CN101068075A - 一种交联聚乙烯电缆的软接头及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交联聚乙烯电缆的软接头，包括内半导电层和金属护套管，两根电缆的线芯之间相互焊接构成线芯连接部，内半导电层与电缆内屏蔽层预留段结合，特点是内半导电层外设置有聚乙烯填充硫化绝缘层，聚乙烯填充硫化绝缘层与电缆的聚乙烯绝缘层相互硫化融合，聚乙烯填充硫化绝缘层两端设置有包覆在电缆的聚乙烯绝缘层外的过渡连接段，聚乙烯填充硫化绝缘层外设置有与电缆的外屏蔽层预留段结合的外半导电层，金属护套管的两端与电缆的铅护管的外表面相互焊接，金属护套管的两端设置有斜坡连接段，优点在于使电缆软接头的结构尽可能的减少了杂质和空气间隙的存在，无论是电气性能还是机械性能，都有明显改善和提高。

Description

一种交联聚乙烯电缆的软接头及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种电缆接头，尤其是涉及一种交联聚乙烯电缆的软接头及其制备方法。

背景技术

现有的交联聚乙烯电缆在使用时往往需要较长的长度，而由于制造技术的限制，单根电缆的长度受到一定的限制。由于单根电缆的长度不够，因此需要将多根电缆连接起来，而目前的交联聚乙烯电缆的联接常常使用软接头来完成。为了保证整根电缆具有良好的电气性能，就要求软接头具备与交联聚乙烯电缆的本体一样的优良的电气性能。传统的接头的结构多种多样，其中使用效果较好的是软接头。但目前各种结构的电缆中间接头的制作工艺主要有绕包带型、浇铸型、模塑型、模铸型、预制型及预制冷收缩型等六种型式。其中绕包带型、浇铸型工艺，因工人劳动强度大，结构尺寸大，或者是电气性能较差等原因，已很少用于海底交联电缆工厂软接头的制造。预制型和预制冷收缩型中间接头虽然电气性能较好，现场制作工艺较简单，但是结构体积太大，也不适用于制作海底交联绝缘电力电缆工厂软接头。

模塑型接头工艺系采用预先制备好的交联聚乙烯热收缩带，对需要接头的交联电缆绝缘层进行逐层绕包，再施以一定的压力和温度对恢复绕包的交联聚乙烯热收缩带再次硫化，使之与交联电缆本体绝缘熔接固化成一体，完成交联绝缘电力电缆软接头的关键制作工序绝缘层的恢复。但正是由于模塑型接头工艺中必须采用的交联聚乙烯热收缩带，此种交联聚乙烯绝缘带制作过程中，难免夹带进污染物；同时在制作模塑型接头绕包绝缘带的过程中，必然夹带进一定量的空气间隙；因此模塑型接头工艺只适用于制作中低压以下级别的交联绝缘电力电缆工厂软接头。

而模铸型接头工艺制作的软接头虽然电气性能最好，但由于制作工序复杂，施工周期长，一般制作三相一组的模铸型接头需要3～4周时间，并且对施工的现场环境要求严格，对制作接头的工程技术人员操作技能水平要求较高，需要的工艺装备也较多。因而近年来模铸型接头工艺技术尚未得到真正的利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、能够达到与交联电缆本体一样的电气性能的交联聚乙烯电缆的软接头及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种交联聚乙烯电缆的软接头，包括内半导电层和金属护套管，两根电缆的线芯之间相互焊接构成线芯连接部，所述的内半导电层与电缆内屏蔽层预留段结合，所述的内半导电层外设置有聚乙烯填充硫化绝缘层，所述的聚乙烯填充硫化绝缘层与电缆的聚乙烯绝缘层相互硫化融合，所述的聚乙烯填充硫化绝缘层两端设置有包覆在电缆的聚乙烯绝缘层外的过渡连接段，所述的聚乙烯填充硫化绝缘层外设置有与电缆的外屏蔽层预留段结合的外半导电层，所述的金属护套管的两端与电缆的铅护管的外表面相互焊接，所述的金属护套管的两端设置有斜坡连接段。

所述的聚乙烯填充硫化绝缘层由聚乙烯料填充硫化而成。

所述的金属护套管是铅护套管，也可以是铜护套管。

所述的内半导电层与所述的线芯连接部之间可以设置有尼龙包覆层。

上述的交联聚乙烯电缆的软接头的制备方法，包括以下步骤：①剥切电缆两端头的绝缘层后裸露出线芯，用无水乙醇清洗后烘干后采用银焊焊接形成线芯连接部；②将接头处两侧的交联绝缘层切削成圆锥状，在圆锥的端部设置内屏蔽层预留段，将线芯连接部清洗烘干，然后用备好的内屏蔽半导电带以拼缝方式绕包两层，并搭盖上内屏蔽层预留段，装上内屏蔽铜紧压模加温、硫化，冷固后进行打磨修整，形成内半导电层；③在电缆的端部设置反应力锥，把处理好的电缆固定放到绝缘成型模的两端，将绝缘成型模内腔的温度升至105℃，然后用挤出机将交联聚乙烯基料填充到绝缘成型模内至两端均有溢料，等绝缘成型模的温度降至室温，取出电缆放入硫化管中，排除硫化管中的空气后充入氮气，在高于200℃的氮气温度和大于1.2MPa氮气压力的条件下进行硫化，形成绝缘层，放气卸压取出电缆后，对绝缘层的两端进行修整形成包覆在电缆的聚乙烯绝缘层外的平滑倾斜的过渡连接段；④对绝缘层表面作清洁干燥处理后，设置与电缆的外屏蔽层预留段结合的外半导电层，并将过渡连接段的根部与铅护管之间的区域填平；⑤在外半导体层表面以间隙方式绕包一层金属带，将金属带两端与铅护管的外表面用氢氧火焰焊接牢固，形成金属护套管，然后用氢氧火焰对金属护套管两端的焊接面进行整理形成斜坡连接段。

步骤①中的焊接采用分层焊接的方式，每层焊点相互错开。

步骤④中的外半导电层的设置包括以下步骤：首先将半导电涂漆均匀的涂抹在绝缘层表面并烘干，然后将ACP半导电自粘带以半搭盖的方式绕包，两端与电缆本体的外屏蔽层预留段搭接，再在最外层绕包半导体阻水带。

步骤③中的硫化管采用壁厚6mm的无缝不锈钢管制造，所述的硫化管两端口通有冷却水，所述的硫化筒的两端设置有与待硫化的电缆接头两端相配合的高强度高弹性橡胶密封套，在上下模之间设置有垫衬密封垫。

步骤③中的绝缘成型模包括一个金属外模和一个弹性内衬模，所述的金属外模与所述的弹性内衬模之间设置有弹性模膨胀空隙。

所述的弹性内衬模为橡胶内衬模。

与现有技术相比，本发明的优点在于在内半导电层外设置聚乙烯填充硫化绝缘层，聚乙烯填充硫化绝缘层与电缆的聚乙烯绝缘层相互硫化融合，使电缆软接头的结构尽可能的减少了杂质和空气间隙的存在，此结构的软接头也能够较好的达到与交联电缆本体相接近的电气性能；而使用本发明的方法，可以使实际制作三相一组高压交联聚乙烯电缆中间接头的时间缩短至48小时左右，制作出的接头几乎与原电缆等外径；本发明消除了传统方法中存在的导体与半导电带之间的空隙缺陷，消除了半导电带与绝缘层之间的气隙缺陷，消除了传统方法中两端反应力锥区域与增补的绝缘层之间的气隙所产生的爬电效应缺陷，本发明方法制作的软接头，无论是电气性能还是机械性能，都有明显改善和提高。

采用橡胶内衬挤塑模的优点是：(1)它可以随同挤塑注入的交联聚乙烯料体积变化而弹性膨胀，并对交联料始终保持有一定的压力，在注入的交联料逐渐冷却收缩过程中，橡胶模的弹性又跟随其同步收缩，赋予了一定量的体积补偿功能；(2)橡胶模热阻较大，使注塑的交联聚乙烯绝缘料外层冷却慢，内层靠近金属导体的部位冷却较快，保证了正确的冷却次序，因此保证了交联料内部不会产生冷缩性空洞缺陷。

采用金属模紧压成型新工艺来制作内半导电层，摒弃了传统的绕包带式内屏蔽恢复方法，由于金属模紧压成型工艺恢复的内半导电层组织紧密，表层圆整平滑，它不存在绕包带模式中金属导线与缠绕的半导电带屏蔽层之间的空隙缺陷，并且由于紧压工艺内半导电层的恢复，采用的是与电缆本体同一种聚烯烃半导电料，恢复的内半导电层与后期填补的挤塑绝缘层之间融合紧密、无气隙；硫化管采用壁厚6mm的无缝不锈钢管制造，可以承受1.6Mpa的压强和280℃的高温；硫化管两端口通有冷却水，可以防止接头硫化时高温烫伤电缆本体结构；硫化筒的两端设置有与待硫化的电缆接头两端相配合的高强度高弹性橡胶密封套，在上下模之间设置有垫衬密封垫，可以保证制作的交联聚乙烯电缆接头，在高温高氮气压力硫化时不至于漏气爆裂；焊接采用分层焊接的方式，每层焊点相互错开，可以避免接头区域局部增粗和变形，有利于下一道关键工序——导线内半导电层的恢复；金属带两端与铅护管之间采用氢氧火焰焊接，电缆受热面积小，局部温度不高，不会烫伤电缆。

附图说明

图1为本发明软接头的结构示意图；

图2为本发明的制作方法中使用的绝缘成型模的结构示意图；

图3为本发明的制作方法中使用的硫化筒的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：如图1所示，一种交联聚乙烯电缆的软接头，包括设置在两根电缆1的线芯连接部2外的内半导电层3和设置在最外面的铅护套管4，在线芯连接部2处，两根电缆的线芯11之间相互焊接，内半导电层3与电缆内屏蔽层预留段12结合，内半导电层3外设置有聚乙烯填充硫化绝缘层5，聚乙烯填充硫化绝缘层5由聚乙烯料填充硫化而成，聚乙烯填充硫化绝缘层5与电缆的聚乙烯绝缘层13相互硫化融合，聚乙烯填充硫化绝缘层5两端设置有包覆在电缆的聚乙烯绝缘层13外的过渡连接段51，聚乙烯填充硫化绝缘层5外设置有与电缆的外屏蔽层预留段14结合的外半导电层6，铅护套管4的两端与电缆的铅护管15的外表面相互焊接，铅护套管4的两端设置有斜坡连接段7。

实施例二：实施例一中的交联聚乙烯电缆的软接头的制备方法，包括以下步骤：①剥切电缆1两端头的绝缘层13后裸露出线芯11，用无水乙醇清洗、烘干后，采用银焊焊接形成线芯连接部2，焊接采用分层焊接的方式，每层焊点相互错开，焊接部位的机械强度要求不低于170N/mm²；②将接头处两侧的交联绝缘层13切削成圆锥状，待锥端部逐步接近内屏蔽层的时候，换用玻璃片刮削，注意尽量不要刮伤内屏蔽，待露出内半导电层后，保留锥端部的内屏蔽层约15毫米在圆锥的端部设置内屏蔽层预留段12，将线芯连接部2清洗烘干，然后用备好的内屏蔽半导电带以拼缝方式绕包两层，并搭盖上内屏蔽层预留段12，注意与锥端保留的导线屏蔽搭盖上10毫米，装上内屏蔽铜紧压模加温、硫化，冷固后进行打磨修整，用刀片削去毛边，分别用P240、P400砂带将恢复的内屏蔽层打磨光洁、圆整，形成内半导电层3；③在电缆1的端部设置反应力锥，去除一段电缆绝缘的外屏蔽层，绝缘的外半导电屏蔽层分易剥离、可剥离和不可剥离三类，如果是易剥离半导电层，绝缘屏蔽层剥除较方便，可用刀片在规定的尺寸处沿圆周方向划一痕迹，再沿电缆轴向轻划几道痕迹，刀痕不可深，以免划伤绝缘层，随即一片片地剥去半导电层，如果是普通可剥离外屏蔽层，有时剥除较困难，可用液化气喷火枪加热后，再行剥离，如果是不可剥离半导电层，则只能采用小刨刀和玻璃片，先刨后削刮除去绝缘外屏蔽层，注意操作时要尽量少伤及绝缘层，一般控制在0.2毫米以内，反应力锥可用类似铅笔卷刀的工具或刨刀加工，到基本尺寸后再用玻璃片精细地削刮成形，用P100、P240高粘固金刚砂带，将反应力锥区域打磨光洁，处理完毕后用食品保鲜膜包裹好加工区，并且捆扎上一根木棍，防止待恢复的线缆接头区弯折变形，损坏已加工好的半成品，把处理好的电缆固定放到绝缘成型模100的两端，绝缘成型模100包括一个金属外模101和一个橡胶内衬模102，金属外模101与橡胶内衬模102之间设置有弹性模膨胀空隙103，将绝缘成型模100内腔的温度升至105℃，然后用挤出机将交联聚乙烯基料(上海科灵35kV交联料)填充到绝缘成型模100内至两端均有溢料，等绝缘成型模100的温度降至室温，取出电缆1放入硫化管200中，硫化管200采用壁厚6mm的无缝不锈钢管制造，硫化管200两端口通有冷却水201，硫化筒200的两端设置有与待硫化的电缆接头两端相配合的高强度高弹性橡胶密封套202，在上下模之间设置有垫衬密封垫203，排除硫化管200中的空气后充入氮气在高于200℃温度和大于1.2MPa氮气压力的条件下进行硫化，形成绝缘层5，放气卸压取出电缆1后，对绝缘层5的两端进行修整形成包覆在电缆1的聚乙烯绝缘层13外的平滑倾斜的过渡连接段51；④对绝缘层5表面作清洁干燥处理后，首先将半导电涂漆均匀的涂抹在绝缘层5表面并烘干，然后将ACP半导电自粘带以半搭盖的方式绕包，两端与电缆本体的外屏蔽层预留段14搭接，再在最外层绕包半导体阻水带，并将过渡连接段51的根部与铅护管15之间的区域填平，就设置完成了与电缆1的外屏蔽层预留段14结合的外半导电层6；⑤在外半导体层表面6以间隙方式绕包一层铅金属带，将铅金属带两端与铅护管15的外表面用氢氧火焰焊接牢固，形成铅护套管4，用氢氧火焰对铅护套管4两端的焊接面进行整理形成斜坡连接段7。

Claims (10)

1、一种交联聚乙烯电缆的软接头，包括内半导电层和金属护套管，两根电缆的线芯之间相互焊接构成线芯连接部，所述的内半导电层与电缆内屏蔽层预留段结合，其特征在于所述的内半导电层外设置有聚乙烯填充硫化绝缘层，所述的聚乙烯填充硫化绝缘层与电缆的聚乙烯绝缘层相互硫化融合，所述的聚乙烯填充硫化绝缘层两端设置有包覆在电缆的聚乙烯绝缘层外的过渡连接段，所述的聚乙烯填充硫化绝缘层外设置有与电缆的外屏蔽层预留段结合的外半导电层，所述的金属护套管的两端与电缆的铅护管的外表面相互焊接，所述的金属护套管的两端设置有斜坡连接段。

2、如权利要求1所述的一种交联聚乙烯电缆的软接头，其特征在于所述的聚乙烯填充硫化绝缘层由聚乙烯料填充硫化而成。

3、如权利要求1所述的一种交联聚乙烯电缆的软接头，其特征在于所述的金属护套管是铅护套管。

4、如权利要求1所述的一种交联聚乙烯电缆的软接头，其特征在于所述的内半导电层与所述的线芯连接部之间设置有尼龙包覆层。

5、权利要求1所述的一种交联聚乙烯电缆的软接头的制备方法，包括以下步骤：①剥切电缆两端头的绝缘层后裸露出线芯，用无水乙醇清洗、烘干后采用银焊焊接形成线芯连接部；②将接头处两侧的交联绝缘层切削成圆锥状，在圆锥的端部设置内屏蔽层预留段，将线芯连接部清洗烘干，然后用备好的内屏蔽半导电带以拼缝方式绕包两层，并搭盖上内屏蔽层预留段，装上内屏蔽铜紧压模加温、硫化，冷固后进行打磨修整，形成内半导电层；③在电缆的端部设置反应力锥，把处理好的电缆固定放到绝缘成型模的两端，将绝缘成型模内腔的温度升至105℃，然后用挤出机将交联聚乙烯基料填充到绝缘成型模内至两端均有溢料，等绝缘成型模的温度降至室温，取出电缆放入硫化管中，排除硫化管中的空气后充入氮气在高于200℃温度和大于1.2MPa氮气压力的条件下进行硫化，形成绝缘层，放气卸压取出电缆后，对绝缘层的两端进行修整形成包覆在电缆的聚乙烯绝缘层外的平滑倾斜的过渡连接段；④对绝缘层表面作清洁干燥处理后，设置与电缆的外屏蔽层预留段结合的外半导电层，并将过渡连接段的根部与铅护管之间的区域填平；⑤在外半导体层表面以间隙方式绕包一层金属带，将金属带两端与铅护管的外表面用氢氧火焰焊接牢固，形成金属护套管，用氢氧火焰对金属护套管两端的焊接面进行整理形成斜坡连接段。

6、如权利要求5所述的一种交联聚乙烯电缆的软接头的制备方法，其特征在于步骤①中的焊接采用分层焊接的方式，每层焊点相互错开。

7、如权利要求5所述的一种交联聚乙烯电缆的软接头的制备方法，其特征在于步骤④中的外半导电层的设置包括以下步骤：首先将半导电涂漆均匀的涂抹在绝缘层表面并烘干，然后将ACP半导电自粘带以半搭盖的方式绕包，两端与电缆本体的外屏蔽层预留段搭接，再在最外层绕包半导体阻水带。

8、如权利要求5所述的一种交联聚乙烯电缆的软接头的制备方法，其特征在于步骤③中的硫化管采用壁厚6mm的无缝不锈钢管制造，所述的硫化管两端口通有冷却水，所述的硫化筒的两端设置有与待硫化的电缆接头两端相配合的高强度高弹性橡胶密封套，在上下模之间设置有垫衬密封垫。

9、如权利要求5所述的一种交联聚乙烯电缆的软接头的制备方法，其特征在于步骤③中的绝缘成型模包括一个金属外模和一个弹性内衬模，所述的金属外模与所述的弹性内衬模之间设置有弹性模膨胀空隙。

10、如权利要求9所述的一种交联聚乙烯电缆的软接头的制备方法，其特征在于所述的弹性内衬模为橡胶内衬模。

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