DE4209831C2 - Übergangsmuffe für Hochspannungskabel - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Übergangsmuffe zur Verbindung eines papierisolierten, mit einem fließfähigen Isoliermedium imprägnierten Hochspannungskabels, vorzugsweise eines Niederdruckölkabels, mit einem kunststoffisolierten Hochspannungskabel, bei der am Ende des papierisolierten Hochspannungskabels ein Endenabschluß vorgesehen ist, der von einer druckfesten Ölschottung umgeben ist, in der ein Anschlußbolzen zur elektrischen Verbindung mit dem Leiter des kunststoffisolierten Kabels integriert ist.

Übergangsmuffen der gattungsgemäßen Art werden überall dort eingesetzt, wo Kabel mit unterschiedlichen Isoliersystemen miteinander verbunden werden müssen, z. B. kunststoffisolierte Kabel mit öl-papierisolierten Kabeln. Bei solchen Muffen sind die Leiter der beiderseitigen Kabel elektrisch durchverbunden, die unterschiedlichen Isoliersysteme sind jedoch voneinander getrennt, beispielsweise auch, um chemische Wechselwirkungen auszuschließen. Zu diesem Zweck enthält die Übergangsmuffe mindestens eine geeignet ausgebildete Ölbarriere. Bei der Verbindung kunststoffisolierter Mittelspannungskabel mit masseimprägnierten Kabeln kann diese Ölbarriere beispielsweise aus einem öldichten, ölbeständigen Schlauch oder auch aus einer vollständigen Bewicklung bestehen. Je nach Ausführung der eigentlichen Muffenisolierung wird das abgesetzte Ende des kunststoffisolierten Kabels öldicht überdeckt, die Muffenisolierung wird dann wie die einer Massekabelmuffe hergestellt (nasse Übergangsmuffe).

In einer anderen Ausführungsform wird das abgesetzte Ende des masseimprägnierten Kabels öldicht überdeckt, die Muffenisolierung wird dann jedoch wie bei einer Kunststoffkabelmuffe beispielsweise aus einem vorgefertigten Isolierkörper hergestellt (trockene Übergangsmuffe).

Anders als bei Übergangsmuffen für maßeimprägnierte Kabel muß die Ölbarriere für öl-papierisolierte Hochspannungskabel so ausgebildet sein, daß sie allen Anforderungen der statischen und dynamischen Drücke des dünnflüssigen Isolieröles widersteht. Ölkabelmuffen, die speziell unter diesem Gesichtspunkt konstruiert worden sind, werden als Sperrmuffen bezeichnet. Sie werden überall dort eingesetzt, wo es bei langen Ölkabelstrecken oder bei der Verlegung mit großem Höhenunterschied notwendig ist, die Kabelanlage zur Herabsetzung der statischen und dynamischen Druckbeanspruchung in unterschiedliche Ölabschnitte zu unterteilen. Da neben einer Öltrennung und der besonderen Druckfestigkeit eine solche Sperrmuffe auch alle sonstigen elektrischen Eigenschaften einer Muffe besitzen muß, ist die Konstruktion sehr aufwendig und die Abmessungen sind beträchtlich. In der Regel wird mindestens ein Endenabschluß eines Ölkabels von einem druckfesten, öldichten Isolierkörper umhüllt, über der eigentlichen Leiterverbindung sind aufwendige feldsteuernde Maßnahmen anzuordnen. Bekannt ist es in diesem Zusammenhang bereits (DE 27 33 815 A1), die genannten Sperrmuffen als Übergangsmuffen zwischen einem öl-papierisolierten Kabel und einem kunststoffisolierten Hochspannungskabel anzuordnen, wenn einseitig das Ölkabel durch ein mit einem geeignetem Endenabschluß versehenes kunststoffisoliertes Kabel ersetzt wird. Für den Endenabschluß des kunststoffisolierten Kabels ist eine Isolierflüssigkeit notwendig, die eine andere ist als die des ölkabelseitigen Endenabschlusses sowie der Hauptisolierung der Sperrmuffe. Eine derart ausgebildete Übergangsmuffe erfordert somit eine zweite Einrichtung zur Öldruckhaltung und Öldrucküberwachung und stellt wegen des großen Ölvolumens ein beträchtliches ökologisches Gefährdungspotential dar.

Aus der DE 26 01 545 B2 ist eine Verbindungsmuffe für den Übergang von Papiermassekabeln auf kunststoffisolierte Kabel bekannt, bei der auf die Papierisolierung des Massekabels und auf einen angrenzenden Konus eines über der Leiterverbindungsstelle angeordneten Isolierkörpers eine konusförmige Papierwicklung aus ölgetränktem Papier aufgetragen ist. Ein ölbeständiges Material tangiert den Isolierkörper abdichtend, überlappt diesen zum kunststoffisolierten Kabel hin und überdeckt zum Papiermassekabel hin die konusförmige Papierwicklung zumindest teilweise.

Die DE 32 18 628 C2 beschreibt ein ölgefülltes elektrisches Kabelsystem mit mittels eines Verbinders stirnseitig verbundenen Kabeln, von denen jedes einen mit einem mit Isolationsöl gefüllten Längskanal versehenen Leiter enthält. Die Isolation des Verbinders weist zur verbesserten Entlüftung und zur anfänglichen Imprägnierung der Isolierung dieses Bereiches mit Isolationsöl zumindest einen in axialer Richtung verlaufenden Kanal auf, der sich bis in einen Bereich angrenzend an die verbundenen Enden der Leiter der Kabel erstreckt, ohne jedoch mit den Längskanälen der Leiter direkt in Verbindung zu stehen.

Ausgehend von dem Stand der Technik nach der DE 27 33 815 A1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Übergangsmuffe zwischen einem kunststoffisolierten und einem ölisolierten Hochspannungskabel, insbesondere einem Niederdruckölkabel, anzugeben, die eine druckfeste Ölschotttung des Ölkabelendenabschlusses mit minimalem freien Ölvolumen besitzt, wobei deren Hauptisolierung sowie die äußeren Aufbauelemente aber der einer Verbindungsmuffe für kunststoffisolierte Hochspannungskabel entsprechen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die äußere Kontur des ölkabelseitigen Endenabschlusses aus einem die Isolierung des Ölkabels verstärkenden Bandwickel aus ölgetränktem Isolierpapier mit der Innenbohrung der umgebenden Ölschottung einen umlaufenden Ringspalt konstanter Breite bildet, der eine freie Bewegung des Isolieröles bei verringertem Ölvolumen gestattet.

Eine solche Übergangsmuffe vereinfacht die Montagetechnik wesentlich, da die verwendeten Bauelemente im wesentlichen denen einer Kunststoffkabelmuffe entsprechen. Die Montagezeit ist entsprechend gering. Ein wesentlicher weiterer Vorteil ist darüberhinaus der, daß die erfindungsgemäße Übergangsmuffe kompakt baut, d. h. die äußeren Abmessungen sind auf ein Minimum reduziert. Da die Muffe zudem ölarm ist, ist die Gefahr von durch Undichtigkeiten verursachten Leckagen zu vernachlässigen.

Zur Vereinfachung der Montage sowie zur Minimierung der äußeren Abmessungen trägt weiter dazu bei, daß in Weiterführung der Erfindung die Ölschottung ein Hohlisolierkörper, beispielsweise aus einem geeigneten Gießharz, ist, an dessen sich verjüngendem Ende ein Verbindungsbolzen integriert ist und an dessen kabelseitigem Ende eine umlaufende Schräge angeformt ist. Diese Schräge ist vorteilhaft durch eine äußere Metallisierung als Feldsteuerelement ausgebildet, ein metallischer Ringflansch ist zum druckdichten Anschluß der Kabeleinführung angegossen.

Wie bereits ausgeführt, zeichnet sich die erfindungsgemäße Muffe dadurch aus, daß im wesentlichen solche Bauelemente verwendet werden, die bei Kunststoffkabelmuffen üblich sind. So ist in Weiterführung der Erfindung vorgesehen, daß das sich zum Metallmantel des Ölkabels hin verjüngende Ende des die Kabelisolierung verstärkenden Bandwickels durch eine äußere Bewicklung aus leitfähigem Papier als Feldsteuerung ausgebildet ist, die zusammen mit der Metallisierung der kabelseitigen Schräge der Ölschottung ein einheitliches Feldsteuerelement bildet.

Eine zeitsparende Montage ist ferner dadurch gegeben, daß in Durchführung der Erfindung die Bohrung des in die Ölschottung integrierten Verbindungsbolzens als zweiseitige Sackbohrung ausgeführt ist und die Verbindung der beiderseitigen Leiter durch Verpressung erfolgt.

Was die Isolierung der Verbindungsstelle selbst betrifft, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, über der das Ölkabelende umgebenden Ölschottung und dem stufenweise abgesetzten Ende des kunststoffisolierten Kabels selbstverschweißende oder -verklebende Bänder aus einem Polymermaterial aufzuwickeln, beispielsweise aus einem Propylen-Ethylen-Kautschuk, und die anschließenden äußeren Aufbauelemente der Übergangsmuffe entsprechend der Muffe für kunststoffisolierte Kabel weiterzuführen.

Für alle die Fälle, bei denen Ölkabel mit einem elektrischen Leiter verwendet werden, der einen zentralen Ölkanal besitzt, ist in Weiterführung der Erfindung ein zusätzlicher Anschlußbolzen mit Querbohrung an dem Leiter des Ölkabels angebracht, der durch eine in Bolzenlängsrichtung vorhandene Zentralbohrung eine Verbindung zwischen dem Ölkanal und dem umlaufenden Ringspalt der Ölschottung dadurch gewährleistet, daß die Bohrung im Verbindungsbolzen der Ölschottung gegenüber dem Außendurchmesser des Anschlußbolzens größer ausgebildet ist.

Eine weitere Variante bei der Ausbildung der erfindungsgemäßen Übergangsmuffe ist dadurch gegeben, daß durch Anschluß eines Ölausgleichsgefäßes an den Füllanschluß der mit der Ölschottung und dem Metallmantel des Ölkabels dicht verschlossenen Kabeleinführung die Übergangsmuffe als Ölspeisemuffe verwendbar ist.

Die Erfindung sei anhand der in den Fig. 1 und 2 als Ausführungsbeispiel dargestellten Übergangsmuffe näher beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt eine Übergangsmuffe zur Verbindung eines Niederdruckölkabels 1 mit einem kunststoffisolierten Hochspannungskabel 2. Das dargestellte Niederdruckölkabel ist an seinem Ende vom Metallmantel 3 sowie den die Papierisolierung 4 überdeckenden metallisierten Papieren befreit. Der Leiter 5 des Niederdruckölkabels 1 ist auf eine gewisse Länge freigelegt. Die Papierisolierung wird in geeigneter Weise durch einen Bandwickel 6 aus ölgetränktem Isolierpapier verstärkt. Der Bandwickel 6 verjüngt sich zum Metallmantel 3 hin bis auf den Durchmesser der Kabelisolierung und ist durch eine Bewicklung 7 aus leitfähigem Papier als Feldsteuerelement ausgebildet.

Über den so vorbereiteten Endenabschluß 8 des Niederdruckölkabels 1 ist die Ölschottung 9 angeordnet. Diese Ölschottung 9 ist ein Hohlisolierkörper, beispielsweise aus Gießharz, an dessen sich verjüngendem Ende ein Verbindungsbolzen 10 eingegossen ist. Der Verbindungsbolzen 10 ist in seiner Bohrung 11 geschottet und kann in seinem Werkstoff an die Leiterwerkstoffe der zu verbindenden Kabelleiter 5 bzw. 20 angepaßt werden. Die Verbindung mit dem Leiter 5 erfolgt durch Verpressung.

Am kabelseitigen Ende der Ölschottung 9 ist eine umlaufende Schräge 12 angeformt, die durch eine äußere Metallisierung 13 als Fortführung der Feldsteuerung des Ölkabelendenabschlusses ausgebildet ist. Ein angegossener metallischer Ringflansch 14 dient zum Anschluß einer Kabeleinführung 15, die in bekannter Weise mit dem Metallmantel 3 des Niederdruckölkabels 1 dicht verschlossen wird.

Die Innenbohrung der Ölschottung 9 und die äußere Kontur des Isolierwickels 6 sind so aufeinander abgestimmt, daß unter Berücksichtigung der geforderten elektrischen Festigkeit der Anordnung ein umlaufender Ringspalt 16 von konstanter Breite vorhanden ist. Durch diesen Ringspalt ist eine ungehinderte Bewegung des Isolieröls 17 möglich. Dabei beträgt die Breite des Ringspaltes 16 nur einige mm, hierdurch kann das freie Ölvolumen auf das notwendige Minimum eingeschränkt werden. Die Gesamtabmessung der Muffe wird dadurch weiter reduziert, der Raumbedarf gegenüber bekannten Ausführungen wird durch die Erfindung wesentlich verringert.

Die Vorbereitung des anzuschließenden kunststoffisolierten Hochspannungskabels 2 geschieht in bekannter Weise durch stufenweises Absetzen der Aufbauelemente des Kabels. Die auf einer bestimmten Länge von der äußeren feldbegrenzenden Halbleiterschicht 18 befreite Kunststoffisolierung 19 wird zum freigelegten Leiter 20 hin angespitzt. Der Leiter 20 wird dann in den Verbindungsbolzen 10 der Ölschottung 9 eingeführt und mit diesem verpreßt.

Über der so ausgeführten Leiterverbindung 21 wird in bekannter Weise die Isolierung einer Kunststoffkabelmuffe 22 hergestellt. Durch eine Bewicklung aus leitfähigen Bändern 23 werden die Preßstellen des Verbindungsbolzens 10 sowie der Übergang zur inneren Leitschicht des kunststoffisolierten Kabels 2 ausgefüllt.

Die Muffenisolierung 24 besteht beispielsweise aus selbstverschweißenden Bändern, auf Basis Ethylen- Propylen-Kautschuk (EPR), die unter Zugspannung von Hand oder durch eine mechanische Bandwickelmaschine aufgewickelt werden. Die äußere Feldbegrenzung 25 der Übergangsmuffe wird aus leitfähigen Bändern hergestellt, die die äußere Leitschicht 18 des kunststoffisolierten Kabels 2 mit dem freien Ende der äußeren Metallisierung 13 der Ölschottung 9 verbindet. Durch ein parallel geführtes Erdseil 26 wird der Cu-Drahtschirm 27 des kunststoffisolierten Kabels 2 stromtragfähig mit dem Metallmantel 3 des Niederdruckölkabels 1 verbunden.

Die äußere Schutzhülle der Übergangsmuffe wird analog der Mantelkonstruktion des kunststoffisolierten Kabels 2 aufgebaut, in Fig. 1 beispielsweise in längs- und querwasserdichter Ausführung durch Aufbringen eines quellfähigen Mediums und einer Al-Folie als Diffusionssperre 28 sowie von Schrumpfschläuchen 29 als mechanischer Schutz. Die gesamte Übergangsmuffe kann bei Verlegung im Erdreich zusätzlich durch ein Gehäuse, beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff, geschützt werden, das mit einer Vergußmasse gefüllt ist.

Bei der Verwendung der Übergangsmuffe für Zwickelölkabel, die im wesentlichen aus drei einzeln geschirmten, miteinander verseilten Adern bestehen, die von einem gemeinsamen Metallmantel umgeben sind, genügt es, den abgesetzten Leiter im Verbindungsbolzen der Ölschottung zu verpressen.

Die Bewegung des Isolieröls erfolgt bei diesem Kabeltyp über die beilauffreien Zwischenräume des Verseilgebildes und dem Metallmantel und setzt sich nach der Aufteilung in Einzeladern in den Rohrausleitungen des Aufteilungsgehäuses fort.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Übergangsmuffe für Einleiter-Ölkabel, bei denen der Öltransport in einem zentralen Ölkanal 30 im Leiter 5 des Kabels (sogenannte Hohlleiterkabel) erfolgt, ist es erforderlich, eine Verbindung von diesem Ölkanal zum umlaufenden Ringspalt 16 zwischen dem Endenabschluß 8 des Ölkabels 1 und der Ölschottung 9 herzustellen. Dieses kann beispielsweise durch einen zusätzlich an den abgesetzten Leiter 5 des Ölkabels 1 angebrachten Anschlußbolzen 31 erfolgen. Dieser Anschlußbolzen 31 besitzt eine Querbohrung 32, die über eine in Bolzenlängsrichtung eingebrachte Zentralbohrung 32 mit dem Ölkanal 30 des Leiters in Verbindung steht.

In der Fig. 2 ist die entsprechende Anordnung einer Übergangsmuffe für ein Hohlleiterkabel im Ausschnitt dargestellt. Auf den abgesetzten Hohlleiter 5 wird der Anschlußbolzen 31 aufgeschoben und verpreßt. Eine in den Ölkanal 30 eingetriebene metallische Hülse 34 mit einer zentralen Durchgangsbohrung 35 verhindert, daß der Leiter durch das Verpressen deformiert wird, und der Ölkanal zugänglich bleibt. Der Endenabschluß 8 des Niederdruckölkabels 1 wird wie oben beschrieben hergestellt und die Ölschottung 9 darüber angeordnet. Die Verbindung des eingegossenen Verbindungsbolzens 10 mit dem am Hohlleiter angebrachten Anschlußbolzen 31 erfolgt durch Verpressung.

Der an dem sich verjüngenden Ende der Ölschottung 9 eingegossene Verbindungsbolzen 10 ist dabei so ausgebildet, daß er in seiner Bohrung 11 eine umlaufende Schräge 36 besitzt, die mit einer korrespondierenden Schräge 37 des Anschlußbolzens 31 als Anschlag eine exakte Positionierung der Ölschottung 9 zum Endenabschluß 8 des Ölkabels 1 garantiert. Ausgehend vom Bereich der Querbohrung 32 des Anschlußbolzens zum Ölkabel 1 hin ist die Bohrung 11 des Verbindungsbolzens 10 gegenüber dem Durchmesser des Anschlußbolzens 31 so vergrößert, daß durch den so entstehenden Ringspalt 16 eine freie Bewegung des Isolieröls 17 vom Ölkanal 30 des Leiters 5 zum Innenraum der Ölschottung 9 gewährleistet ist.

Durch Anschluß eines Öldrucktanks an den Füllanschluß 38 an der Kabeleinführung 15 der Übergangsmuffe kann diese als Ölspeisemuffe verwendet werden.

Claims (7)

1. Übergangsmuffe zur Verbindung eines papierisolierten, mit einem fließfähigen Isoliermedium imprägnierten Hochspannungskabels, vorzugsweise eines Niederdruckölkabels, mit einem kunststoffisolierten Hochspannungskabel, bei der am Ende des papierisolierten Hochspannungskabels ein Endenabschluß vorgesehen ist, der von einer druckfesten Ölschottung umgeben ist, in der ein Anschlußbolzen zur elektrischen Verbindung mit dem Leiter des kunststoffisolierten Kabels integriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kontur des ölkabelseitigen Endenabschlusses (8) aus einem die Isolierung (4) des Ölkabels (1) verstärkenden Bandwickel (6) aus ölgetränktem Isolierpapier mit der Innenbohrung der umgebenden Ölschottung (9) einen umlaufenden Ringspalt (16) konstanter Breite bildet, der eine freie Bewegung des Isolieröles (17) bei verringertem Ölvolumen gestattet.

2. Übergangsmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölschottung (9) ein Hohlisolierkörper ist, an dessen sich verjüngendem Ende ein Verbindungsbolzen (10) integriert ist und an dessen kabelseitigem Ende eine umlaufende Schräge (12) angeformt ist, die durch eine äußere Metallisierung (13) als Feldsteuerelement ausgebildet ist, und an die ein metallischer Ringflansch (14) zum druckdichten Anschluß der Kabeleinführung (15) angegossen ist.

3. Übergangsmuffe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das sich zum Metallmantel (3) des Ölkabels (1) hin verjüngende Ende des die Kabelisolierung (4) verstärkenden Bandwickels (6) durch eine äußere Bewicklung aus leitfähigem Papier (7) als Feldsteuerung ausgebildet ist, die zusammen mit der Metallisierung (13) der kabelseitigen Schräge (12) der Ölschottung (9) ein einheitliches Feldsteuerelement bildet.

4. Übergangsmuffe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (11) des in die Ölschottung (9) integrierten Verbindungsbolzens (10) als zweiseitige Sackbohrung ausgeführt ist und die Verbindung der beiderseitigen Leiter (5, 20) durch Verpressung erfolgt.

5. Übergangsmuffe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (24) über der Verbindungsstelle (21) der Leiter (5, 20), über der das Ölkabelende umgebenden Ölschottung (9) und dem stufenweise abgesetzten Ende des kunststoffisolierten Kabels (2) aus gewickelten selbstverschweißenden Bändern aus Polymermaterial besteht und die äußeren Aufbauelemente der Übergangsmuffe im wesentlichen denen einer Verbindungsmuffe für kunststoffisolierte Kabel (8) entsprechen.

6. Übergangsmuffe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung für Ölkabel, deren Leiter (5) einen zentralen Ölkanal (30) besitzen, ein zusätzlicher Anschlußbolzen (31) mit Querbohrung (32) an dem Leiter des Ölkabels (1) angebracht ist, der durch eine in Bolzenlängsrichtung vorhandene Zentralbohrung (33) eine Verbindung zwischen Ölkanal (30) und umlaufendem Ringspalt (16) der Ölschottung (9) dadurch gewährleistet, daß die Bohrung (11) im Verbindungsbolzen (10) der Ölschottung (9) gegenüber dem Außendurchmesser des Anschlußbolzens (31) größer ausgebildet ist.

7. Übergangsmuffe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anschluß eines Ölausgleichsgefäßes an den Füllanschluß (38) der mit der Ölschottung (9) und mit dem Metallmantel (3) des Ölkabels (1) dicht verschlossenen Kabeleinführung (15) die Übergangsmuffe als Ölspeisemuffe verwendbar ist.