DE2630625B2

DE2630625B2 - Verfahren zur Wiederherstellung der Isolierung beim Endverbinden von elektrischen Kabeln und Leitungen, insbesondere Hochspannungskabeln

Info

Publication number: DE2630625B2
Application number: DE2630625A
Authority: DE
Inventors: Ole Kjaer Koege Nielsen (Daenemark)
Original assignee: Nordiske Kabel OG Traadfabriker AS
Current assignee: NKT AS
Priority date: 1975-07-10
Filing date: 1976-07-07
Publication date: 1980-09-18
Also published as: DE2630625A1; DK137107C; FI762001A7; NO762369L; FI60624C; GB1551748A; SE7607661L; NO139370C; DK312175A; DK137107B; SE407496B; DE2630625C3; NO139370B; FI60624B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederherstellung der Isolierung beim Endverbinden von mit polymeren Stoffen isolierten elektrischen Kabeln, insbesondere Hochspannungskabeln, bei dem ein abisolierter, eventuell mit einer halbleitenden Schicht abgedeckter Bereich um die Verbindungsstelle der beiden Leiter mit einem vernetzungsfähigen Isolierstoff, vorzugsweise der gleichen Art wie die übrige Isolierung ausgefüllt wird und die Füllung mit einer den Druck verteilenden Hülse, beispielsweise einem um die Füllung gelegten Kupfer- oder Aluminiumblech umschlossen wird, das mit einer Bewicklung zur Erzeugung elastischer Deformationskräfte im wesentlichen rechtwinklig zur Kabellängsrichtung versehen wird, und bei dem der Isolierstoff mit einer über der Bewicklung angebrachten Heizvorrichtung zum Schmelzen und Vernetzen gebracht wird.

Zum Aufbau der Isolierung und bei Hochspannungskabeln der halbleitenden Schicht sind verschiedene polymere Stoffe wie Polyvinylchlorid, Polyäthylen oder vernetztes Polyäthylen verwendbar.

Beim Endverbinden von zwei mit vernetzten! Polyäthylen isolierten Kabeln werden diese im Bereich der zu verbindenden beiden Kabelenden abisoliert. Nach dem Verbinden der Leiter, in der Regel durch Verschweißen, und nach dem Auftragen einer halbleitenden Schicht im Bereich der Verbindungsstelle wird deren Isolierung wiederhergestellt.

Diesi Isolierung besteht aus mehreren l.;igcn eines Bewicklurigsbandcs oder aus Formteilcn aus nicht vernetzten), jedoch vernetzungsfähigem Polyäthylen.

Die bewickelte Kabelverbindungsslelle wird darauf unter Druck erhitzt, wodurch die Bandlagen oder Formteile schmelzen und vernetzen.

Der Druck trägt zur Gewährleistung einer blasenfreien Vernetzung der wiederhergestellten Isolierung sowie einer dauerhaften Bindung zwischen der retablierten Isolation und den nicht entfernten Isolierschichten bei. Dieser Druck wird während des Verschmelzens, der Vernetzung und der Abkühlung aufrechterhalten.

Ein Verfahren zur Wiederherstellung der Isolierung beim Endverbinden von mit polymeren Stoffen isolierten elektrischen Kabeln, insbesondere Hochspannungskabeln der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 2418 025 bekannt Zur Erzeugung des zur Wiederherstellung der Isolierung erforderlichen Drucks werden hierbei die Verbindungsstelle und ein angrenzendes Stück der beiden Kabelisolierungen mit mehreren in Kabellängsrichtung orientierten und den Druck verteilenden Metallstreifen umgeben, &m die eine elastische Druckbandage in Form eines Gummibandes gelegt wird. Die Heizvorrichtung wird hierbei von einem teilbaren Heizmante! und einem um den Heizmantel angeordneten elekrischen Heizelement gebildet, die um die Druckbandage angeordnet sind. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Tatsache, daß der Druck im Verbindungsbereich bzw. an der Verbindungsstelle nur durch eine Dehnung des Gummibandes und durch tine Änderung der Bewicklungslagen regulierbar ist, so daß bei der Durchführung und der Anwendung des Verfahrens spezielle Kenntnisse und Erfahrungen erforderlich sind. Wenn zudem mehrere Gummibandlagen erforderlich sind, wird die Wärmeleitung von der von dem teilbaren Heizmantel gebildeten Heizvorrichtung zur Verbindungsstelle beeinträchtigt, so daß der Verbindungsstelle viel Wärme zugeführt werden muß, um eine Erwärmung auf eine Temperatur zu erreichen, die zum Ablauf des Vernetzungsvorganges und zum Schmelzen des Isolierstoffes erforderlich ist, durch das die wiederhergestellte Isolierung mit der noch verbleibenden Isolierung an den K^bilenden verbunden wird.

Nach der US-PS 35 73 210 ist es bekannt, um die Verbindungsstelle eine Isolierstoffschicht anzubringen, um die zwei aufeinander zu bewegbare Formwerkzeughälften zur Druckbeaufschlagung und Erwärmung gelegt werden, die einen durchgehenden zylindrischen Hohlraum in Verbindung miteinander bilden, dessen Durchmesser dem Kabeldurchmesser entspricht. Nacli der Abkühlung der Isolierstoffschicht und der diese umgebenden Formwerkzeughälften werden die Formwerkzeughälften abgenommen. Die Isolierstoffschicht ist dann im Verbindungsbereich vernetzt. Bei dieser Vorgehensweise kann jedoch im Verbindungsbereich keine über den Querschnitt gleichartige Isolierung durch die Isolierstoffschicht gewährleistet werden, da der Isolierstoff bei der Erwärmung und Vernetzung dazu tendiert, sich auszubreiten. Dadurch besteht die Gefahr, daß der Isolierstoff zwischen den Formwerkzeughälften herausgepreßt winJ wodurch in Längsrichtung verlaufende Kanten entstehen. Auch kann bei der Erwärmung und Vernetzung der Isolierstoff an den Enden der Formwerkzeughälften austreten, so daß sich an diesen Stellen Wülste bilden. Bevor dann die endgültige wiederhergestellte Isolierung aufgebaut wird, müssen die Kanten und Wülste entfernt werden. Auch neigt die vernetzte Isolierstoffschicht zur Blasenbildung, da kein vollständig dichtender Abschluß durch die lormwerkzeughalften gewahrleistet werden kann.

Ein weiterer Nachteil dieser Vorgehensweise ist darin zu sehen, daß man for jede bestimmte Kabelabmessung jeweils spezielle Formwerkzeughälften benötigt

Nach der dänischen Patentschrift 1 36 682, die der DE-OS 24 31 644 entspricht, wird Druckmittel zum Verbinden von Kabeln verwendet Die gewickelte Isolierstoffschicht wird hierbei allseitig durch die Einleitung eines Kabels oder einer Flüssigkeit in einen die Verbindungsstelle umgebenden Druckbehälter mit Druck beaufschlagt Da zwischen dem Druckmittel und der Verbindungsstelle dicht abschließende Hülsen erforderlich sind, ist die Durchführung dieser Vorgehensweise umständlich. Auch benötigt man hierbei entsprechend den verschiedenen Kabelabmessungen unterschiedlich bemessene Druckbehälter oder es müssen zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, die eine Abdichtung der Druckbehälter sicherstellen.

Aus der bekanntgemachten dänischen Patentanmeldung 1 40 037 ist ferner ein Verfahren zum Verbinden von mit polymeren Stoffen isolierten Kabeln bekannt, bei dem zum Aufbau der Isolierung im Verbindungsbereich um die Verbindungsstelle herum ein oder mehrere Formteile aus einem vernetzungsfähigen, isolierenden polymeren Material angeordnet werden, und bei dem um die Verbindungsstelle eine diese umschließende rohrförmige Membran mit Buchsen an den Übergängen zu den beiden Kabeln angeordnet wird, wonach die Verbindungsstelle mit einer Außenwand zur Bildung einer beheizbaren Druckkammer umgeben wird, deren Innenwand von der Membran gebildet wird. In die Druckkammer werden dann ein Druckmittel eingeführt und dadurch in der Kammer Wärme- und Druckbedingungen geschaffen, unter denen das Material der Formteile vernetzt und die Formteile sowohl miteinander als auch mit den entsprechenden Isolierschichten der Kabelendteile abbinden. Schließlich wird die Verbindungsstelle unter solchen Druckbedingungen abgekühlt, daß jegliche Blasenbildung verhindert wird. Durch die Verwendung von Formteilen aus vernetzungsfähigem Material wird hierbei der Vorteil erreicht, daß jegliciie Wickelarbeit entfällt. Im Vergleich zu dem in der DE-OS 24 31644 beschriebenen Verfahren ergeben sich auch Vereinfachungen durch die Verwendung einer Druckkammer anstelle eines Druckbehälters.

Der Erfindung liegt ausgehend von der DE-OS 20 18 02d die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art hinsichtlich der Durchführbarkeit dadurch zu vereinfachen, daß zur Montage spezielle Kenntnisse und Erfahrungen kaum mehr erforderlich ^r>o sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zum Bewickeln ein Druckschlauch benutzt wird, der im Bewicklungszustand in ein um den Druckschlauch ^r>^r> herumgelegtes Metallblech, beispielsweise ein Kupferoder Aluminiumblech eingeschlossen wird, und daß ein dem Druckschlauch zugeführtes Druckmittel den gewünschten Querdruck erzeugt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist sehr einfach und wi flexibel, da Kabel beliebiger Abmessungen miteinander verbindbar sind. Auch ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein geringer Zeitaufwand erforderlich, da die bisher notwendige, oft komplizierte und mit Schwierigkeiten verbundene hi Montage der Druckkammern um die Verbindungsstelle entfällt und keine zusätzlichen Einstellungen und Ausrichtungen zur :■ ichers;cllung einer effektiven Dichtung notwendig sind.

Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren ein Druckschlauch mit flachem Querschnitt verwendet da hierdurch die für die Druckübertragung zweckmäßigste Aufweitung der Schlauchflachseite unter der Einwirkung des Druckmittels sowie eine Querschnittsform gewährleistet ist die sich den Durchmesseränderungen der Verbindungsstelle und jenen der Kabelenden bei der Erwärmung und der Abkühlung anpassen kann.

Zur Erzielung einer möglichst verlustfreien Wärmezuleitung zur Verbindungsstelle kann der Schlauch erfindungsgemäß von einer den Druck aufnehmenden und die Wärme leitenden Bewehrung umgeben sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem Beispiel näher erläutert Darin zeigt die Figur im Längsschnitt eine zur Durchführung der Vernetzung des Isolierstoffs vorbereitete Kabelverbindung.

Die Figur zeigt zwei endverbundene Kabelleger ί und 2. Die Kabelisolierungen 7 '.·. jd 8 sind in Richtung auf die Leiterenden konisch abgeiar wie bei 5 und 6 veranschaulicht Die innere halbleitende Schicht der beiden Kabel ragt ein Stück 3 bzw. 4 von den einander zugekehrten Kopfenden der beiden Isolierkegelstümpfe 5 uni 6 heraus. Auf die bloßgelegten Leiter wird eine halbleitende Schicht 9 aufgetragen, welche mit den halbleitenden Schichten 3 und 4 elektrischen Kontakt hat Die halbleitende Schicht 9 ist mit mehreren Lagen 10 eines Bandes aus vernetzungsfähigem Polyäthylen derart bewickelt, daß der Raum zwischen den Isolierkegelstümpfen 5 und 6 völlig ausgefüllt ist Die Bandbewicklung und an den Verbindungsbereich angrenzende Bereiche der beiden Kabelisolierungen 7 und 8 umschließt eine Hülse 11 aus Kupfer- oder Aluminiumblech. Die Hülse 11 ist schraubenförmig mit einem flachen Gummidruckschlauch 14 bewickelt, dessen Windungen die Hülse 11 randschlüssig und einlagig umfassen. Der Druckschlauch 14 .'ragt als Umhüllung einen Metallgewebestrumpf, der eine gute Wärmeüberleitung an die Hülse 11 gewährleistet, die. v.ie an sich bekannt, vom Druckschlauch herrührende Verformungen der vernetzten Isolierung verhindert, so daß deren zylindrische Form erhalten bleibt. Die Hülse U trägt auch zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Temper aturverteilung um die Verbindungsstelle bei.

Den Druckschlauch umschließt ein um diesen herumgelegtes Metallblech 13, das wiederum in ein Heizelement 12 eingeschlossen ist

Der Druckschlauch wird an eine Druckmittelquelle angeschlossen, während das Heizelement 12 an eine Heizstromquelle angeschlossen ist. Ein Thermoelement an der Hülse 11 regelt die Stromzufuhr. In der Bewicklung werden während einer dem Vernetzungsvorgang angepaßten Zeitspanne vorbestimmte Drücke und Temperature/I eingestellt, so daß die öiwicklung zu einer homogenen Masse verschmilzt und vernetzt, die einen kontinuierlichen Übergang zu den Kabelisolierungen 7 und 8 bildet und das gleiche Aussehen sowie die gleichen Eigenschaften aufweist wie deren vernetztes Polyäthylen.

Statt der Bandwickellagen 10 können ein oder mehrere, vorzugsweise zwei im wesentlichen in ihrer endgültigen Form vorgegossene Formteile aus vernetzungsfähigem Polyäthylen vorgesehen sein. Die übrigen Arbeitsgänge zur herstellung der Verbindung entsprechen den vorbeschriebenen Bewicklungsoperalionen.

Beim Abkühlen ist beim crfindungSEcmaßen Verfah·

ren der Innendruck des Druckschlauchs so regelbar, daU eine Blasenbildung in der retablierten vernetzten Isolierung unterdrückt wird. Als Druckmittel dient ein Gas oder eine Flüssigkeit.

Nach erfolgter Abkühlung der Verbindungsstelle werden das Heizelement, der Blechmantel, der Druckschlauch sowie die Hülse entfernt und erforderlichenfalls die wiederhergestellte vernetzte Isolierung poliert. Auf die retablierte Isolierung wird dann eine nicht dargestellte halbleitende Auüenschicht aufgetragen, welche die halbleitenden Schichten 15 und 16 miteinander verbindet. Das Auftragen der halbleitenden Schicht kann beispielsweise durch Aufsprühen von oder Anstreichen mit Graphit erfolgen. Die genannte Schicht kann jedoch auch analog der inneren halbleitenden Schicht 9 durch Bewickeln mit halbleitendem Polyäthylenband aufgetragen werden.

An der Verbindungsstelle können die innere halbleitende Schicht, die Isolierung sowie die äußere halbleitende Schicht gleichzeitig oder jede für sich verschmolzen und vernetzt werden. Nach erfolgter Anbringung der Isolierung und der halbleitenden Schicht wird das Kabel wie an sich bekannt an der Verbindungsstelle mit einem Metallschirm und einem Mantel versehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Wiederherstellung der Isolierung beim Endverbinden von mit polymeren Stoffen isolierten elektrischen Kabeln, insbesondere Hochspannungskabeln, bei dem ein abisolierter, eventuell mit einer halbleitenden Schicht abgedeckter Bereich um die Verbindungsstelle der beiden Leiter mit einem vernetzungsfähigen Isolierstoff, vorzugsweise der gleichen Art wie die übrige Isolierung ausgefüllt wird und die Füllung mit einer den Druck verteilenden Hülse, beispielsweise einem um die Füllung gelegten Kupfer- oder Aluminiumblech umschlossen wird, das mit einer Bewicklung zur Erzeugung elastischer Deformationskräfte im wesentlichen rechtwinklig zur Kabellängsrichtung versehen wird, und bei dem der Isolierstoff mit einer über der Bewicklung angebrachten Heizvorrichtung zum Schmelzen und Vernetzen gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bewikkeln ein Druckschlauch (14) benutzt wird, der im Bewäcklungszustand in ein um den Druckschlauch (14) herumgelegtes Metallblech (13), beispielsweise ein Kupfer- oder Aluminiumblech eingeschlossen wird, und daß ein dem Druckschlauch zugeführtes Druckmittel den gewünschten Querdruck erzeugt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckschlauch (14) mit flachem Querschnitt verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckschlauch (14) benutzt wird, der selbst von einer den Druck aufnehmenden und die Wärme leitenden Bewehrung umgeben ist

ίο