DE3611463C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kabelendgarnitur, welche die Merkmale der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 2 aufweist.

Bei bekannten Kabelsteckern und anderen Kabelendgarnituren dieser Art (US-PS 35 24 133, US-PS 36 57 650) ist ein erheblicher zu­ sätzlicher Aufwand erforderlich, um eine Spannungsanzeige zu ermöglichen. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, daß für unterschiedliche Kabel, insbesondere Kabel unterschiedlicher Spannung, der Abgriff des Spannungsteilers unterschiedlich be­ lastbar ist und Signale sehr unterschiedlicher Größe liefert. Es sind deshalb an die unterschiedlichen Signalgrößen angepaßte Signalauswertevorrichtungen erforderlich.

Es ist zwar auch schon vorgeschlagen worden (DE 34 37 569 A1), bei einer Kabelgarnitur mit einer kapazitiv an die Kabelseele angekoppelten Meßelektrode dadurch bei unterschiedlichen Betriebs­ spannungen stets ein gleiches Meßsignal zu erreichen, daß man die Dicke der in den Isolierkörper der Kabelgarnitur eingebetteten Meßelektrode und damit deren Abstand von einer im Inneren der Kabelgarnitur angeordneten Schirmelektrode entsprechend der Be­ triebsspannung des Kabels wählt. Diese Lösung bedigt aber eben­ falls einen erheblichen Aufwand, weil die Meßelektrode fest in den Isolierkörper der Kabelgarnitur eingebettet ist und deshalb unterschiedliche, auf verschiedenen Kabeldurchmessern und unter­ schiedlichen Betriebsspannungen abgestimmte Kabelgarnituren erfor­ derlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kabelendgarnitur zu schaffen, die es ermöglicht, in einfacher Weise und ohne nen­ nenswerten Aufwand das von dem kapazitiven Spannungsteiler zur Verfügung gestellte Signal hinsichtlich seiner Größe an den von der Signalauswerte-oder-Anzeigevorrichtung verarbeitbaren Bereich anpassen zu können, ohne hierzu unterschiedlich ausgebildete Kabelendgarnituren zur Verfügung haben zu müssen. Eine erste und eine zweite Lösung dieser Aufgabe sind durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 2 gekennzeichnet.

Bei der Lösung gemäß Anspruch 1 bedarf es nur einer Abstimmung der Länge des Koaxialkabels, über das die Signalauswertevorrichtung an den Abgriff des Spannungsteilers angeschlossen ist. Aber auch bei der Lösung gemäß Anspruch 2 ist die Anpassung leicht auszu­ führen, weil nur das Ausmaß, in dem sich die erste und die zweite Elektrode übergreifen, entsprechend der gewünschten Signalgröße gewählt zu werden braucht.

Vorzugsweise sind die Elektroden gemäß den Ansprüchen 4 oder 5 ausgebildet, da hierdurch sich besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltungsmöglichkeiten der Kabel­ endgarnitur ergeben. Die zweite Elektrode weist ferner vor­ teilhafterweise die Merkmale des Anspruches 6 auf. Die Kapazität zwischen der zweiten Elektrode und der Kabelseele nimmt hierdurch in definierter Weise mit zunehmender Dicke der Kabelisolation ab, wodurch in einem gewissen Ausmaß eine selbsttätige Anpassung des kapazitiven Spannungsteilers an die Spannung des Kabels erreicht wird.

Zu einer erheblichen Reduzierung des Aufwandes für die Kabel­ endgarnitur trägt die Bildung der zweiten Elektrode durch einen Felddeflektor bei. In aller Regel ist nämlich ein Felddeflektor unerläßlich. Wird dieser als zweite Elektrode verwendet, dann ergibt sich für letztere kein zusätzlicher Aufwand.

Eine besonders kostengünstige Fertigung läßt sich dann er­ reichen, wenn die zweite Elektrode gemäß Anspruch 8 ausge­ bildet ist. Der Anschluß der Signalübertragungsleitung kann hierbei auf der Außenseite des Isolierkörpers erfolgen, was sowohl aus montagetechnischen Gründen als auch im Hinblick auf Störeinflüsse vorteilhaft ist.

Statt einer unveränderbaren Überlappung der ersten und zweiten Elektrode kann man auch eine veränderbare Überlappung vor­ sehen, indem man beide Elektroden in Kabellängsrichtung relativ zueinander verschiebbar ausbildet, oder, was wesentlich weniger Aufwand erfordert, die erste Elektrode gemäß Anspruch 9 ausbildet. Vor allem dann, wenn die leitende Schicht sich auf der Außenmantelfläche des Isolierkörpers befindet, ist das Aufbringen in der erforderlichen Größe einfach. Einfach ist aber auch zumindest dann das Entfernen einer Leitschicht in dem erforderlichen Maße, wenn als erste Elektrode die auf der Aderisolation vorgesehene Leitschicht eines kunststoff­ isolierten Kabels verwendet wird.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt des ersten Ausführungsbeispieles,

Fig. 2 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt des Isolierkörpers und der Elektroden eines zweiten Aus­ führungsbeispieles.

Ein Kabelstecker für ein kunststoffisoliertes Mittelspannungs- oder Hochspanungskabel 1 weist einen aus Silikonkautschuk hergestellten, rotationssymmetrisch ausgebildeten Isolier­ körper 2 auf, der mit einem durchgehenden zentralen Kanal 3 zur Aufnahme eines Endabschnittes des Kabels 1 versehen ist.

Wie Fig. 1 zeigt, hat der zentrale Kanal 3 Abschnitte unter­ schiedlichen Durchmessers. Der dem Kabelende abgewandte Endabschnitt des zentralen Kanals 3 ist im Durchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des Kabels 1, damit dieser Endabschnitt denjenigen Abschnitt des Kabels 1 aufnehmen kann, in dem die Schirmdrähte 4 zum Zwecke der Hausführung an die Außenfläche des Kabelmantels angelegt sind.

Der Durchmesser des Mittelabschnitts des zentralen Kanals 3 ist etwas größer als der Außendurchmesser der aus Kunst­ stoff bestehenden Kabelisolation 5, welche die Kabelseele 6 konzentrisch umgibt und, wie Fig. 1 zeigt, auf einer Länge freigelegt werden muß, die gleich der Summe aus der Länge des Mittelabschnitts des zentralen Kanals und dessen dem Kabelende zugewandten Endabschnittes ist. Der letztgenannte Endabschnitt des zentralen Kanals hat einen Durchmesser, der geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser der Kabelisolation 5.

Die Außenmantelfläche des Isolierkörpers 9 bildet in dem dem Kabelende zugewandten Endabschnitt einen sich zum freien Ende hin verjüngenden Konus. An diesen konischen Endabschnitt schließt sich ein im Durchmesser kleinerer zylindrischer Abschnitt an, der sich bis zum anderen Ende des Isolierkörpers 2 erstreckt.

In den Isolierkörper 2 ist ein Felddeflektor 7 eingebettet, dessen Mittelabschnitt eine zylindrische Form hat und, kon­ zentrisch zur Längsachse des zentralen Kanals 3 liegend, in geringem Abstand von der Innenmantelfläche des dem Kabel­ ende benachbarten Endabschnittes des zentralen Kanales 3 liegt. Dieser geringe Abstand ist für eine gute Feldsteuerung, das heißt die Vermeidung einer hohen Feldstärke, wichtig. An diesen Mittelabschnitt schließt sich ein den Mittelab­ schnitt des zentralen Kanals 3 auf einem Teil von dessen Länge im Abstand konzentrisch umgebender Endabschnitt an. Gegen das Kabelende hin schließt sich an den Mittelabschnitt des Felddeflektors 7 ein sich trichterförmig erweiternder Endabschnitt an, der am Trichterende einen Wulst definiert und an eine ringförmige Kontaktfläche 8 anschließt, welche im Bereich der Ringschulter zwischen dem konusförmigen und dem zylindrischen Teil der Außenmantelfläche des Isolier­ körpers 2 angeordnet ist. Der Felddeflektor 7 ist im Aus­ führungsbeispiel durch eine elektrisch leitende Schicht zwischen einem ersten Teil 2′ und einem zweiten Teil 2′′ des Isolierkörpers 2 gebildet, an die sich die Kontaktfläche 8 anschließt. Es wäre aber auch möglich, für den sich nur über die Länge des Felddeflektors 7 erstreckenden ersten Teil 2′ des Isolierkörpers 2 ein elektrisch leitendes Material, also beispielsweise einen elektrisch leitenden Silikonkautschuk, zu verwenden.

Die den zentralen Kanal 3 begrenzende Innenmantelfläche des Isolierkörpers 2 ist im Bereich des Mittelabschnitts des zentralen Kanals 3, dem Endabschnitt mit dem größeren Innendurchmesser sowie im Anschluß an den Mittelabschnitt auf einem Stück des im Durchmesser kleineren Endabschnittes mit einer elektrisch leitenden Schicht 9 versehen. In dem letztgenannten Endabschnitt kontaktiert diese Schicht 9 eine auf der Oberfläche der Kabelisolation 5 vorhandene Leitschicht 10, welche auch die Schirmdrähte 4 kontaktiert und deshalb auf Erdpotential liegt.

Die leitende Schicht 9 auf der Innenmantelfläche des Isolier­ körpers 2 bildet eine erste Elektrode, deren Erstreckung gegen das dem Kabelende benachbarte Ende des Isolierkörpers 2 hin so gewählt ist, daß das Größenverhältnis der beiden den Spannungsteiler bildenden Kondensatoren die gewünschte Signalgröße an der den Abgriff bildenden Kontaktfläche 8 ergibt. Bei maximaler Länge endet die leitende Schicht 9 dort, wo der zylindrische Mittelabschnitt des Felddeflektors 7 in den trichterförmigen Abschnitt übergeht.

Die erste Elektrode könnte auch wenigstens teilweise durch die Leitschicht 10 gebildet sein, die dann nur so weit ent­ fernt werden würde, als dies für die erforderliche Überlappung mit dem Felddeflektor 7 notwendig wäre.

Vergrößert man die Überdeckung der beiden Elektroden, dann wird die Kapazität zwischen dem Felddeflektor 7 und der Kabelseele 6 kleiner, die Kapazität zwischen dem Felddeflektor 7 und der durch die elektrisch leitende Schicht 9 gebildeten ersten Elektrode größer. Mit dieser ersten Elektrode sowie dem eine zweite Elektrode bildenden Felddeflektor 7 steht somit ein kapazitiver Spannungsteiler mit wählbarem Teilungs­ verhältnis zur Verfügung, und zwar ohne zusätzliche, nur für eine Spannungsanzeige erforderliche Bauteile.

Der Spannungsabgriff von dem Felddeflektor 7 erfolgt an der ringförmigen Kontaktfläche 8, gegen die ein Kontaktkörper 11 gedrückt wird, der an dem dem Kabelende zugewandten Ende einer Hülse 12 vorgesehen ist, welche den außen zylindrischen Teil des Isolierkörpers 2 auf einem Teil von dessen Länge im Abstand umgibt. Dieser Abstand ermöglicht es, vom Kontakt­ körper 11 aus eine Signalübertragungsleitung 13 zwischen der Hülse 12 und dem Isolierkörper 2 hindurch zu dem hinteren Ende des Kabelsteckers zu führen und dort zu einer Anzeige­ einrichtung herauszuführen. Sofern diese Signalübertragungs­ leitung 13 ein Koaxialkabel mit geerdetem Außenleiter ist, bildet die Signalübertragungsleitung 13 einen Teil der Kapazität zwischen Abgriff und Erdpotential des Spannungsteilers. Das Teilungsverhältnis kann deshalb auch durch die Länge der Signalübertragungsleitung 13 beeinflußt werden.

An einem nach außen überstehenden Ringflansch der Hülse 12 liegt eine die Hülse im Abstand umgebende Schraubenfeder 14 an, die sich andererseits an einer radial nach innen ragenden Ringschulter eines die Hülse 12 und die Schraubenfeder 14 umgebenden ersten Gehäuseteils 15 abstützt. Da die Schrauben­ feder 14 dazu dient, den konischen Endabschnitt des Isolier­ körpers 2 mit der erforderlichen Axialkraft in einen korres­ pondierenden Innenkonus einer Steckbuchse zu drücken, ist für die Kontaktierung der Kontaktfläche 8 keine zusätzliche Schraubenfeder erforderlich.

Den ersten Gehäuseteil 15 übergreift ein zweiter, ebenfalls metallischer Gehäuseteil 16, in dem ein Ringstromwandler 17 angeordnet ist, welcher, wie Fig. 1 zeigt, den vom Kabel­ ende wegweisenden Endabschnitt der Hülse 12 konzentrisch im Abstand umgibt. Die Hülse 12 muß deshalb aus einem Material bestehen, welches das magnetische Feld der Kabelseele nicht abschirmt. Im Ausführungsbeispiel besteht sie aus Kunststoff. Vom Ringstromwandler 17 ist durch den zweiten Gehäuseteil 16 hindurch eine Leitung 18 zu einer Stromanzeige oder einer Strommeßeinrichtung geführt.

An den den Ringstromwandler 17 aufnehmenden Abschnitt des zweiten Gehäuseteils 16 schließt sich auf der dem Kabelende abgewandten Seite ein im Durchmesser kleinerer Endabschnitt an, der im montierten Zustand von einem Schrumpfschlauch 19 übergriffen wird, welcher auch am Kabel 1 anliegt.

Auf das freigelegte Ende der Kabelseele 6 ist eine Konus­ kontaktbuchse 20 aufgesetzt, die einen Steckkontaktkörper 21 trägt. An der Kontaktbuchse 20 liegt ein Druckring 22 an, auf dem sich das dem Steckkontaktkörper 21 zugekehrte Ende des Isolierkörpers 2 abstützt. Nur schematisch darge­ stellte Schrauben 23 verbinden den ersten Gehäuseteil 15 mit der dem Kabelstecker zugeordneten Steckbuchse.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Kabel­ steckers unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 im wesentlichen nur durch die Ausbildung der die erste Elektrode bildenden leitenden Schicht 109 des Isolierkörpers 102. Wie Fig. 2 zeigt, endet die die Innen­ mantelfläche des Isolierkörpers 2 teilweise bedeckende leitende Schicht 109 nicht am hinteren Ende des Isolierkörpers 102, sondern setzt sich von hier aus auf der Außenmantelfläche gegen die Innenschulter hin fort. Die axiale Erstreckung dieses auf der Außenmantelfläche vorgesehenen Teil der leitenden Schicht 109 ist mitbestimmend für das Teilungsverhältnis des Spannungsteilers, da die Überlappung mit dem Felddeflektor 107 und damit die Kapazität zwischen diesem und der leitenden Schicht 109 von der axialen Erstreckung letzterer auf der Außenmantelfläche des Isolierkörpers 102 abhängt.

Der auf der Außenmantelfläche des Isolierkörpers 102 vorge­ sehene Teil der leitenden Schicht 109 kann wie der innen liegende Teil aus einer aufgetragenen leitenden Schicht oder einem leitenden Körper bestehen. Man kann aber auch die Außenmantelfläche des Isolierkörpers 102 mit einer Be­ wicklung aus einem elektrisch leitenden Band versehen.

Da sich im übrigen das zweite Ausführungsbeispiel nicht von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet, wird wegen weiterer Einzelheiten auf die Ausführungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen.

Claims (11)

1. Kabelendgarnitur, insbesondere Kabelstecker, mit einem kapazitiven Spannungsteiler für die zwischen der Kabelseele und einer auf Erdpotential liegenden ersten Elektrode vorhandene Spannung und einem Abgriff für eine entsprechend dem Teilungsverhältnis verringerte Spannung an einer zweiten Elektrode, wobei sich die beiden Elektroden in der Er­ streckungsrichtung des Kabels zumindest auf einem Teil ihrer Länge übergreifen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Abgriffen des Spannungsteilers der Innenleiter eines Koaxialkabels (13) angeschlossen ist, dessen Außen­ leiter auf Erdpotential liegt, und die Länge dieses Ko­ axialkabels (13) entsprechend der erforderlichen Gesamt­ kapazität des zwischen dem Abgriff und Erdpotential wirk­ samen Kondensators gewählt ist.

2. Kabelendgarnitur, insbesondere Kabelstecker mit einem kapazitiven Spannungsteiler für die zwischen der Kabelseele und einer auf Erdpotential liegenden ersten Elektrode vorhandene Spannung und einem Abgriff für eine entsprechend dem Teilungsverhältnis verringerte Spannung an einer zweiten Elektrode, wobei sich die beiden Elektro­ den in der Erstreckungsrichtung des Kabels zumindest auf einem Teil ihrer Länge übergreifen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Länge desjenigen Abschnittes, in dem sich die erste und die zweite Elektrode (9; 109 bzw. 7; 107) übergreifen, entsprechend dem Sollwert der am Abgriff des Spannungsteilers abnehmbaren Spannung gewählt ist.

3. Garnitur nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an den Abgriffen des Spannungsteilers der Innenleiter eines Koaxialkabels (13) angeschlossen ist, dessen Außenleiter auf Erdpotential liegt, und die Länge dieses Koaxialkabels (13) entsprechend der erforderlichen Gesamtkapazität des zwischen dem Abgriff und Erdpotential wirksamen Kondensators gewählt ist.

4. Garnitur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (7) zumindest in einem Teil des für eine Überlappung mit der ersten Elektrode (9) vorgesehenen Bereiches einen größeren Abstand von der Kabelseele (6) als die erste Elektrode (9) hat und in dem sich nicht mit der ersten Elektrode (9) überlappenden Bereich nur durch elektrisch isolierendes Material von der Kabelseele (6) getrennt ist.

5. Garnitur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die erste Elektrode (109) zumindest in einem Teil des für eine Überlappung mit der zweiten Elektrode (107) vorgesehenen Bereiches einen größeren Abstand von der Kabelseele als die zweite Elektrode (107) hat und auf der Außenmantelfläche eines Isolier­ körpers (102) angeordnet ist, der einen Aufnahmekanal für das Kabel hat.

6. Garnitur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (7) zumindet auf einem Teil ihrer Erstreckung in Kabellängsrichtung einen konstanten Abstand von der Innenmantelfläche eines in einem Isolierkörper (102) vorgesehenen Aufnahmekanals (3) für das Kabel (1) hat.

7. Garnitur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (7) durch einen Felddeflektor gebildet ist.

8. Garnitur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (7) in den Isolierkörper (2) eingebettet ist und in eine in der Außenmantelfläche des Isolierkörpers (2) liegende Kontaktfläche (8) für eine Signalüber­ tragungsleitung (13) übergeht.

9. Garnitur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (9; 109) zumindest teilweise durch eine auf elektrisch isolierendes Material aufgebrachte Leitschicht gebildet ist.

10. Garnitur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die erste Elektrode zumindest teilweise durch die auf der Kabelisolation (5) vorgesehene Leitschicht (10) eines kunststoffisolierten Kabels (1) gebildet ist.

11. Garnitur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem den Aufnahmekanal (3) für das Kabel (1) umfassenden Ringstromwandler (17) versehen ist.