Verfahren zum Abschliessen eines Nabels und gemäss diesem Verfahren hergestellter Kabelabsehluss. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abschliessen eines ölimprägnierten Kabels, insbesondere eines Hochspannungskabels.
Der Abschluss derartiger Kabel muss das C)1 der Kabelisolation am Ausfliessen verhin dern. Zu diesem Zwecke werden bekanntlich Verschlussglocken oder dergleichen angewen det. Es hat sich jedoch dabei als schwierig erwiesen, gleichzeitig auch die gewünschte Isolierfestigkeit zu erzielen.
Das Verfahren nach der vorliegenden Er findung beseitigt diesen Nachteil dadurch, dass ein Vergussmaterial in flüssiger Form angewendet wird, das in die Kabelisolation eindringt. Die eingedrungene Flüssigkeit wird hierauf in einen festen Stoff umgewan delt, der das Kabelende verschliesst.
Vorzugsweise wird das Vergussmaterial dabei durch Polymerisation in den festen Stoff umgewandelt. Anderseits kann aber das Material durch Erstarrung eines voran gehend polymerisierten Materials in den festen Stoff umgewandelt werden.
Die Erfindung ist nachstehend anhand einiger beispielsweisen Ausführungsformen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, aus führlich beschrieben.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 schematisch die einfachste Form eines Kabelabschlusses gemäss vorliegender Erfindung, Fig. 2 schematisch einen erfindungs gemässen Kabelabschluss, in welchem ein Kondensatorkonus verwendet ist, Fig. 3 schematisch ein Mehrleiterkabel mit Abschlüssen, Fig. 4 eine praktische Ausführungsform eines Kabelabschlusses, Fig. 5 eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform, Fig. 6 schematisch ein Kabelende mit Kondensatorkonus.
In den Fig. 1 und 2 endigt ein ölimpräg niertes Kabel in einem Gehäuse 1, welches ein Kabelendverschluss, eine Transformato- reneinführung, ein Schalterkasten usw. sein kann. Der Boden des Gehäuses ist am Kabel mantel 2 befestigt, beispielsweise durch einen Lötwulst, und in der Fig. 1 ist die Kabeliso lation 3 mit Styrene imprägniert und poly merisiert und bildet so einen festen, in der Bleimantel eindringenden Isolationspfropfen; der eine vollständige Absperrung zwischen dem Gehäuseinnern und dem übrigen Teil des Kabels bildet.
Die Isolation kann vor dem Entfernen des Bleimantels am Kabelende imprägniert und polymerisiert werden, und der vorstehende Leiter 4, an dem die Klemme befestigt wird, würde durch Verlöten oder durch andere Mittel abgedichtet, falls dies erforderlich ist, um zum Beispiel ein Aus fliessen von Öl aus der Isolation zu verhin dern. In der Fig. 2 ist das Kabelende mit einem Kondensatorkonus 5 versehen, welcher zusammen mit dem mit Styrene imprägnier ten Kabelende 3 in eine polymerisierte Masse 6 eingebettet ist.
Dies erfolgt zweckmässiger weise durch Formguss in der Fabrik, und zwar an einem Kabelstumpf von geeigneter Länge, der dann an Ort und Stelle mit dem Hauptkabel verbunden wird. Die Hülle 6 kann auch aus Papier bestehen, welches mit Styrene imprägniert und polymerisiert ist, so dass es sich mit der Kabelisolation innig ver bindet.
Die Fig. 3 zeigt schematisch ein Verfahren zum Abschliessen eines Dreileiterkabels 2111 in welchem 7 eine Verteiler- oder Verbin dungsmuffe bedeutet, aus der die drei Leiter getrennt austreten. Die Verbindungsmuffe kann eine "polymerisierte" Muffe oder eine Ölmuffe sein.
Kabelstumpf 8, 81 und 811 stellen die Verbindung mit den Kabelendver- schlüssen 9, 91 und 911 her, von denen jeder eine polymerisierte Sperre 10, 101 bezw. 1011 aufweist, die aus Styrene besteht, das in das Kabelende eingedrungen ist. Der Kabelendverschluss der Fig. 4 ist ein Doppelisolator-Kabelendverschluss, in wel chem das Kabelende von einem innern Por zellanüberwurf 11 aufgenommen wird, der seinerseits im Innern eines äussern Porzellan überwurfes 12 untergebracht ist.
Im Innern des innern Porzellanüberwurfes befindet sich ein Kondensatorkonus 51. Infolge der Aus gleichswirkung des Kondensatorkegels, und da der Porzellanüberwurf unter Öl liegt, er trägt er bei Abschlusslängen von ungefähr 20 bis 40 cm Spannungen von 33 kV und bei Abschlusslängen von ungefähr 40 bis 64 cm Spannungen von 66 kV. Das Innere des innern Porzellanüberwurfes ist mit Styrene gefüllt, das in die Kabelisolation eingedrungen ist und zu einem festen Stoff polymerisiert wor den ist,
wie dies die Schraffur bei 13 an deutet. Dadurch ist ein. fester Pfropfen von hoher elektrischer Qualität geschaffen, wel cher das Öl im Kabel vom Öl in der Ver- schlussglocke trennt.
Man kann daher ein Kabelstumpf (von beispielsweise 41/2 bis 9 m Länge) in einen solchen enganschliessenden, mit einem Kon- densatorkonus versehenen innern Porzellan überwurf einführen, den Porzellanüberwurf mit flüssigem Styrene füllen und das Styrene in der Fabrik polymerisieren. Nach der Prü fung wird der innere Überwurf mit dem Ka belstumpf im äussern Porzellanüberwurf, wie Fig. 4 zeigt, eingesetzt.
Der äussere Porzel lanüberwurf wird mit Öl versehen, welches vollständig vom<B>01</B> in der Kabelisolation iso liert ist und innerhalb vernünftiger Grenzen durch Luft und Feuchtigkeit verunreinigt werden kann, ohne dass der Endverschluss und noch weniger die Kabelisolation Scha den leiden. Das Öl des Endverschlusses kann ferner, falls es gereinigt oder ersetzt werden soll, abgelassen werden, ohne dass das Kabel selbst exponiert wird.
Der so gebildete Styrenverschluss kann, falls dies gewünscht wird, in eine Transfor mator- oder Schaltkasteneinführung einge setzt werden, die mit Öl oder einem andern passenden Füllmittel gefüllt wird. Der Ka belstumpf mit dem Styreneabschluss wird an irgend einer beliebigen Stelle mit dem Haupt kabel verbunden, und der Abschluss ist da mit vollständig.
In der in Fig. 4 dargestellten Ausfüh rung ist der innere Porzellanüberwurf 11 auf einem Bodenstück 14 montiert, das mit dem Kabelmantel<B>2'</B> durch einen in der Fabrik hergestellten Lötwulst 15 verbunden ist. Das Kabelende 4' ist mit der Klemmvorrichtung 16 durch eine Expansionsvorrichtung ver bunden.
Wenn die Kabelisolation nur bis zu der Stelle mit Styrene imprägniert ist, wo das Kabel aus dem Bleimantel tritt, befindet sich die Stossstelle zwischen der Styrene- und der Ölimprägnierung im Bereich einer plötzlichen Änderung der radialen elektrischen Bean spruchung. Es ist somit vorteilhaft, die Im prägnierung mit Styrene so vorzunehmen, dass sich diese Stossstelle innerhalb des Ka belmantels befindet.
Es kann auch der ganze Kabelstumpf mit _ Styrene imprägniert werden und an Ort und Stelle mit dem Hauptkabel verbunden wer den, worauf die Verbindungsmuffe und der Endverschluss gleichzeitig evakuiert und mit flüssigem Styrene gefüllt werden können. Hierauf kann die Polymerisation durch geführt werden, so dass eine feste Styrene- isolation geschaffen wird, die von der Ver bindungsmuffe bis zum Endverschluss reicht.
Der Einwand, der gegen dieses Verfahren erhoben werden kann, liegt im Umstand, dass die Polymerisation des Kabelstumpfes und des Endverschlusses aus der Fabrik ins Feld verlegt wird, wo die Wirksamkeit des Vor ganges infolge Wettereinflusses und örtlicher Verhältnisse weniger gut sein kann.
Gegen die Vornahme der Polymerisation in der Fabrik kann eingewendet werden, dass der mit Styrene imprägnierte Kabelstumpf nach der Polymerisation unbiegsam und brü chig ist. Die Unbiegsamkeit und die Brü chigkeit kann bis zu einem gewissen Grade durch Beifügen eines Weichhaltemittels, so wie Durchführen der Polymerisation bei ein mehr zähes als brüchiges Produkt erzeugen den Temperatur- und Zeitverhältnissen, her- abgesetzt werden. Im allgemeinen ist aber eine grössere Biegsamkeit erforderlich, als sich auf diese Weise erzielen lässt.
Es ist gefunden worden, dass eine Mi schung von flüssigem Styrene und polymeri sierten Styrene eine plastische Masse bildet, die sich zur Imprägnierung eignet und die von selbst langsam fest wird. Doch geht dies so langsam vor sich, dass die Prüfung, der Transport nach der Installationsstelle, die Installation und die Verbindung mit dem Hauptkabel durchgeführt werden können, bevor das Kabel seine Biegsamkeit verliert. Die Polymerisation des Kabelstumpfes kann auch zusammen mit derjenigen der Verbin dungsmuffe zu Ende geführt werden.
Bei diesem Verfahren erweist es sich als vorteil haft, die Polymerisation des Styrenes im Endverschluss weiter zu treiben als im Ka belstumpf. Dies kann durch eine Verlänge rung der örtlichen Erwärmung um den End- verschluss herum bewirkt werden.
Die Fig. 4 zeigt die.Verwendung eines Porzellanüberwurfes als Gehäuse des End- verschlusses. Da jedoch in diesem Falle dem hydraulischen Druck kein Widerstand ent gegengesetzt zu werden braucht (dieser ist durch die feste polymerisierte Styrenefüllung gegeben), wird es möglich, mechanisch schwä chere Gehäuse, wie beispielsweise solche aus gepressten Phenolkondensationsprodukten, zu verwenden,
oder das Gehäuse vollständig wegzulassen. Der Endverschluss kann dabei zuerst in eine Form eingeschlossen werden. die nach der Polymerisation entfernt wird. Der Einführungsstutzen, an dem in Fig. 4 der äussere Porzellanüberwurf befestigt ist, kann ebenfalls weggelassen werden, und es ergibt sich eine billigere und weniger Raum beanspruchende Ausführung. Wenn der äussere Porzellanüberwurf 12 zwecks Er höhung des Oberflächen-Überschlagweges mit Rillen versehen ist, kann die Ölfüllung des Überwurfes 12 weggelassen werden.
In diesem Falle kann es nötig werden, die Länge des mit St5 reue gefüllten innern Überwurfes zu erhöhen und diesen mit Rillen zu ver sehen. Das Innere des Überwurfes ist gegen Verunreinigung und Feuchtigkeit geschützt und daher bezüglich dem Überschlagwider stand besser als die Aussenseite.
Der Kabelstumpf kann einen grösseren Kupferquerschnitt erhalten als das Haupt kabel, so dass die Endverschlusstemperaturen im Betrieb und damit mechanische Störungen infolge Wärmeausdehnung herabgesetzt wer den. Der Kabelstumpf kann ferner eine er höhte radiale Isolationsdimension erhalten, so dass die Radialwirkungen der elektrischen Beanspruchung im Endverschluss herabge setzt und der Sicherheitsfaktor des Endver- schlusses entsprechend erhöht wird.
In Fällen, in denen der Kondensatorkonus zur Erzielung einer Hilfswirkung als Schutz ring oder als Anzapfkapazität zum Zwecke der Spannungsangabe oder als Leitungs schutz benützt wird, kann der Kondensator konus gegen den Metallmantel des Kabel stumpfes schwach isoliert werden und die Niederspannungsverbindung des Konus kann durch die Styrenefüllung zwecks Anschluss an die betreffende Apparatur herausgeführt werden.
Soll ein derartiger Kondensatorkonus an einem Kabel an Ort und Stelle angebracht werden, so kann unter Bezugnahme auf Fig. 5 wie folgt verfahren werden: Nachdem die Kabelseele 4 in geeigneter Weise, wie oben beschrieben, abgedichtet worden ist, wird der Kondensatorkonus 5 aufgesetzt und mit Styrene oder einer Mi schung aus Styrene und Chlordyphenil ge füllt. Diese Mischung dringt in die ölimpräg- nierte Isolation 3 des innerhalb des Konden- satorkonus liegenden Kabelteils ein.
Nach dem für das Eindringen genügend Zeit ge lassen worden ist, wird die überflüssige Mi schung abgelassen und eine vorpolymerisierte Mischung X (Styrol-Alkohol), die, wie wei ter unten beschrieben, präpariert worden ist, bei einer die Mischung in geschmolzenem Zustand haltenden Temperatur (z.
B. 138 bis 140 C) eingegossen. Die geschmolzene Mi schung sollte vorzugsweise ebenfalls in die Isolation des Kabels innerhalb des Konus eindringen können. Während des Füllungs- prozesses wird der Konus in heisses<B>01</B> ein getaucht, dessen Temperatur zur Polymerisa- tion des Styrenes, welches in das Kabel ein gedrungen ist, während der erforderlichen Zeit zwischen 120 und 130 C gehalten wird.
Dann erfolgt eine allmähliche Abkühlung, während welcher die Mischung durch mecha nische Mittel eingestampft und soweit nötig nachgefüllt werden kann.
Es soll angenommen werden, dass die An ordnung in einem gewöhnlichen Kabelendver- schluss 1 verwendet wird, so dass im Betrieb der Kondensatorkonus in Öl oder in eine Ver- gussmasse 1' eingebettet ist. Die Styrene- imprägnierung der Isolation bildet dann einen Stöpsel oder Abschluss, der das Öl bezw. die Vergussmasse vom 0I der Kabel isolation trennt.
In Fällen, in denen im Kabel ein gewis ser Öldruck gewünscht wird, können Siphon einrichtungen vorgesehen werden. Dies kann durch Anzapfen des Kabelmantels 2 und Einsetzen eines Verbindungsrohres 2' er reicht werden, welches die Verbindung mit dem Siphon 20 herstellt, wobei zwecks eines ungehinderten Öldurchflusses der Kabelman tel an der Verbindungsstelle mit dem Rohr ausgeweitet wird.
Die oben erwähnten Nachteile einer Stoss stelle zwischen der Öl- und der Styrene- imprägnierung innerhalb des Endverschlus- ses können durch Beifügung von Alkohol in die eingeschüttete Füllmischung erheblich herabgesetzt werden.
Der Hauptbestandteil der oben erwähnten Mischung ist Styrol, das bei ungefähr 200 C polymerisiert wird und ein Polymer gibt, das bei Temperaturen unter 140' C schmelzbar ist. Der Mischung können Weichhaltemittel beigefügt werden. Ferner kann, zwecks Er- höhungdes dielektrischen Verlustes oder der Dielelitrizitätskonstante der Mischung ein Material, das sich nicht mit Öl mischt, bei gefügt werden.
Ein passendes Material ist zum Beispiel Phenol-Ethyl-Alkohol. Es ist allgemein bekannt, dass die elektrische Be anspruchung durch Nebeneinanderfügen von Materialien mit verschiedenen Dielektrizi- tätskonstanten abgestuft werden kann. Eine ähnliche Wirkung lässt sich durch eine Er höhung des dielektrischen Verlustes des um gebenden Materials erzielen.
Un bei Kabelstumpfen die Abstufungs wirkung zu erzielen, kann zum Imprägnieren desselben eine Mischung aus 60 Teilen Styrol und 40 Teilen Alkohol angewendet werden, die bei 210 C polymerisiert werden kann.
Bei der Herstellung des Abschlusses an Ort und Stelle kann der Mischung eine ge wisse Menge Füllmaterial, beispielsweise Zel- lulosefibern oder esterifizierte Zellulosefibern, zugesetzt werden, um die Schrumpfung wäh rend dem Abkühlen oder der Polymerisation herabzusetzen.
Bei dem in der Fig. 6 gezeigten Verfah ren wird ein Konus 5 der in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Art mit einer Hülle 5' aus polymerisiertem Styrene versehen und in der Fabrik mit der Mischung X gefüllt. Am Verlegungsort wird dieser Konus erwärmt, bis die Mischung einen plastisch flüssigen Zustand erreicht. Dann wird der Konus auf den vorgängig mit einer Styrene-Aroclar- mischung getränkten Kabelkern aufgesetzt, wobei das Styrene in die ölimprägnierte Ka belisolation eindringt.
Der von der Fabrik herausgehende Konus ist mit einem zentral angeordneten Metallstab oder -rohr F ver sehen, dessen Durchmesser nur ein wenig kleiner ist als derjenige des Kabelkernes, so dass durch Erwärmen des Stabes dieser beim Einfügen des Kabelkernes in den Konus leicht herausgezogen werden kann.
Nach den beschriebenen Verfahren kön nen sowohl Hochspannungskabelendver- schlüsse, als auch solche für Niederspannung hergestellt werden.