten Kondensatorelementen 62 Verwendung finden. Diese Wärmeleitelemente 130 bestehen eben­ falls aus einer ringförmigen Scheibe, die jedoch am äußeren Um­ fang mit einer Lippe 132 versehen ist. Diese Lippe erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zum planaren Teil der Ringscheibe und ist derart ausgeführt, daß sie um die äußere Kante des gewickelten Kondensatorelementes 62 auf die äußere Oberfläche 62 a übergreift. Dabei können die Lippen 132 sowohl in der in Fig. 5 nach unten weisenden Lage als auch in einer nach oben gerichteten Lage zwi­ schen die Kondensatorelemente eingelegt sein. Durch die Ver­ wendung einer solchen Lippe wird bei der Montage der gestapelten Kapazität die Positionierung erleichtert. Die Wärmeleitscheiben 130 sind ebenfalls vorzugsweise aus Kupfer hergestellt und haben eine Dicke von mindestens 0,5 mm. Dabei wird die Dicke der Wärmeleitelemente vorzugsweise derart festgelegt, daß eine größtmögliche Dicke im Rahmen eines Kompromisses mit der Länge des Kabelendverschlusses gewählt wird.

Es ist möglich, die Form der Wärmeleitscheiben sehr viel kom­ plizierter auszubilden, damit sie Ungleichförmigkeiten der äqui­ potentialen Oberflächen folgen, wenn solche innerhalb des Kabel­ endverschlusses zwischen den einzelnen Kondensatorelementen 62 auftreten. Jedoch sind die ringförmigen ebenen Wärmeleitscheiben 122 und 130 am einfachsten herzustellen, und leiten die Wärme aus dem Innern des Kabelendverschlusses sehr effizient ab. Durch komplizierte Formgebung für die Wärmeleitscheiben, damit diese komplizierteren Äquipotentialflächen angepaßt sind, würde sich eine Verteuerung des Kabelendverschlusses und ohne Zweifel auch eine Verringerung der Wärmeableiteffizienz ergeben. Derartige kompliziert geformte Wärmeleitscheiben würden zweckmäßiger­ weise nicht in Bereichen benutzt mit einem hohen Wärmegradient entlang einer Äquipotentialfläche.

Durch das Vorsehen der Wärmeleitscheiben zwischen den gestapel­ ten Kondensatorelementen und insbesondere in parallelen Ebenen zu den Äquipotentialebenen ergibt sich eine äußerst einfache und wirkungsvolle Maßnahme zur Ableitung von Wärme aus dem Innern von Kabelendverschlüssen.

Claims (12)

1. Verfahren zum Ableiten von Wärme vom Ende eines in einem Kabelendverschluß montierten Kabels, bei welchem über dem abgeschälten isolierten Innenleiter ein rohrförmiger Isolator in einem Abstand angebracht ist, und in dem freien Raum zwischen dem isolierten Innenleiter und dem Isolator Konden­ satorelemente gestapelt sind, zwischen welchen sich im we­ sentlichen parallel verlaufende Äquipotentialebenen ausbilden, dadurch gekennzeichnet,

• - daß Wärmeleitstrecken innerhalb der im wesentlichen paral­ lel verlaufenden Äquipotentialebenen und zwischen den Konden­ satorelementen aufgebaut werden, um die Verlustwärme vom Innenleiter zur Außenseite der Kondensatorelemente abzulei­ ten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß ringförmige Wärmeleitscheiben zwischen die Konden­ satorelemente gestapelt werden.

3. Kabelendverschluß mit abgestufter Kapazität für ein Hoch­ spannungskabel, bei dem über dem isolierten Innenleiter ein rohrförmiger Isolator in einem Abstand angebracht ist, wobei in dem durch den Abstand gebildeten Freiraum über dem iso­ lierten Innenleiter Kondensatorelemente gestapelt sind, zwi­ schen welchen sich im wesentlichen parallel verlaufende Äqui­ potentialebenen ausbilden, dadurch gekennzeichnet,

• - daß zumindest eine Wärmeleitscheibe (122, 123) zwischen zumindest zwei benachbarten Kondensatorelementen (62) ein­ gefügt ist,
• - daß die Wärmeleitscheibe im wesentlichen parallel zu den Äquipotentialebenen verläuft,
• - und daß der innere Rand (124) der Wärmeleitscheibe (122, 130) im wesentlichen innerhalb eines Bereichs zwischen den benachbarten Kondensatorelementen (62) liegt, in dem die Äquipotentialebenen verlaufen.

4. Kabelendverschluß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß im Zwischenraum zwischen allen Kondensatorelementen Wärmeleitscheiben vorgesehen sind.

5. Kabelendverschluß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Wärmeleitscheiben elektrisch und thermisch leitend sind.

6. Kabelendverschluß nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Wärmeleitscheiben aus Kupfer hergestellt sind.

7. Kabelendverschluß nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Wärmeleitscheiben im wesentlichen planar aus­ gebildet sind.

8. Kabelendverschluß nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der äußere Rand der Wärmeleitscheiben kleiner als der Außendurchmesser der Kondensatorelemente ist.

9. Kabelendverschluß nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der äußere Rand gleich oder größer als der Außendurch­ messer der Kondensatorelemente ist.

10. Kabelendverschluß nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Wärmeleitscheibe aus Kupfer hergestellt ist.

11. Kabelendverschluß nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Wärmeleitscheibe eine Dicke von etwa 0,5 mm hat.

12. Kabelendverschluß nach einem der Ansprüche 9 bis 11, da­ durch gekennzeichnet,

• - daß die Wärmeleitscheibe am äußeren Rand mit einer Lippe (132) versehen ist, die über den Rand eines benachbar­ ten Kondensatorelements auf dessen Außenfläche übergreift.