DE3219703A1 - Elektrische verbindervorrichtung fuer mittel- oder hochspannungskabel - Google Patents

Description

Bl ek tr i s ehe Ve rb inde rvo r r i chtung für Mittel-, oder Hochspannunqskabe 1

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindervorrieh.tung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Vorrichtungen der angegebenen Art ist entscheidend wichtig, daß die Anzeigeeinrichtung zuverlässig arbeitet, damit man sicher sein kann, daß bei Anzeige des abgeschalteten, spannungsfreien Zustandes auch tatsächlich dieser Zustand vorliegt und nicht etwa nur die Anzeigeeinrichtung defekt ist. Eine solche Fehlanzeige kanu eine Gefahr für das Bedienungspersonal darstellen und im Pail einer Steckverbindung dazu führen, daß die Vex-bindung unter Last getrennt und dabei durch Lichtbogenbildung beschädigt oder zerstört vird·

European Patent Attorneys Zugelassene Vertreter beim EuropiUschon Pntentnmt Deutsehe Bank AG Hamburg. Nr. 05/28497 (BLZ 20070000) · Postschock Hamburg 2842-206

nr«ftHo«T. TJnnk AO Hamburß Nr. 93360 35 (BLZ 200800 00)

Bei einer "bekannten Vorrichtung der angegebenen Art (US-PS 3,425,0^9) ist wegen der geschilderten Gefahren zusätzlich eine Möglichkeit vorgesehen, um für den Fall, daß die Anzeigeeinrichtung den spannungslosen Zustand anzeigt, die Kontrolleinrichtung unter eine Prüfspannung zu setzen. Wenn dabei die Anzeigeeinrichtung anspricht, kann man sicher sein, daß die Kontrolleinrichtung funktionsfähig ist und tatsächlich der angezeigte abgeschaltete Zustand vorliegt. Eine ähnliche Vorrichtung ist auch aus der US-PS 3f466,593 bekannt» Obwohl diese bekannten Vorrichtungen eine zuverlässige Feststellung der Funktionsfähigkeit der Kontrolleinrichtungen ermöglichen, besteht nach wie vor die Gefahr, daß ein Bedienungsmann die beschriebene Überprüfung nicht vornimmt, sei es aus Unkenntnis, Nachlässigkeit oder Bequemlichkeit, und daß es somit doch zu den beschriebenen gefahrvollen Ereignissen kommen kann, falls die Kontrolleinrichtung odex- deren Anzeigeeinrichtung ausgefallen ist. Der gleiche Nachteil besteht auch bei anderen bekannten Verbindervorrichtungen für Hoch- und Mittelspannung, die keine Anzeigeeinrichtung, sondern nur eine Prüfelektrode aufweisen, die kapazitiv an die betriebsmäßig spannungsführenden Teile angeschlossen ist, so daß durch Anlegen eines Spannungsprüfers festgestellt werden kann, ob die Vorrichtung spannungslos ist (US-PS 3,390,331, 3,513,394, 3,538,440, 3,576,493, 3,736,505 und 3,906,477, kanadische Patentschrift 823 774).

Die vorliegende Erfindung geht von der· Aufgabe aus, eine elektrische Verbindervorriclitung der eingangs angegebenen Art mit einfachen Mitteln so zu gestalten, daß die Gefahr eines Irrtums über den Spannungszustand weiter selbsttätig beseitigt wird. Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit einer elektrischen Verbindervorrichtung nach dem Anspruch 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bedarf es keiner zusätzlichen Überprüfung darauf, ob die Anzeigeeinrichtung betriebsfähig ist"} denn es ist so gut wie ausgeschlossen, daß sämtliche Anzeigeelemente ausgefallen sind, und man kann sich deshalb mit hoher Sicherheit darauf verlassen, daß die Vorrichtung tatsächlich spannungslos ist, wenn keines der Anzeigeelemente einen unter Spannung stehenden Zustand anzeigt. Es sind weder zusätzliche Geräte noch besondere Arbeitsgänge zur Überprüfung erforderlich. Bei den üblichen regelmäßigen Wartungsarbeiten kann mit einem Blick festgestellt werden, ob alle Anzeigeelemente den unter Spannung stehenden Betriebszustand anzeigen. Falls keines der Anzeigeelemente Spannung anzeigt, ist die Vorrichtung mit Sicherheit spannungslos. Falls nur eines oder einige der Anzeigeelemente Spannung anzeigen, zeigt dies einen teilweisen Ausfall der Anzeigeeinrichtung, beispielsweise infolge Alterung, an, und man kann dann die Anzeigeeinrichtung als Ganzes gegen eine neue Anzeigeeinrichtung austauschen.

Normalerweise wird der erfindungsgemäße Verbinder in Mehrphasen-Netzen, also dementsprechend mehrfach, Verwendung finden. Dabei treten die oben beschriebenen Vorteile noch deutlicher in Erscheinung; denn es sind dann mehrere Auszeigeeinrichtungen mit je einer Mehrzahl von Anzeigefeldern vorhanden, und man kann sich mit Sicherheit darauf verlassen, daß die gesamte Mehrphasen-Verbindung spannungslos ist, wenn keines der Anzeigeelemente einen unter Spannung stehenden Zustand anzeigt.

Die Feststellung, ob alle .Anzeigeelemente richtig arbeiten, wird erleichtert, wenn sich die .Anzeigefelder zu einem leicht verständlichen Symbol, insbesondere einem Hochsparmungspfeil, ergänzen.

Da die erfindungsgemäße Vorrichtung nur einen Stromverbrauch höchstens im Mikroamperebereich aufweist, braucht auch bei verhältnismäßig hohen Betriebsspannungen, beispielsweise 20 kV, eine sehr kleine Verlustleistung von der Spannungs-Herabsetzungsschaltung abgeführt zu werden. Bei einem Stromverbrauch von 2 Mikroampere beträgt bei der genannten Betriebsspannung von 20 kV die für die Anzeigeeinrichtung abzuzweigende Leistung nur 4o Milliwatt. Derartig-e Leistungen können in Verbindervorrichtungen üblicher Größe verarbeitet werden, ohne daß störende Temperaturerhöhungen auftreten.

Baulich einfach, platzsparend, kostengünstig und in der Aussage besonders deutlich ist die Vorrichtung, wenn die Anzeigeeinrichtung Flüssigkristall-Anzeigeelemente aufweist. Diese stellen praktisch reine kapazitive Verbraucher dar, kommen mit sehr geringer Scheinströmungen aus und haben einen praktisch vernachlässigbaren Wirkleistungsverbrauch, so daß auch eine verhältnismäßig große Anzahl von Flüssigkristall-Anzeigeelementen verwendet werden kann und demgemäß eine hohe Sicherheit erzielt werden kann und/oder auch komplizierte Symbole darstellbar sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei-

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spiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, mit teilweise weggebrochenen Teilen, einer erfindungsgemäßen Verbindervorrichtung in Form eines Winkelsteckers,

Fig* 2 eine Teil-Draufsicht in Richtung des Pfeils II der Fig. 1 bei abgenommener Anzeigeeinrichtung,

Fig. 3 eine schematische Teil-Radialschnittdarstellung nach der Linie III-III der Fig. 2 und

Fig. h eine schematische Draufsicht (im Sinne der Fig. 2) auf die in Fig. 1 dargestellte Anzeigeeinrichtung.

Die Figuren zeigen eine elektrische Verbindervorrichtimg 1 für 12/20 IcV Mittelspannung und 200 A Nennstrom in Form eines Winkel-Steckers. Die Vorrichtung hat ein Gehäuse 3 aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise Kunststoff, das an ein Schutzpotential, vorzugsweise Erdpotential, angeschlossen ist und eine statische Abschirmung bildet. In dem Gehäuse 3 sind betriebsmäßig Spannungführende Teile 5 und ein diese Teile von dem Gehäuse 3 elektrisch isolierender Isolierkörper 7 angeordnet. Zum Unterscheiden des unter Spannung stehenden Betriebszustandes von einem spannungsfreien, abgeschalteten Zustand, in welchem der Winkelstecker gezogen werden darf, ist eine ständig in Betrieb befindliche Kontrolleinrichtung vorgesehen. Diese enthält eine an der Verbindervorrichtung 1 befindliche Anzeigeeinrichtung 9 mit einem geringen Spannungs- und Leistungsbedarf,d über eine entsprechend ihrem Leistungsbedarf bemessene Spannungs-Herabsetzungsschaltung 11 an die spannungsführenden Teile 5 und an das Gehäuse 3, also an das Schutzpotential, angekoppelt ist. Die Spannungs-Herabsetzungsschaltung enthält einen kapazitiven Widerstand unter Verwendung des Isolierkörpers 7 als Dielektrikum

Die Anzeigeeinrichtung 9 enthält eine Mehrzahl von parallel betriebenen Anzeigeelementen 13, 15, 17, 19, 21 mit je einem Anzeigefeld und einem Stromverbrauch höchstens im Mikroamperebereich. Bei der dargestellten Ausführungsform ergänzen sich die Anzeigefelder zu einem leicht verständlichen Symbol in Form eines Hochspannungspfeils 23 (Fig. 4). Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Arizeigeelemente als Flüssig-

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— sr „.

kristall-AnzeigeelemiHite ausgeführt, die in einem gemeunsamen plattenförmigen Träger 25 angeordnet sind. Das ist einfach und erleichtert Einbau und Austausch. Es kann zum Beispiel die in Fig. 4 dargestellte Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung einen plattenförmigen Träger mit den Abmessungen 38 χ 16 mm aufweisen und bei einer Nennspannung von 4,5 Volt, 50 Hz, einen Scheinstrombedarf von insgesamt etwa 1,7 /uA bei einem um etwa 4 Zehnerpotenzen geringeren, also praktisch vernachlässigbaren ¥irkstrom haben; die Kapazität kann dabei z.B. 1,2 · ¹⁰ ^pF betragen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Anzeigevorrichtung 9 auf eine Elektrode 27 aufgebaut, die in einem Ausschnitt 29 des Gehäus< 3 isoliert von dem Gehäuse angeordnet ist. Die Elektrode 27 sitzt auf dem Isolierkörper 7 auf und ist in diesen teilweise eingebettet. Die den Ausschnitt 29 umgebenden Randteile des Gehäuses sind E einem Flansch 3I ausgebildet. Die innen liegenden Randteile des Ausschnitts 29 sind ebenso wie die Elektrode 29 so geformt, daß das elektrische Feld zwischen den spannungsführenden Teilen 5 und dem Gehäuse 3 möglichst glatt und gleichmäßig verläuft.

Die spannungsführenden Teile 5 enthalten bei der dargestellten Ausführungsform einen metallischen hülsenförmigen Verbinder 33 und einen diese eng anliegend umgebenden Schlauch 35 ^aus elektrisch leitendem elastomeren Kunststoff, der Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des Verbinders 33 ausgleicht und dadurch den Verlauf des elektrischen Feldes glättet.

Die Elektrode 27 stellt den einen Belag eines Kondensators dar,

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dessen zweiter Belag durch die spannungsführenden Teile 5 und dessen Dielektrikum von dem Isolierkörper 7 gebildet wird. Dieser Kondensator bildet einen kapazitiven Widerstand in der Spannungs-Herabsetzungsschaltung für den Betrieb der Anzeigeeinrichtung 9·

Die Anzeigeeinrichtung 9 ist auf der Außenseite der Elektrode 27 aufgebaut. Man erhält dadurch eine sehr kompakte Anordnung, die keiner langen weiteren Verbindungsleitungen bedarf. Die Anzeigeeinrichtung 9 muß groß genug sein, um im Betrieb ein Erkennen der Anzeige aus üblichen Beobachtungs-Entferiiungen zu ermöglichen. Damit man die für die Anzeigeeinrichtung benötigte Betriebsspannung in gewünschter Weise einstellen kann, hat die Spannungs-Herabsetzungsschaltung einen freizügig wählbaren zweiten kapazitiven Widerstand 37j der mit dem vorbeschriebenen Kondensator in Reihe geschaltet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform wird dieser weitere kapazitive Widerstand von einem flachen Plattenkondensator 39 gebildet. Dieser ist baulich einfach, leicht austauschbar und platzsparend. Besonders zweckmäßig ist die Ausführung des Plattenkondensators aus einem mechanisch belastbaren Metall/Kunststoff-Laminat, das bei der dargestellten Ausführungsform aus einer dünnen Kunststoffplatte 41 mit beiderseits mittig aufgebrachten Metallbelägen 43» 45 besteht. Diese sind so gestaltet, daß sie einerseits mit der Elektrode 27 und andererseits mit wenigstens einer Anschlußstelle 47 auf der Unterseite der Anzeigeeinrichtung 9 in Kontakt stehen. Es genügt somit der mechanische Zusammenbau, um auch

die elektrische Kontaktierung zwischen den genannten Teilen zu bewirken.

Die Anzeigeeinrichtung 9 ist lösbar befestigt, so daß sie im Bedarfsfall, insbesondere nach einem vorgegebenen ¥artungsintervall von z.B. 3 Jahren, bequem ausgetauscht werden kann. Zweckmäßigerweise ist die Anzeigeeinrichtung 9 in aus elastischem Material bestehende Halteteile einrastbar und dadurch gleichzeitig elektrisch anschließbar. Das kann durch passende Bemessung der Anschlußstellen der Anzeigeeinrichtung 9 leicht bewirkt werden und hat den Vorteil, daß beim Zusammenbau keine besonderen Maßnahmen zum Herstellen von elektrischen Verbindungen erforderlich sind. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht das ganze Gehäuse 3 einschließlich des Flansches 31 &^us elektrisch leitendem Kunststoff. Auf den Flansch 31 kann ein rahmenförmiges Halteteil k$ aus elektrisch leitfähigem elastomerem Kunststoff aufgesteckt und eingerastet werden. In dem Halteteil h9 ist ein Halteprofil 51 zum einrastenden Umfassen der plattenförmigen Anzeigeeinrichtung 9 vorgesehen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist ferner ein weiteres Halteprofil 53 zum einrastenden Umfassen des Plattenkondensators 39 vorgesehen. Statt dessen kann auch der Plattenkondensator 39 einfach zwischengelegt werden.

Im zusammengebauten Zustand kontaktiert ein übergreifender Randabschnitt 55 des Halteteils h$ obere Anschlußbereiche,

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zum Beispiel 57 (Fig. 4) der Anzeigeeinrichtung 9 und verbindet diese elektrisch mit dem Gehäuse 3 und somit auch mit dem Schutzpotential. Auf der Unterseite der Anzeigeeinrichtung 9 steht die dort vorgesehene, allen Anzeigeelementen gemeinsame Anschlußstelle 47 mit dem oberen Belag 4^ des Plattenkondensators 39 in Kontakt. Der untere Belag des Plattenkondensators 39 hat Kontakt mit der Elektrode 27· Es besteht somit die Spannungs-Herabsetzungsschaltung 11 aus der Reihenschaltung der Kapazität des Plattenkondensators 39 mit der Kapazität zwischen der Elektrode 27 tind den spannungsführenden Teilen 5· Dadurch kann man, wie schon gesagt wurde, die Schaltung so auslegen, daß die Anzeigeeinrichtung 9 die richtige Betriebsspannung erhält. Ferner kann, man die Auslegung dann so treffen, daß die Elektrode 27 bei abgenommener Anzeigeeinrichtung 9 eine Spannungs-Prüfelektrode üblicher Art darstellt. Im Halteteil 49 kann gewünschtenfalls der Raum des Plattenkondensators 39 und der Anzeigeeinrichtung aus gleichem Leitmaterial wie Halteteil 49 zu einem einzigen kompakten Teil ausgefüllt werden. Dann kann der Halteteil auch ohne die Anzeigeeinrichtung 9 und ohne den zweiten Kondensator 39 als übliche Abdeckhaube für die Elektrode 27 verwendet werden.

Es kann zweckmäßig sein, die Spannungs-Herabsetzungsschaltung so auszulegen, daß die an der Anzeigeeinrichtung 9 liegende elektrische Betriebsspannung trotz Änderungen der Spannung der spannungsführenden Teile 5 i^m wesentlichen konstant bleibt. Das kann zum Beispiel durch Verwendung eines Materials mit feldstärkeabhängiger relativer Dielektrizitätszahl, zum Bei-

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spiel Bariumtitanat BaTiO , als Dielektrikum im Plattenkondensator 39 erreicht werden, jedenfalls innerhalb gewisser Grenzen. Derartige Materialien sind an sich, bekannt.

In Fig, 4 sind der Deutlichkeit halber auch die elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen Anzeigefeldern und den am Rand des Trägers 25 liegenden Anschlußstellen, z.B. 57» schwarz eingezeichnet* Bei der tatsächlichen Ausführung sind diese Verbindungsleitungen normalerweise nicht zu sehen.

Claims (14)

1. A_n Sprüche:

   Elektrische Verbindervorrichtung für Mittel- oder Hochspannungskabel, insbesondere Steckverbinder wie Winkelstecker oder dergleichen, mit einem elektrisch leitenden
   Gehäuse (3)» das an ein Schutzpotential, vorzugsweise Erdpotential, angeschlossen ist und vorzugsweise eine statische Abschirmung bildet, wobei betriebsmäßig spannungsführende
   Teile (5) und ein diese Teile von dem Gehäuse elektrisch
   isolierender Isolierkörper (7) in dem Gehäuse angeordnet
   sind, und einer ständig in Betrieb befindlichen Kontrolleinrichtung zum Unterscheiden des unter Spannung stehenden Betriebszustandes von einem spannungsfreien, abgeschalteten Zustand, wobei die Kontrolleinrichtung eine an der Vorrichtung befindliche Anzeigeeinrichtung (9) mit einem geringen Spannungs- und Leistungsbedarf aufweist, die über eine entsprechend ihrem Leistungsbedarf bemessene Spanmuags-Herabsetzungsschaltung (11), die vorzugsweise mit wenigstens
   einem kapazitiven ¥iderstand unter Verwendung des Isolierkörpers (7) als Dielektrikum ausgebildet ist, an die
   spannungsführenden Teile (5) und das Schutzpotential angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (9) eine Mehrzahl von parallel betriebenen AnzeigeeleHienten(i3_t 15, 17, 19, 21) mit je einem Anzeigefeld und einem Stromverbrauch höchstens im Mikroampere-Bereich aufweist.

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2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigefelder sich zu einem leicht verständlichen Symbol, insbesondere einem Hochspannungspfeil (23), ergänzen.
3. 3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (9) Flüssigkristall-Anzeigeelemente aufweist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadiarch gekennzeichnet, daß die Anzeigeelemente in und von. einem gemeinsamen plattenf ürmigen Träger (25) gehalten sind.
5. 5· Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Kontrolleinrichtung eine in einem Ausschnitt (29) des Gehätises (3) isoliert von dem Gehäuse angeordnete, auf dem Isolierkörper aufsitzende Elektrode (27) aufweist, die als Belag eines einen kapazitiven Widerstand der Spannungs-Herabsetzungsschaltung (11) bildenden Kondensators ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (9) auf der Außenseite der Elektrode (27) aufgebaut ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Elektrode (27)und der Anzeigeeinrichtung (9) ein weiterer kapazitiver Widerstand vorgesehen ist, der ebenfalls einen Teil der Spannungs-Herabsetzungsschaltung (11) bildet.

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   •t η φ « ν
7. 7· Vorrichtung nacli Anspruch. 6, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere kapazitive Widerstand von einem flachen Plattenlcondensator(39) gebildet ist.
8. 8. Vorrichtung nach. Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenkondensator (39) aus einem mechanisch belast~ baren Metall/Kunststoff-Laminat gebildet ist.
9. 9· Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenkondensator (39) äußere Beläge aufweist, die mit der Elektrode (27) bzw. wenigstens einer Anschlußstelle (z.B. 57) der Anzeigeeinrichtung (9) in Kontakt stehen.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere kapazitive Widerstand klein gegen den erstgenannten kapazitiven Widerstand ist.
11. 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (9) lösbar befestigt ist.
12. 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (9) in aus elastischem Material bestehende Halteteile (5I) einrastbar und dadurch gleichzeitig elektrisch anschließbar ist.

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13. 13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Halteteile (51) aus elektrisch leitendem elastomerera Kunststoff gebildet sind.
14. 14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

    dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungs-Herabsetzungsschaltung zur Konstanthaltung der an der Anzeigeeinrichtung liegenden Betriebsspannung trotz Änderungen der Spannung der spannungsführenden Teile ausgelegt ist.

    15· Vorrichtung nach Anspruch U in Verbindung mit einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere kapazitive Widerstand ein Dielektrikum mit einer feld-

    stärkeabhängigen relativen Dielektrizitätszahl aufweist.