Als einer der wichtigsten Zulieferer der elektrotechnischen Industrie zeichnet sich ERKO durch große Sorgfalt für höchste Qualität seiner Produkte aus. Um die Wettbewerbsfähigkeit der Produkte gewährleisten, entwickelt ERKO ständig eigene, innovative technologische und konstruktive Lösungen. Als Reaktion auf die ständig wachsenden Anforderungen des modernen Marktes hat das Forschungs- und Entwicklungsteam von ERKO eine neue Generation von PIRANIA-Schraubverbindern und -kabelschuhen entwickelt.
Schraubverbinder und Kabelschuhen werden zum Verbinden von Stromübertragungskabeln aus Kupfer und Aluminium der Mittel- und Niederspannung Klassen 1, 2 und 5 verwendet. Sie sind auf der Baustelle und bei der Modernisierung oder Reparatur von Strom- und Energienetzen, einschließlich Offshore- und Onshore-Windparks (die unter härtesten Bedingungen betrieben werden) unverzichtbar.
Schraubverbinder und Kabelschuhen sind komfortabler zu verwenden als Verbinder in Crimptechnik und erfreuen sich daher bei Installateuren immer größerer Beliebtheit. Schraubverbinder sind eine perfekte Alternative zur Crimptechnik, da sie zahlreiche Vorteile mit sich bringen, zu denen unter anderem Universalität, hohe Verbindungsqualität und die Möglichkeit einer schnellen und einfachen Montage gehören.
Funktionalität der PIRANIA-Schraubverbinder und -schuhen
ERKO hat eine neue Generation von Schraubverbindern und Kabelschuhen PIRANIA entwickelt und patentiert. Das System zeichnet sich durch eine spezielle Konstruktion der Kabelleiter-Anpresseinheit an das Verbinder- und Klemmengehäuse aus. Die Idee hinter der innovativen Technologie besteht darin, dass nach dem Anziehen der Schraube an der Kabelleiter die Schraube am Gewindegrund abbricht – immer (unabhängig von der Art der Leiter) bündig mit dem Körper. Dies ist möglich durch die Verwendung eines kegelförmigen Rohrschraube und durch selbst erzeugte Axialkräfte, die den Schrauben im Abschnitt zwischen dem Verbindungskörper und dem Schraubenkopf dehnen. Das Körpergewinde des Verbinders hat die entsprechende Länge, wodurch die Schraube nach dem Brechen immer bündig mit der Außenfläche abschließt.
Innovation der PIRANIA Technologie
Das PIRANIA-System ist innovativ in globalem Maßstab. Zu den einzigartigen Merkmalen des Systems gehören: Wiederholbarkeit der Schraubenbruchstelle, dank der speziellen Konstruktion der Presseinheit. Unabhängig von der Art und den Abmessungen des Kerns bricht die Schraube beim PIRANIA-System immer bündig mit der Außenfläche des Verbinderkörpers ab. Der unbestreitbare Vorteil des Systems liegt vor allem in seiner Universalität, die eine deutliche Reduzierung der Anzahl der benötigten Verbindungssätze und Presseinheiten ermöglicht (im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen). Es ist möglich, einen einzigen Verbinder für Leitungen mit unterschiedlichen Leiterstrukturen und unterschiedlichsten Querschnitten zu verwenden.
Das innovative System gewährleistet, dass die Kabelleitern während des Installationsprozesses des Verbinders nicht beschädigt wird, da eine nicht-rotierende Schraubenspitze mit einer speziellen Form verwendet wird, die speziell auf die Konstruktion des Leiters abgestimmt ist. Die spezielle Form der Schraubenspitze sorgt zudem für einen höheren Widerstand gegen die Entspannung von Druckkräften. Durch den Einsatz von Halbleiterscheiben, die die axiale Öffnung der Schraube ausfüllen, wurden Teilentladungen in den verbunden Drähten deutlich reduziert. Mit dem PIRANIA-System hergestellte Verbindungen sind aufgrund der Verwendung einer nicht-rotierenden Schraubenspitze hinsichtlich der erforderlichen Klemmkraft wiederholbar.
Eine Besonderheit der PIRANIA-Technologie ist sicherlich die Möglichkeit des Verbindens von flexiblen Leitern der Klasse 5, für die derzeit keine Schraubverbindungen zum Anschließen vorhanden sind.
Eine Alternative zur Crimptechnik
Schraubkabelschuhen und Steckverbinder sind einfach zu verwenden und leicht zu installieren, insbesondere an schwer zugänglichen Stellen. Zur Montage der Schraubverbindungen benötigt der Installateur nur einen Innensechskant oder einen Aufsatz mit Universalhalter, um Schraube und Klemme an Ort und Stelle zu halten.
Derzeit sind auf dem Markt viele Arten von Schraubkabelschuhen und Verbindern erhältlich, die sich im Gehäuse kaum unterscheiden, aber völlig unterschiedliche Arten von Schrauben und Gewinden aufweisen. Beliebte Schrauben bestehen oft aus Messing oder Aluminium (mit oder ohne Verzinnung). Die Steuerung des Bruchmoments und der Bruchhöhe der Schraube wird durch umlaufende Rillen im Kern der Schraube definiert. Durch die Abstufung ergibt sich, dass jede weitere Rille zum Schraubenkopf hin, ein höheres Bruchmoment aufweist. Diese Lösung ist aber ungünstig, da der größte der in einem bestimmten Kabelschuhe- oder Verbindertyp verwendbaren Querschnitte mit einer geringeren Kraft nach unten gedrückt wird als der Leiter mit dem kleinsten Querschnitt, der durch größeren Druck verformt und entspannt wird. Bei einigen Lösungen ist es möglich, eine stark gebrochene Schraube nachzuziehen, was sich jedoch negativ auf die Qualität der Verbindung auswirkt. Wenn die Schraube nicht festgezogen werden kann, muss sie abgefeilt werden. Dies ist ungünstig, da die Möglichkeit einer Kontamination der Verbindung mit Spänen besteht, die die Muff durchstechen kann.
Es ist sehr wichtig, eine langfristige und stabile Verbindung zu gewährleisten, da die Schraubverbindungen eine Lebensdauer von 25 bis sogar 50 Jahren haben müssen. Da die Schraube in direktem Kontakt mit dem Leiter steht, kommt es zu zeitlich veränderlichen Einwirkungen, die zu chemischen oder mechanischen Schäden an den Leiteroberflächen führen. Die Scherschraube ist darauf ausgelegt, eine möglichst große effektive Kontaktfläche zwischen den beiden metallischen Kontaktelementen – zwischen dem Körper des Verbinders bzw. der Kabelschuhe und dem Anschlusskabel – zu schaffen. Durch die plastische Verformung dieser Elemente werden die bestehenden Fremdschichten, wie zum Beispiel die Oxidschicht, zerstört. Es lohnt sich, auf die Regelmäßigkeit zu achten: Je mehr Kontaktflächen, desto geringer ist der Übergangswiderstand.
Vorteile der Schraubentechnik
- Möglichkeit der Verwendung eines Steckverbinders für Leiter mit verschiedenen Leiterstrukturen und einem breiten Querschnittsbereich
- Einsparungen auf dem Gebiet der Lagerhaltung (es reicht aus, beispielsweise 2 Arten von Steckverbindern anstelle von 10 zu lagern)
- Vielseitigkeit
- Montagegeschwindigkeit
- Große Auswahl an Querschnitten (sie sind mit einem Verbindungselement abgedeckt)
- Einfache und schnelle Montage (durchgeführt mit kleinen und leichten Werkzeugen)
Wie ist PIRANIA entstanden?
Das Forschungs- und Entwicklungsteam von ERKO hat drei Jahre lang an der Entwicklung des PIRANIA-Systems gearbeitet und die Arbeit war in drei Phasen unterteilt.
Im ersten Schritt wurden Entwürfe aller Elemente des Verbindungssystems entwickelt. Im vollen Designumfang wurden sie in die 3D-Umgebung (Autodesk Inventor) überführt, dort auch für die numerische Analyse optimiert und anschließend in das Berechnungsprogramm importiert. Es wurden Simulationen durchgeführt, die sowohl elastische (ANSYS) als auch elastisch-plastische (Deform 2D/3D) Verformungen numerischer Modelle abdeckten. Dies ermöglichte eine umfassende Analyse des Kapazitätsverhältnisses der einzelnen Systemkomponenten und gleichzeitig die Abbildung der Verformung der Kabelleitern während des Verbindungsprozess. Diese Arbeiten wurden vom Designteam der AGH Wissenschaftlich-Technische Universität in Krakau durchgeführt.
An der zweiten Phase der Forschung beteiligten sich drei Unternehmen:
- ERKO für die Erwärmung der Verbindungssysteme der erstellten Prototypen in den aktuellen Zyklen zuständig und für Messung des Übergangswiderstandes von Verbindungssystemen und Prüfung der Festigkeitseigenschaften der Gewinde verantwortlich.
- AGH mit der Bewertung des neuen Systems hinsichtlich mechanischer Eigenschaften, Innen- und Oberflächenqualität und rheologischer Beständigkeit befasst.
- IEN für die Bewertung des neuen Systems im Hinblick auf die elektrischen Eigenschaften des Kabelverbindungssystems gemäß PN-EN 61238-1:2004 verantwortlich.
Im dritten Arbeitsschritt wurden Tests der endgültigen Eigenschaften durchgeführt. Sie wurden hauptsächlich im ERKO-Labor auf speziell dafür angepassten Messgeräten vorgenommen. Ausgewählte Produktionschargen wurden unter der Bedingung eines Unterauftrags bei AGH und IEN getestet. Diese Institutionen führten zusätzlich eine technologische Überwachung durch und überprüften endgültige Herstellungstechnologie eines neuen Kabelverbindungssystems unter tatsächlichen Bedingungen.
Dank der genannten Arbeits- und Forschungsschritte ist eine breite Palette von PIRANIA-Verbindern und -Klemmen entstanden – ein weltweit innovatives Verbindungssystem für Kupfer- und Aluminiumleiter der Klassen 1, 2 und 5.
Unsere Verbinder und Kabelschuhe sind vom Institut für Energietechnik in Warschau zertifiziert und entsprechen den folgenden Standards:
- ZSNP Verbinder den 1kV IEC 61238-1-1:2018 (ed. 1.0) Klass A1, PN-EN 61238-1:2004
- KSNP Verbinder den 6 kV PN-EN IEC 61238-1-3: 2020-1 Klass A, IEC 61238-1-1:2018 (ed. 1.0) Klass A1
- ZSSP Verbinder den 36 kV, PN-EN IEC 61238-1-3: 2020-1 Klass A1, IEC 61238-1-1:2018 (ed. 1.0) Klass A1
- KSSP Kabelschuhen den 36 kV PN-EN IEC 61238-1-3: 2020-1 Klass A1, IEC 61238-1-1:2018 (ed. 1.0) Klass A1
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