CH657943A5

CH657943A5 - Verbindung zweier kabel.

Info

Publication number: CH657943A5
Application number: CH678782A
Authority: CH
Inventors: Wolfgang Maertin; Roland Kaiser
Original assignee: Kabel & Lackdrahtfab Gmbh
Priority date: 1981-12-11
Filing date: 1982-11-22
Publication date: 1986-09-30
Also published as: DE3149048A1; DE3149048C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindung zweier Kabel, insbesondere zweier Hochspannungskabel, mit mindestens einem verdichteten Aluminium-Leiter, und einer Isolierung, mit einem hülsenförmigen metallischen Pressverbinder und einer über diese geschobenen Muffe mit einer innenliegenden Einlage aus leitfähigem Material.

Eine solche Anordnung ist z.B. aus der DE-OS 2 913 152 bekannt.

Soweit der Durchmesser der über die Enden der beiden Kabel geschobenen Muffe sich über deren Länge nicht verändert, ist der für die Verbindung der beiden Leiter in radialer Richtung zur Verfügung stehende Raum für den Verbinder der beiden Leiter durch den Innendurchmesser der Muffe in radialer Richtung begrenzt. Die Abmessungen von Kabeln, z.B. Kabel mit Isolierung aus thermoplastischem oder vernetztem Polyäthylen für Spannungen von 6 bis 20 kV, sind durch die VDE-Bestimmungen 0273/10.81 festgelegt und weisen z.B. die in der Tabelle angegebenen Werte auf. Die Verbindermasse der rechten Spalte sind dea bisher üblichen Werksnormen entnommen für Pressverbinder E-Al 99,5.

Leiter-

Leiter-0

0 der Isolie

0 der Isolie-

Verbinder-

Querschnitt

[mm]

rung 6/10 kV rung 12/20 kV Aussen-0

[mm]

70

9,9

17,7

21,9

18

150

14,5

22,3

26,5

25

300

20,6

28,4

32,6

34

Wie man aus dieser Tabelle ersieht, sind, da die Stärke der Isolierung nur von der Spannung, nicht aber vom Leiterdurchmesser abhängig ist, Aufschiebemuffen bei Kabeln für eine Spannung von 12/20 kV praktisch überhaupt nicht und bei Spannungen von 12/20 kV nur bis zu einer Querschnittsfläche von 150 mm2 ausführbar, da der Aussendurchmesser des Verbinders ansonsten radial zu stark aufträgt. In diesen Fällen, in denen also die Muffe nicht über die Verbinderhülse geschoben werden kann, hilft man sich bisher bekanntermassen dadurch dass man den Muffenkörper mit entsprechend vergrössertem Innendurchmesser versieht und im Endbereich der Muffe zwischen dieser und dem isolierten Kabel Zwischenringstücke einbringt. Nachteilig ist es, dass diese weiteren Teile benötigt werden und dass ein weiterer Ringspalt als mögliche Schwachstelle entsteht.

Abgesehen davon sollten die heute insbesondere auch für Kabel mit kleineren Durchmessern benutzten, zum Teil materialbedingt überproportionierten Pressverbinderhülsen verbessert werden, da sie unnötig viel Material erfordern und eine Verzerrung der elektrische Verhältnisse schaffen können.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung zweier Kabel der eingangs genannten Art anzugeben, welche die vorgenanten Nachteile des Standes der Technik vermeidet und bei der der Materialeinsatz und die Abmessungen, insbesondere auch für den Pressverbinder, optimiert sind, wobei der Aussendurchmesser des Pressverbinders auch noch im Bereich relativ grosser Leitungsquerschnittsflächen (bei 10 kV bis 240 mm2, bei 20 und 30 kV bis 500 mm2) kleiner oder maximal gleich dem Aussendurchmesser der Isolierung sein soll. Dabei sollen solche Presshülsenverbinder dennoch ihre Funktion als Stromverbinder einwandfrei erfüllen können, d.h. die Übergangswiderstände sollen entsprechend gering, die Erwärmung durch Stromwärmeverluste beim Stromdurchgang entsprechend begrenzt und ausreichende mechanische Festigkeit und Formbeständigkeit gesichert sein.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei der eingangs beschriebenen Anordnung erfindungsgemäss in der Anwendung der folgenden Merkmale:

a) Die Leiter sind mit einem diese umfassende Pressverbinder aus einem Werkstoff auf Aluminiumbasis mit einer Zugfestigkeit von mindestens 12 kg/mm2 verbunden,

b) das Verhältnis von Innendurchmesser di des Pressverbinders im nicht gepressten Zustand zum Aussendurchmesser L des Leiters liegt im Bereich 1,03 bis 1,08;

c) das Verhältnis der leitenden Querschnittsfläche des Pressverbinders zu der des Leiters liegt im Bereich zwischen 0,8 und

I,2.

Anders ausgedrückt berechnen sich die Masse des Pressverbinders nicht mehr nach der Werksnorm mit z.B. 9,8 mm Innendurchmesser (dj) und 16 mm Aussendurchmesser (da) für 50 mm2 Leiterquerschnitt A und entsprechenden Wertepaaren

II,2/18 mm bei A = 70 mm2, 13,2/22 mm bei A = 95 mm2, 14,7/22 mm bei A = 120 mm2, 16,3/25 mm bei A = 150 mm2, 21/32 mm bei A = 240 mm2 usw., sondern nach folgenden Beziehungen:

di = f, x L (1)

wobei di der Innendurchmesser des Sackloches, L der Durch-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

657 943

messer des Aluminiuraleiters und fi ein Wert zwischen 1,03 und 1,08 ist, dessen Festlegung im genannten Bereich im konkreten Fall von der Art und Aufspreizung des Leiters, der Oberflä-chenqualität der Innenfläche des Pressverbinders und der evtl. in ihn einzubringenden Menge an Presshilfsmassen und dgl. abhängt, ansonsten aber zur jeweils minimal möglichen Grösse tendieren soll.

(da2 — di2) = f2 X L2 (2)

wobei da der Aussendurchmesser des Pressverbinders und dj wiederum der Innendurchmesser seines Sackloches, L der Durchmesser des Aluminiumleiters und fj ein Faktor im Bereich von 0,8 bis 1,2, bevorzugt 0,8 bis 1,0 ist, dessen Festlegung im genannten Bereich sich im konkreten Fall nach den mechanischen und elektrischen Eigenschaften des Pressverbindermaterials, den radialen Abmessungen der Isolierschicht bzw. des Muffenkörpers und damit etwa gegebenen Grenzwerten für den Wert da richtet, wobei jeweils die Wahl minimal möglicher Werte bevorzugt ist.

Die dabei erhaltenen Werte für di und da weichen erheblich von den bisher bekannten Werten für die Gestaltung der Pressverbinder ab, insbesondere im Fall grösserer Leiterquerschnitte, wo die angestrebten Vorteile (Platz- und Material-Ersparnis, einteiliger schlanker Aufschiebmuffenkörper, homogene elektrische Verhältnisse) voll zur Wirkung kommen.

Diese Anordnung kommt insbesondere ohne Zwischenstücke bzw. Zwischenringe aus, d.h. die Innenfläche des aufgeschobenen Muffenkörpers liegt direkt auf der vom Aussenman-tel befreiten Kabelisolierschicht auf.

In zweckmässiger Weise dient als Werkstoff für den zylindrischen Pressverbinder eine hochfeste Aluminiumlegierung mit je etwa 0,3 bis 1,3 % Magnesium und Silizium, insbesondere der Werkstoff E-AlMgSi 0,5, jeweils im weichgeglühten Zustand, da andernfalls die Verformbarkeit der genannten Legierungen in der Regel für die Verpressung nicht ausreicht. Auch ähnlich zusammengesetzte Werkstoffe mit zusätzlichen Anteilen an Mangan, z.B. 0,4 bis 1%, können sich empfehlen. Hier wird trotz der verringerten Wandstärke des Pressverbinders eine ausreichende Anpresskraft auf die zu verbindenden Leiter ausgeübt, wobei die Übergangswiderstände auf einen sehr kleinen Wert gebracht werden. Die hohe Leitfähigkeit des Verbinder-Werkstoffes reduziert ausserdem die Erwärmung beim Stromdurchgang erheblich.

Bei einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Pressverbinder aus einem zylindrischen Körper besteht, in welchem in an sich bekannter Weise (vgl. z.B. DE-PS 10 092 085) von beiden Stirnseiten Bohrungen bzw. Aussparungen gleicher Länge eingebracht sind, wobei der verbleibende Steg eine Dicke im Bereich von 10 bis 25 mm aufweist, insbesondere 12 bis 18 mm. Hierdurch ist sichergestellt, dass die beiden Leiterenden in gleichen Längen in den Verbinder eingeschoben werden, so dass sich eine einwandfreie Muffenlage ergibt. Von besonderer Bedeutung ist darüber hinaus die Masse des zwischen den Sacklöchern oder Bohrungen verbleibenden Materialsteges. Bei richtiger Dimensionierung wird hier die Stromdichte und damit die Wärmebelastung erheblich herabgesetzt, was für die beidseitig angrenzenden hülsenförmigen Bereiche des Pressverbinders eine vorteilhafte thermische Entlastung bedeutet. Bisher benutzte Steglängen von etwa 4 bis 5 mm erfüllen diese Funktion nicht.

Im übrigen kann sich die Länge der im Rahmen der Erfindung benutzten Pressverbinder nach den bisher bekannten Werksnormen für zugentlastete Verbinder richten.

Bei einer Anordnung, bei welcher der Aussen-Durchmesser des Pressverbinders kleiner ist als der Innendurchmesser der Muffe, ist in der Mitte der Hülse vorteilhafterweise ein Bund bzw. eine radiale Aufdickung oder dgl. vorgesehen, deren Aus-senfläche an der schwachleitenden Einlage der Muffe anliegt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sacklöcher des Pressverbinders mit einem hochleitfähigen Werkstoff, z.B. Zinn beschichtet sind. Eine solche Ausführung ergibt eine weitere Herabsetzung des Übergangswiderstandes auf.

Weitere Vorteile der Erfindung sind aus dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das der näheren Erläuterung der Erfindung dient.

Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine Anordnung nach der Erfindung längs des Kabels einschliesslich Pressverbinder.

In der Figur sind mit 1 die aus Aluminium grosser Reinheit bestehenden Leiter bezeichnet, auf die eine übliche leitende Schicht 3 aufgebracht ist; diese ist ebenso wie die darauf befindliche Isolierung 4 kurz vor Eintritt in die Hülse abgesetzt. Der Durchmesser des Leiters ist mit L bezeichnet. Auf die Isolierung 4 ist im linken und rechten Anschlussbereich ausserhalb des gezeichneten Bereichs ggf. unter Zwischenlage einer äusseren Leitschicht und eines metallischen Kabelschirmes der Kabelmantel aufgebracht. Der Durchmesser der Isolierung 4 ist mit K bezeichnet. Als Werkstoff für die Isolierung 4 ist ein thermoplastisches oder vernetztes Polyäthylen und für den Aussen-mantel PVC oder thermoplastisches bzw. vernetztes Polyäthylen vorgesehen. Über die Aussenfläche der Isolierung 4 ist unmittelbar eine die Verbindung abdeckende rohrförmige Muffe 7 geschoben, deren Innenfläche eine schwachleitende Schicht 6 aufweist. Die Muffe 7 besteht bevorzugt aus Silikonkautschuk, die schwachleitende Schicht 6 ist angeformt und enthält Graphit.

Die Form des Pressverbinders 5 wird aus der Figur deutlich ersichtlich. Beidseitig sind gleich tiefe Sacklöcher oder Bohrungen angebracht. Der Aussendurchmesser des Verbinders ist mit da und der Innendurchmesser der Bohrungen mit di bezeichnet. Die Innerfläche der Bohrungen ist mit einem Material hoher Leitfähigkeit, z.B. Zinn, beschichtet wodurch die Übergangswiderstände nochmals herabgesetzt werden. In der Mitte des Pressverbindes 5 ist ein umlaufender Bund 5.1 vorgesehen, dessen Durchmesser dem Innendurchmesser der Muffe 7 bzw. deren halbleitender Innenschicht 6 entspricht, so dass — falls der Durchmesser des Pressverbinders 5 kleiner ist als der Innendurchmesser der Muffe 7 — des Pressverbinders 5 in der Muffe 7 zentriert und eine Potentialverbindung mit der halbleitenden Schicht 6 hergestellt ist. In der Höhe des Bundes befindet sich der Steg 5.2, der eine ausreichende Länge in Richtung der Längsachse aufweisen muss. Der Pressverbinder, bei dem es sich also um eine Doppelhülse handelt ist im unverpressten Zustand gezeichnet. Je nach Leiterdurchmesser sind auf jeder Seite z.B. 4 oder mehr Pressungen vorzunehmen. Es versteht sich, dass der Pressverbinder nicht nur aus dem vollen Werkstoff Rundstabmaterial), sondern z.B. auch durch Fliesspresstechnik hergestellt werden kann.

Die weiteren, nicht näher beschriebenen Teile der Gesamtanordnung sind an sich bekannt, so dass sich ihre nähere Beschreibung erübrigt.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

V

1 Blatt Zeichnungen

Claims

657 943

1. Verbindung zweier Kabel, insbesondere zweier Hochspannungkabel, mit mindestens einem verdichteten Aluminiumleiter (1) und einer Isolierung (4), mit einem hülsenförmigen metallischen Pressverbinder (5) und einer über diese geschobenen Muffe (7) mit einer innenliegenden Einlage (6) aus leitfähigem Material, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) Die Leiter (1) sind mit einem diese umfassenden Pressverbinder (5) aus einem Werkstoff auf Aluminiumbasis mit einer Zugfestigkeit von mindestens 12 kg/mm2 verbunden;

b) das Verhältnis von Innendurchmesser dj des Pressverbinders (5) im nicht gepressten Zustand zum Aussendurchmesser L des Leiters (1) liegt im Bereich 1,03 bis 1,08;

c) das Verhältnis der leitenden Querschnittsfläche des Pressverbinders (5) zu der des Leiters (1) liegt im Bereich zwischen 0,8 und 1,2.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressverbinder (5) aus einer hochfesten Aluminiumlegierung besteht mit je 0,3 bis 1,3 Gew.-% Magnesium und Silizium, insbesondere aus E-AlMgSi 0,5.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressverbinder (5) aus einem zylindrischen Körper besteht, in welchem von beiden Stirnseiten runde Sacklöcher gleicher Länge angebracht sind, wobei der die Löcher trennende Steg (5.2) eine Länge von 10 bis 25 mm, vorzugsweise 12 bis 18 mm aufweist.

4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass etwa in der Mitte des Pressverbinders (5) ein Bund (5.1) vorgesehen ist, dessen Aussenfläche an der Einlage (6) der Muffe (7) anliegt, wobei diese Einlage aus schwachleitendem Material besteht.

5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressverbinder (5) an seiner Innenfläche mit einem anderen Leitmaterial, insbesondere Zinn, beschichtet ist.

6. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der leitenden Querschnittsfläche des Pressverbinders (5) zu der des Leiters (1) im Bereich zwischen 0,8 und 1,0 liegt.