CN103299498A - 用于制造中压或高压电缆的接合组件的方法以及由所述方法获得的接合组件 - Google Patents

Abstract

一种用于制造中压或高压电缆（100a、100b）的接合组件（10）的方法，所述方法包括：形成由半导体材料制成的管状元件（25）；从所述管状元件（25）切割出具有第一长度的第一圆筒形元件（21）以及具有第二长度的第二圆筒形元件（22a、22b）；加工所述第一圆筒形元件（21）的端部部分（23a、23b）和所述第二圆筒形元件（22a、22b）的端部部分（24a、24b），以向所述第一圆筒形元件的端部部分和所述第二圆筒形元件的端部部分提供至少部分圆形的轮廓；将所述第一圆筒形元件（21）布置于弹性套筒（20）的径向内侧表面处，所述弹性套筒由介电材料形成并且围绕纵向轴线（X-X）延伸；将所述第二圆筒形元件（22a、22b）布置于所述弹性套筒（22）的自由端部部分（20a、20b）处且与所述第一圆筒形元件（21）间隔开，其中所述第二圆筒形元件（22a、22b）的圆形端部部分（24a、24b）面对所述第一圆筒形元件（21）的圆形端部部分（23a、23b）；通过将至少一个可移除的支承元件插入相对于所述弹性套筒（20）的径向内侧位置中而弹性地扩张所述弹性套筒（20）。还描述了通过前述方法获得的用于中压或高压电缆的接合组件。

Description

用于制造中压或高压电缆的接合组件的方法以及由所述方法获得的接合组件

技术领域

本发明涉及一种用于制造中压或高压电缆的接合组件的方法。

本发明还涉及一种由前述方法获得的用于中压或高压电缆的接合组件。

背景技术

在本描述中，术语“中压”用于指代通常大约1千伏至30千伏的电压，而术语“高压”指代30千伏以上的电压。术语“超高压”用于限定大于大约150千伏或220千伏直至500千伏或更高的电压。

为了使本描述更清晰，将参考接头，即具体设置用于机械地和电气地连接两个电缆的接合组件。然而，本领域的技术人员将理解的是，当考虑终端时会应用类似的想法，所述终端即为具体设置用于将电缆机械地和电气地连接至不同设备的接合组件，在所述情况下该终端包括类似于关于接头所描述的特征。前述的不同设备能够例如为电源、变压器、使用者设备等。

正如已知的，用于中压和高压电缆的接头通常包括径向弹性套筒，所述径向弹性套筒由介电材料制成并且适于在连接两个电缆导体的连接器上以及在所述电缆的绝缘层的端部部分上收缩。

在上述接头中，导体或半导体元件通常设置于与连接器和线缆屏蔽件的端部部分相对应的弹性套筒内，以控制接头内的电场，尤其是避免存在可能发生不期望放电和击穿的具有高强度电场的区域。

EP0435569公开一种用于分别包封中压电缆的连接部或终端的径向可收缩的圆筒形套筒，所述电缆包括导体、包围导体的绝缘件以及包围绝缘件的防护层。套筒包括由半导体材料制成的外部层、由液体硅橡胶制成的中部层、以及包括两个端部部分和与端部部分隔开的中间部分的内部层。所述层通过注射模塑形成。端部部分包括应力控制介电材料。中间部分作为电极。端部部分和中间部分嵌入绝缘材料中并且优选地具有相同的壁厚度。

US4,390,745公开一种用于电子装置的包封件，所述包封件包括由绝缘材料形成的第一中空套筒，环绕所述第一中空套筒定位有第二套筒，所述第二套筒包括由绝缘材料形成的内部层和导电材料形成的外部层（通常连接至地面，例如线缆防护件）。第一套筒可以具有由应力分级材料（stress grading material）形成的最内侧薄片层。公开一种实施例，其中设置有由电绝缘材料形成的套筒，所述套筒在其中间部分和端部部分处具有由应力梯度材料形成的内衬里以及由导电材料形成的最内侧层。

具体参考用于高电压电缆的接头，WO2007/074480公开一种用于将电缆与相关的接头连结或连接在一起的方法。接头包括采取管状套筒形式的覆盖套筒。套筒包括主管状体，所述主管状体包括整合到至少一层绝缘材料内的由半导体材料形成的一个或多个环形插入物，所述环形插入物表示为电极和偏转器（或杯）。

申请人注意到：在上述类型的接头中，电极和偏转器通过模塑分开地制成。当分开地模塑这些部件时，必须十分留意各自模具的材料和/或设计，以向电极和偏转器提供所需的形状，从而在接头内提供有效的电场控制。电极和偏转器分开制造的步骤使得接头的制造方法复杂且耗时。

申请人面对以下技术问题：减少制造接头（尤其是制造电极和偏转器）的时间和复杂性，与此同时在用于中压或高压电缆的接头中维持控制电场所需的能力。

发明内容

申请人发现能够通过以下方法解决这个问题：在所述方法中通过将管状元件切成适合长度的部分、以及通过加工这些部分的端部来获得接合组件的电极和偏转器。

因此，在其第一方面中，本发明涉及一种用于制造中压或高压电缆的接合组件的方法，所述方法包括：

-形成由半导体材料制成的管状元件；

-从所述管状元件切割出具有第一长度的第一圆筒形元件以及具有第二长度的第二圆筒形元件；

-加工所述第一圆筒形元件的端部部分和所述第二圆筒形元件的端部部分，以向所述第一圆筒形元件的端部部分和所述第二圆筒形元件的端部部分提供至少部分圆形的轮廓；

-将所述第一圆筒形元件布置于弹性套筒的径向内侧表面处，所述弹性套筒由介电材料形成并且围绕纵向轴线延伸；

-将所述第二圆筒形元件布置于所述弹性套筒的自由端部部分处且与所述第一圆筒形元件间隔开，其中所述第二圆筒形元件的圆形端部部分面对所述第一圆筒形元件的圆形端部部分；

-通过将至少一个可移除的支承元件插入相对于所述弹性套筒的径向内侧位置中而弹性地扩张所述弹性套筒。

在其第二方面中，本发明涉及一种用于中压或高压电缆的接合组件，所述接合组件包括：

-弹性套筒，所述弹性套筒由介电材料制成并且围绕纵向轴线延伸；

-至少一个可移除的支承元件，所述支承元件在所述弹性套筒的径向内侧位置中相对于所述弹性套筒共轴地布置且适于将所述弹性套筒保持在径向扩张状态中；

-第一圆筒形元件，所述第一圆筒形元件布置于所述弹性套筒的径向内侧表面处，所述第一圆筒形元件具有第一长度并且围绕所述纵向轴线延伸达所述弹性套筒的一部分；

-第二圆筒形元件，所述第二圆筒形元件布置于所述弹性套筒的至少一个自由端部部分处，所述第二圆筒形元件具有第二长度并且与所述第一圆筒形元件间隔开；

其中，所述第一圆筒形元件和所述第二圆筒形元件具有相同的外径并且包括各自的端部部分，所述各自的端部部分面对彼此并且具有通过加工获得的至少部分圆形的轮廓。

在本描述以及以下权利要求中，术语“径向的”和“轴向的”（或“纵向的”）分别用于表示与接合组件的参考纵向轴线垂直的方向和平行的方向，上述参考纵向轴线由弹性套筒的纵向轴线限定。语句“径向内侧/外侧”用于指代相对于上述纵向轴线沿径向方向的位置，而语句“轴向内侧/外侧”用于指代沿平行于上述纵向轴线的方向上的且相对于与所述纵向轴线垂直且与弹性套筒在其中间部分中相交的平面的位置。

在前述方面中的至少一个中本发明能够包括以下优选的特征中至少之一。

优选地，通过研磨（更优选地通过使用成型研磨轮）获得所述至少部分圆形的轮廓。

优选地，所述方法包括将连接器布置于相对于所述第一圆筒形元件的径向内侧位置中，所述连接器围绕所述纵向轴线与所述第一圆筒形元件共轴地延伸。

在优选的实施例中，所述第一圆筒形元件和所述第二圆筒形元件由各自的插入物限定，所述各自的插入物被结合到由所述介电材料形成的径向内侧层。

在特别优选的实施例中，所述管状元件通过挤压制造。替代地，所述管状元件能够通过模塑制造。

优选地，所述管状元件具有恒定的外径。更优选地，所述管状元件具有恒定的厚度。

优选地，制造接合组件的方法包括：

-从所述管状元件获得两个第二圆筒形元件；

-在所述弹性套筒的两个相对的自由端部部分处将所述两个第二圆筒形元件对称地布置于相对于所述第一圆筒形元件的相对侧上。

优选地，所述接合组件还包括连接器，所述连接器布置于相对于所述第一圆筒形元件的径向内侧位置中并且围绕所述纵向轴线所述第一圆筒形元件共轴地延伸。

优选地，所述第一圆筒形元件和至少一个所述第二圆筒形元件从由半导体材料制成的单个管状元件获得。

优选地，所述管状元件通过挤压制造。

在特别优选的实施例中，所述接合组件包括两个第二圆筒形元件，所述两个第二圆筒形元件在所述弹性套筒的两个相对的自由端部部分处对称地布置于相对于所述第一圆筒形元件的相对侧上。

附图说明

从以下一些优选的实施例的详细描述中本发明的其他特征和优势将更加清晰地显现，这些描述仅通过非限制性的示例被提供并且参考附图进行描述。在这些附图中：

-图1为根据本发明的处于操作构造的接合组件的实施例的示意性部分剖视图，其中接合组件机械地和电气地连接两个电缆；

-图2为图1的接合组件的一部分的示意性放大剖视图；

-图3为在制造图1的接合组件的方法中使用的管状元件的一部分的示意性放大剖视图。

具体实施方式

参考图1，用附图标记10表示根据本发明的用于中压或高压电缆的接合组件。具体地，图1的接合组件为示出为在操作构造中的接头，其中该接头机械地和电气地连接两个高压电缆100a、100b。

每一个电缆100a、100b都包括至少一个导体101a、101b、以及在径向外侧位置处共轴地施加于至少一个导体101a、101b的绝缘层102a、102b。导电屏蔽件103a、103b在径向外侧位置处共轴地施加于绝缘层102a、102b。导电屏蔽件103a、103b继而被由电绝缘塑料或弹性材料形成的至少一个保护护皮104a、104b覆盖。

如图1中所示，优选地每一个电缆100a、100b还包括径向插在绝缘层102a、102b和导电屏蔽件103a、103b之间的至少一个半导体涂层105a、105b。

为了暴露导体101a、101b，每一个电缆100a、100b的端部部分被处理成使得导体101a、101b相对于各自的外部层在轴向上突出预定量，如图1中所清晰示出的。

正如在图2中更好地示出的，接头10包括围绕纵向轴线X-X延伸的连接器11。

连接器11为插座连接器，即该插座连接器包括在轴向上相对的端部部分11a、11b，每一个端部部分11a、11b设置有座12a、12b，所述座12a、12b适于容纳与各自电缆100a、100b的自由端部部分相连的各自插入连接器（未示出）并且将所述连接器锁定至所需的轴向位置内。

在与电缆100a、100b的端部部分相连的连接器中的每一个被插入各自的座12a、12b内之后，该连接器以常规方式机械地联接至连接器11，因此提供两个电缆之间的电气连接。

连接器11由金属材料制成，优选地为镀锡铝。连接器11包括两个轴向相对的外部表面110a、110b以及径向管状表面111。

在替代的实施例（未示出）中，连接器11并非接合组件的一部分、而是分开的元件。在这种情况下，在将两个电缆的端部部分连接至前述连接器之前，接合组件（其中没有连接器）放置于在两个电缆中之一上的位置中。此后，接合组件被移位以及定位于前述连接器和附接至前述连接器的两个电缆的端部部分的上方。

如图1和2中所示，接合组件10在相对于连接器11的径向外侧位置中包括弹性套筒20。套筒20能够由热收缩或冷收缩的介电材料制成。优选地，套筒20由冷收缩的介电材料制成，诸如橡胶EPDM。

套筒20与纵向轴线X-X共轴地延伸并且具有大于连接器11的长度的长度。连接器11沿纵向轴线X-X居中地布置于套筒20内以便于具有沿纵向轴线X-X围绕连接器11的套筒20的对称布置。

套筒20在其径向内侧部分处包括由半导体材料制成的第一圆筒形插入物21。在以下整个描述中，插入物21将被称为“电极”。

电极21与纵向轴线X-X共轴地延伸，并且具有大于连接器11的长度以及小于套筒20的长度的长度。电极21沿纵向轴线X-X相对于连接器11和套筒20对称地布置。

套筒20在其端部部分20a、20b中的每一个处还包括由半导体材料制成的各自的第二圆筒形插入物22a、22b。在以下整个描述中，插入物22a、22b将被称为“偏转器”。

偏转器22a、22b与电极21配合以控制套筒20内的电场，尤其是避免存在可能发生不期望放电和击穿的具有高强度电场的区域。

偏转器22a、22b中的每一个与纵向轴线X-X共轴地延伸并且在套筒20内朝向电极21轴向突出，以使得从套筒的中心部分朝向端部部分20a、20b中的每一个由电极21、套筒20的介电材料和偏转器22a、22b限定套筒20的径向内侧部分。

在图1的接合组件中，电极21和偏转器22a、22b由此被结合到套筒20的介电材料内。

在本发明的接合组件的替代实施例（未示出）中，电极和偏转器未结合到套筒20的介电材料内，而是被布置于相对于套筒20的径向内侧表面的径向内侧位置中。

两个偏转器22a、22b中至少之一以及电极21从由半导体材料制成的单个管状元件25（图3）获得。优选地，这个材料为冷收缩半导体材料，更优选地为橡胶EPDM。

虽然可以预见的是在实施例中前述管状元件25通过模塑制造，但是优选的是通过挤压制造前述管状元件。

例如，能够通过蒸汽压力实施挤压。在这种情况下，金属支承管必须布置于挤压设备内。替代地，能够使用熔盐或微波或伽马射线实施挤压。在这种情况下，金属支承管无须布置于挤压设备内。

有利地，当与常规模塑技术相比时，挤压制造技术容许实现高的生产率和低的成本（特别是当不需要金属支承管时）。

优选地，管状元件25具有恒定的外径，以使得电极21以及偏转器22a、22b具有相等的外径。优选地，管状元件25具有恒定的厚度，以使得电极21以及偏转器22a、22b具有相等的外径和内径。事实上，申请人注意到这样的构造尤其适于获得有效的电场控制。

有利地，一旦制成管状元件25，其被切割为两个或多个部件，因此获得至少两个不同长度的圆筒形元件，所述至少两个不同长度的圆筒形元件适于形成电极21以及两个偏转器22a、22b中至少之一。

为了适当地作为电场控制装置，电极21的相对端部部分23a、23b的形状设计为便于向其提供圆形轮廓。类似地，面对各自电极端部部分23a、23b的偏转器端部部分24a、24b中的每一个的形状也被设计为便于向其提供圆形轮廓。

关于“圆形轮廓”，其是指不具有锋利边缘的轮廓。因此，“圆形轮廓”包括完全弯曲的轮廓、或包含逐渐结合至一个或多个直线部分的一个或多个弯曲部分的轮廓。弯曲部分能够具有单个曲率半径，或者能够包括具有不同曲率半径的不同部分。拐点也可以存在于圆形轮廓中。

优选地，电极21的端部部分23a、23b的圆形轮廓分别等同于面对端部部分23a、23b的偏转器22a、22b的端部部分24a、24b的圆形轮廓。

通过适当的工具（优选地为适当形状的研磨轮）加工从前述管状元件25获得的圆筒形元件的端部部分而获得前述圆形轮廓。

套筒20连同电极21和偏转器22a、22b被支承元件（未示出）保持于径向扩张的状态中，所述支承元件径向插在连接器11和套筒20之间并且相对于连接器11沿纵向轴线X-X对称地布置。

支承元件能够采取两个管状元件的形式并且通过连接元件保持于套筒20内，所述连接元件将管状元件彼此相连。

在将两个电缆机械地和电气地联接至连接器11之后，管状元件沿相反的方向（见图1中的箭头A1、A2）从套筒20的相对的端部部分20a、20b被轴向移除，因此导致套筒20连同电极21和偏转器22a、22b收缩至连接器11以及连接至连接器11的电缆端部部分中的每一个上。为了移除支承元件30a、30b，前述连接元件被破坏。

在本发明的接合组件的替代实施例（未示出）中，每一个支承元件由螺旋缠绕的条带限定，所述螺旋缠绕的条带适于通过牵拉该条带的自由端部部分从套筒的各自的端部部分移除。

图1的接合组件10在相对于套筒20在径向外侧位置中还包括第一涂敷防护件40。防护件40具有基本上等于套筒20的长度的长度。

优选地，防护件40由双层护皮制成，所述双层护皮包括径向内侧层和径向外侧层。

径向内侧层优选地由介电材料（更优选地为橡胶EPDM）制成。径向外侧层优选地由半导体材料（更优选地为橡胶EPDM）制成。

替代地，防护件40能够由单层护皮制成，所述单层护皮优选地由半导体材料制成，更优选地由橡胶EPDM制成。

在相对于第一防护件40的径向外侧位置中，设置有金属屏蔽件50。屏蔽件50具有大于套筒20的长度的长度并且优选地由镀锡铜制成。

接合组件10在相对于屏蔽件50的径向外侧位置中还包括第二防护件60，所述第二防护件60优选地具有大于屏蔽件50的长度的长度。

优选地，防护件60由双层护皮制成，即双层护皮包括由介电材料制成的径向内侧层以及由半导体材料制成的径向外侧层。更优选地，使用与防护件40的材料相同的材料。

替代地，防护件60能够由单层护皮制成，所述单层护皮优选地由介电材料制成，更优选地由橡胶EPDM制成。

本领域的技术人员将理解的是，从本发明的接合组件的上述不同实施例开始，能够通过以不同方式组合上述各种特征来预见多个其他不同的实施例。所有这些实施例都被包括在本发明中并且落入由附属权利要求限定的保护范围。

虽然参考用于连接两个中压或高压电缆的接合组件（即接头）来进行上述描述，但是本描述也可以应用在将中压或高压电缆连接至不同的设备（诸如例如电源、变压器、或使用者设备）的接合组件（即终端）的情况中，在所述情况下该终端包括类似于以上描述的和/或声明的特征的特征。因此，接头和终端均包括在本发明中并且落入由附属权利要求限定的保护范围内。

Claims (14)

1.一种用于制造中压或高压电缆的接合组件（10）的方法，所述方法包括：

-形成由半导体材料制成的管状元件（25）；

-从所述管状元件（25）切割出具有第一长度的第一圆筒形元件（21）以及具有第二长度的第二圆筒形元件（22a、22b）；

-加工所述第一圆筒形元件（21）的端部部分（23a、23b）和所述第二圆筒形元件（22a、22b）的端部部分（24a、24b），以向所述第一圆筒形元件的端部部分和所述第二圆筒形元件的端部部分提供至少部分圆形的轮廓；

-将所述第一圆筒形元件（21）布置于弹性套筒（20）的径向内侧表面处，所述弹性套筒由介电材料形成并且围绕纵向轴线（X-X）延伸；

-将所述第二圆筒形元件（22a、22b）布置于所述弹性套筒（22）的自由端部部分（20a、20b）处且与所述第一圆筒形元件（21）间隔开，其中所述第二圆筒形元件（22a、22b）的圆形端部部分（24a、24b）面对所述第一圆筒形元件（21）的圆形端部部分（23a、23b）；

-通过将至少一个可移除的支承元件插入相对于所述弹性套筒（20）的径向内侧位置中而弹性地扩张所述弹性套筒（20）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过研磨获得所述至少部分圆形的轮廓。

3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括将连接器（11）布置于相对于所述第一圆筒形元件（21）的径向内侧位置中，所述连接器围绕所述纵向轴线（X-X）与所述第一圆筒形元件（21）共轴地延伸。

4.根据上述权利要求中任一所述的方法，其中，所述第一圆筒形元件（21）和至少一个所述第二圆筒形元件（22a、22b）由各自的插入物限定，所述各自的插入物被结合到由所述介电材料形成的径向内侧层。

5.根据上述权利要求中任一所述的方法，其中，所述管状元件（25）通过挤压制造。

6.根据上述权利要求中任一所述的方法，其中，所述管状元件（25）具有恒定的外径。

7.根据上述权利要求中任一所述的方法，其中，所述管状元件（25）具有恒定的厚度。

8.根据上述权利要求中任一所述的方法，所述方法包括：

-从所述管状元件（25）获得两个第二圆筒形元件（22a、22b）；

-在所述弹性套筒（20）的两个相对的自由端部部分（20a、20b）处将所述两个第二圆筒形元件（22a、22b）对称地布置于相对于所述第一圆筒形元件（21）的相对侧上。

9.一种用于中压或高压电缆的接合组件（10），所述接合组件包括：

-弹性套筒（20），所述弹性套筒由介电材料制成并且围绕纵向轴线（X-X）延伸；

-至少一个可移除的支承元件，所述支承元件在所述弹性套筒的径向内侧位置中相对于所述弹性套筒（20）共轴地布置，且适于将所述弹性套筒（20）保持在径向扩张状态中；

-第一圆筒形元件（21），所述第一圆筒形元件布置于所述弹性套筒（20）的径向内侧表面处，所述第一圆筒形元件（21）具有第一长度并且围绕所述纵向轴线（X-X）延伸长达所述弹性套筒（20）的一部分；

-第二圆筒形元件（22a、22b），所述第二圆筒形元件布置于所述弹性套筒（20）的至少一个自由端部部分（20a、20b）处，所述第二圆筒形元件（22a、22b）具有第二长度并且与所述第一圆筒形元件（21）间隔开；

其中，所述第一圆筒形元件（21）和所述第二圆筒形元件（22a、22b）具有相同的外径并且包括各自的端部部分（23a、23b、24a、24b），所述各自的端部部分面对彼此并且具有通过加工获得的至少部分圆形的轮廓。

10.根据权利要求9所述的接合组件（10），所述接合组件还包括连接器（11），所述连接器布置于相对于所述第一圆筒形元件（21）的径向内侧位置中，并且围绕所述纵向轴线（X-X）与所述第一圆筒形元件（21）共轴地延伸。

11.根据权利要求9或10所述的接合组件（10），其中，所述第一圆筒形元件（21）和至少一个所述第二圆筒形元件（22a、22b）由各自的插入物限定，所述各自的插入物结合到由所述介电材料形成的径向内侧层。

12.根据上述权利要求9至11中任一所述的接合组件（10），其中，所述第一圆筒形元件（21）和至少一个所述第二圆筒形元件（22a、22b）从由半导体材料制成的单个管状元件（25）获得。

13.根据权利要求12所述的接合组件（10），其中，所述管状元件（25）通过挤压制造。

14.根据上述权利要求9至13中任一所述的接合组件（10），所述接合组件包括两个第二圆筒形元件（22a、22b），所述两个第二圆筒形元件（22a、22b）在所述弹性套筒（20）的两个相对的自由端部部分（20a、20b）处对称地布置于相对于所述第一圆筒形元件（21）的相对侧上。

Images