CN104115358A - 用于电力电缆的末端连接装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于将中压或高压电力电缆(42)的端部连接到连接点的末端连接装置(10)，所述末端连接装置(10)包括具有第一端部部分和第二端部部分的接口电缆(12)，所述接口电缆(12)包括内导体(14)和导电或半导电层(18)。所述末端连接装置还包括第一应力控制管(36)，所述第一应力控制管包括应力控制元件(38)和布置在所述应力控制元件(38)周围的绝缘层(40)，其中所述第一应力控制管(36)安装在所述接口电缆(12)的所述第一端部部分上。所述末端连接装置还包括用于将所述接口电缆(12)连接到所述电力电缆(42)的第一电缆连接器(24)，所述第一电缆连接器(24)连接到所述接口电缆(12)的所述第二端部部分；所述末端连接装置(10)还包括第二应力控制管(36’)，所述第二应力控制管包括应力控制元件(38)和布置在所述应力控制元件(38)周围的绝缘层(40)，其中所述第二应力控制管(36’)安装在所述接口电缆(12)的所述第二端部部分以及所述第一电缆连接器(24)的至少一部分之上；所述末端连接装置还包括一个或多个管状可收缩套管(52,52’,52”)。所述管状可收缩套管(52,52’,52”)中的一个的至少一部分在所述第一应力控制管(36)的至少一部分之上延伸。所述管状可收缩套管(52,52’,52”)中的一个的至少一部分在所述第二应力控制管(36’)的至少一部分之上延伸。在所述第一应力控制管(36)的至少一部分之上延伸的所述管状可收缩套管(52,52”)的所述部分在所述第一应力控制管(36)的至少一部分周围收缩。

Description

用于电力电缆的末端连接装置
技术领域
本发明涉及一种用于电力电缆、特别是中压或高压电力电缆的末端连接装置，并且涉及一种将中压或高压电力电缆的端部连接到连接点的方法。
背景技术
通常已知采用径向可收缩套管用于封闭连接到另一根电缆或阻挡件端部的电缆。用于覆盖电缆连接器或阻挡件端部的电缆接端的已知径向可收缩套管在EP-B-0 435 569中有所描述。可收缩套管包括作为中间绝缘层的电介质材料、与局部涂覆的内导电层结合的电场控制内层和导电外层。优选的是，这种多层套管通过挤出制备，而优选的是包含硅树脂或EPDM。
当通过已知径向可收缩套管制备电缆接合或电缆末端接线端时，有必要在所述连接器一侧提供自由空间(停放位置)，该空间与可收缩套管的整个长度相对应。建立电缆连接之后，将可收缩套管在电缆连接上居中，然后通过施加热量或移除使可收缩套管保持在径向延伸状态的外部或内部支承，将可收缩套管收缩。EP-B-0 541 000公开一种径向伸展状态下的径向可收缩套管，该套管被位于彼此相邻的两个可移除的支撑芯固定。在EP-B-0 966 780中公开了另一种径向可收缩套管，该套管具有用于套管不同部分的单独的支撑芯。在本已知组件中，通过将套管折叠的方法，套管的不同部分被同心地布置，其中各个部分通过可移除的支承芯或类似的支承元件保持在它们的相应的径向伸展状态。
WO90/13933公开了一种插入式连接，特别是一种用于高压塑性电缆的套管，该套管包括紧密地配合到电缆端部的电绝缘体，该电缆绝缘体具有用于掩蔽收纳于其中的电缆导体连接元件的导电应力控制主体、环绕所述应力控制主体的绝缘主体、以及完全地或部分地环绕所述绝缘主体的导电护套。绝缘体设有并入到应力控制主体中的用于电缆导体连接元件的空间中的轴向紧密配合通道。电缆导体连接元件包括至少一个插塞部件和至少一个相对插塞部件以及用于将插塞部件和相对插塞部件互锁的装置。
WO96/10851旨在提供一种用于额定功率高达400KV及以上的高压电力电缆的简化连接系统，尤其是一种用于所有附件和互连件的通用电缆连接系统。所述连接系统使用通用的界面与多种不同设备互连，并且包括由弹性主体组成的电缆接线端，所述连接系统中整合有应力消除装置、连接器罩、具有锥形界面表面和外部导电网的绝缘件以及具有对应于电缆接线端的界面表面的锥形界面表面的刚性绝缘体。
当必须用新的电缆接线端替换现有电缆接线端(由于修复/维护或结构升级)但不需要替换现有电缆(即，翻新)的情况下，最困难的操作是将现有电力电缆重新连接到新的接线端。替换电缆接线端需要将现有电缆接线端在其安装位置处切断。通常，安装位置是接电装置封装件、汇流条机柜、或邻近的发电机、马达、变压器等。当移除现有的电缆接线端时，剩余的电力电缆不足够长以与标准电缆接线端端接并再次重新连接到接电装置电极、汇流条、发电机等。
另外，在需要修复时，就对服务连贯性的影响和能源网络管理的违约成本来说，重新连接电力电缆所花费的时间是一个问题。
因此，需要一种改善的、特别是用于中压或高压电力电缆的电缆接线端，其提供合适于在极有限的空间内被快速安装和起作用的结构/尺寸解决方案。
发明内容
本发明提供一种用于将中压或高压电力电缆的端部连接到连接点的末端连接装置，所述末端连接装置包括：
a)具有第一端部部分和第二端部部分的接口电缆，所述接口电缆包括内导体和导电或半导电层，
b)第一应力控制管，包括应力控制元件以及布置在该应力控制元件周围的绝缘层，其中第一应力控制管安装在接口电缆的第一端部部分上；
c)用于将接口电缆连接到电力电缆的第一电缆连接器，该第一电缆连接器连接到所述接口电缆的第二端部部分；
d)第二应力控制管，包括应力控制元件以及布置在应力控制元件周围的绝缘层，其中第二应力控制管安装在所述接口电缆的第二端部部分以及第一电缆连接器的至少一部分之上；
e)一个或多个管状可收缩套管，该管状可收缩套管中的一个的至少一部分在第一应力控制管的至少一部分之上延伸，并且管状可收缩套管中的一个的至少一部分在第二应力控制管的至少一部分之上延伸，其中在第一应力控制管的至少一部分之上延伸的管状可收缩套管的部分围绕第一应力控制管的至少一部分收缩。
末端连接装置实际上是一个一体化接头，并且通过接口电缆在两个部分之间端接。由于末端连接装置的一体化特征，其允许在禁闭的空间内，进行切断电力电缆和连接点的快速且直接的连接。本发明的末端连接装置有利于容易地将电力电缆连接到装置以及较容易地将装置连接到连接点。另外，其一体化结构也降低了在安装期间出错的可能性，对于具有许多必须附接到电缆和/或连接点的单独元件的接线端来说，在安装期间出错可能是一个问题。所述连接点可以是在例如发电机或变压器的一件设备上，或者可以是接电装置电极或汇流条。具体地讲，当连接已安装的电力电缆到连接点的现有末端装置被移除时，通过切断末端设备安装在电力电缆的部分，末端连接装置是可用的。剩下的已安装电缆则太短而不能达到连接点。必须安装合适的新末端装置。因为本发明的末端连接装置的接口电缆可使用一段商购电缆，所以本发明的末端连接装置可容易制备成多种不同长度，并且使用不同类型的电力电缆而不增加另外的制造成本，因此，可适应对多种长度、尺寸和类型的电缆末端装置的需求。
在本发明的末端连接装置中，电力电缆可非常容易地连接到第一电缆连接器。第一电缆连接器固定地连接并且布置在所述末端连接装置内。附接到配接的第二电缆连接器的电力电缆可以容易地连接到第一电缆连接器，因为配接的第二电缆连接器被插入到第二应力控制管和管状套管的若干部分中，该套管通过支撑心保持伸展状态以便通过简单地把第二电缆连接器插入到第一电缆连接器中，或者反之亦然而实现与第一电缆连接器的电连接。如果使用中间连接器，则可很容易地将第二电缆连接器插入到中间连接器中。另外，刚性套管可以固定在第一电缆连接器周围，并且可以充分地延伸超出第一电缆连接器的配接面，以在第二电缆连接器配接到第一电缆连接器时覆盖所述第二电缆连接器。因此，末端连接装置的任何部分都不需要在电力电缆上的停放位置或任何自由空间。
在本发明的特定方面，管状可收缩套管中的至少一个的一部分围绕接口电缆的一部分收缩。
在另一方面，在第二应力控制管的至少一部分之上延伸的管状可收缩套管包括适用于围绕电力电缆的一部分收缩的一部分。
在另一方面，所述接口电缆的第一端部部分附接到凸耳。
在另一方面，所述第一和第二应力控制管中的一个或两个的应力控制元件是几何应力控制元件或电容性应力控制元件。
在本发明的特定方面，在第一应力控制管的至少一部分之上延伸的管状可收缩套管在外侧上包括用于减少跟踪电流的一个或多个裙座。
在另一方面，所述接口电缆还包括同中心地布置在内导体的至少轴向片段周围的绝缘层，并且末端连接装置包括具有印刷电路板元件的电容性电压传感器。所述印刷电路板元件可被设置在导电或半导电材料的电隔离件之上。所述导电或半导电材料的电隔离件可被布置在接口电缆的绝缘层上，且可操作以形成用于感测内导体的电压的感测电容器的电极。所述绝缘层可操作以形成感测电容器的电介质。
在另一方面，所述末端连接装置还包括另外的半导电材料，所述另外的半导电材料同中心地布置在绝缘层的至少轴向片段周围、在导电或半导电材料的电隔离件的任一侧上。所述另外的半导电材料可以包括两个半导电轴向片段，所述两个半导电轴向片段通过非导电轴向片段与导电或半导电材料的电隔离件电隔离。
所述导电或半导电材料的电隔离件或者所述另外的半导电材料中的一些或全部可以粘接性地附连到绝缘层。
在特定方面，所述印刷电路板元件包括与所述导电或半导电材料的电隔离件电接触的图案化的镀金铜层。
在本发明的另一方面，所述导电或半导电材料的电隔离件包括接口电缆的半导电层的一部分。
本发明还提供了一种将中压或高压电力电缆的端部连接到连接点的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供如上述的末端连接装置；
b)提供中压或高压电力电缆；
c)通过经由第一电缆连接器将接口电力电缆连接到电缆的端部而将所述末端连接装置连接到电力电缆的端部；和
d)通过将接口电缆的第一端部部分连接到连接点而将所述末端连接装置连接到所述连接点。
在本发明的至少一个实施例中，在将第一电缆连接器配接到第二电缆连接器之后，第二应力控制管围绕配接的连接器和电力电缆的一部分收缩，然后在第二应力控制管的一部分之上延伸的管状套管的部分在第二应力控制管和电力电缆的一部分之上收缩。由于所述末端连接装置包括一体化接头部分和接线端部分，因此其允许使用所述接头部分容易地连接到电力电缆以及使用接线端部分容易地连接到连接点。
根据本发明的至少一个实施例的末端连接装置的第一电缆连接器可以被构造成插座或插头。为确保插座-插头连接能够承载高电流，现有技术提供各种如在(例如)EP-A-0 716 474、DE-A-38 13 001和DE-A-29 39600中所公开的接触技术。
如果使用中间连接器，则它可以是柔性的、部分柔性的或刚性的。柔性的或部分柔性的中间连接器起到有利于将电力电缆连接到第一电缆连接器的应用的作用。当在狭窄空间中使用预装配的末端连接装置时，这是有利的。
根据本发明的一个实施例，接口电缆和第二电缆它们的相应的连接器(其又将互相连接)之间的机械连接和电连接是通过卷曲或紧固螺钉或类似的紧固元件实现的。优选的是，所述紧固螺钉被构造为可剪切螺钉。在WO-A-95/25229、WO-A-96/31706、EP-B-0 470 388、EP-B-0 688 960、EP-B-0 692 643、EP-A-0 769 825、EP-B-0 819 222、EP-B-0 984 176和US-A-6 045 373中公开了适用于电缆(或阻挡件端部元件)和第二电缆连接器之间的连接的紧固元件实例。
基本上，热收缩元件和冷收缩元件两者都可以用于根据本发明的预装配末端连接装置。然而，为了避免将热量应用于收缩所述管和套管，冷收缩材料是优选的。总体上，这些材料是本领域中已知的，且优选地使用硅氧烷或EPDM。在冷收缩套管或管的情况下，可使用可移除的支承芯将套管或管的一部分保持在径向伸展状态下。适用的支承体通常对本领域内的技术人员是已知的。具体地讲，已知使用适用于被插入到冷收缩套管或管中的至少一个支承芯以将其保持在径向伸展状态下，并从冷收缩套管或管上取下所述支承芯以使套管或管收缩。在本发明的至少一个实施例中，支承芯将应力控制管的一部分保持在径向伸展状态下，且包括螺旋缠绕带，所述螺旋缠绕带适用于通过牵拉所述带的在支承芯的第一端部开始的一端经过所述芯的中心并从所述芯的第二端部离开而从应力控制管上取下，使得所述带的被牵拉端部通过从芯的第一端部开始缠绕而与所述芯的其余部分分离。在DE-A-39 43 296、DE,A-42 33 202、WO-A-95/11542、WO-A-95/318 845、EP-A-0 291 213、EP-A-0 399 263、EP-A-0 500 216、EP-A-0 631 117、EP-A-0 631 357、EP-A-0 702 444、EP-B-0 966 780、US-A-3515 798、US-A-4 135 553、US-A-4 179 320、US-A-4 503 105、US-A-4 656070、US-A-5 098 752以及US-4 585 607中公开了用于将第二管状部分保持在径向伸展状态下的各种支承件以及芯的实例。
所述第二应力控制管可以被布置成在将末端连接装置连接到电力电缆之前延伸超过第一电缆连接器和/或刚性套管，并因此被保持在如先前提及的径向伸展状态下。在可供选择的实施例中，第二应力控制管可以在第一电缆连接器之上折叠，并且，如果所述第二应力控制管由冷收缩材料制成，则可被保持在径向伸展状态下。
所述应力控制管在其安装状态下包括内层和外部介质层(如，硅氧烷或乙烯丙烯双烯单体橡胶(EPDM))，所述内层是应力控制元件。所述应力控制元件可以通过使用特定材料(如高K材料)或者通过使用几何应力控制形状而实现应力控制。接头部分的应力控制管通常还包括在应力控制元件的一部分内部的薄的导电或半导电层，以及在介质层外部的薄的导电或半导电层。本领域的技术人员总体上已知的这些应力控制管可以是推接式的，或者可以由热收缩材料或冷收缩材料制成。所述应力控制管可以通过模制工艺或者挤出工艺来加工。为了获得具有两个层的应力控制管，可使用标准共挤出工艺，例如将内导电或半导电层与外部介质层一起挤出。在WO97/08801中描述和示出了合适的模制应力控制管的实例。
通常必须为接头使用一个管状套管并为接线端使用一个管状套管。这可以在本发明的末端连接装置中实现，其中单独的管状套管覆盖装置的接头和接线端部分。或者，单个管状套管可以覆盖装置的接头和接线端部分两者。如果使用两个单独的管状套管，则它们可以在两部分之间重叠，通常在接口电缆的一部分之上。还可以布置两个管状套管，使得他们不重叠。在这种情况下，外部绝缘护套通常需要保持在接口电缆的暴露部分中，或者接口电缆需要用第三管状套管或一些其它类型的绝缘材料绝缘。如果所述末端连接装置使用特别长的一段电缆用于接口电缆，则将绝缘护套留在接口电缆上可以是最有效和经济的。
在本发明的至少一个实施例中，末端连接装置是预装配的，因为在使用末端连接装置连接到和终止电力电缆之前，第一电缆连接器和接口电缆固定地布置在应力控制管和外部管状套管中。预装配是有利的，因为这可使现场装配过时。末端连接装置的现场装配可以是困难的，因为可以是相对较短的接口电缆需要剥露和制备以安装应力控制管和第一缆线连接器。在现场制备接口电缆并将应力控制管和第一电缆连接器安装在它上面会增加在末端连接装置的各层之间夹带有污垢粒子和气穴的风险。这些粒子和气穴可以导致末端连接装置的局部放电和潜在损坏。
在本发明的另一实施例中，可以将一个或多个传感器整合到所述末端连接装置中。此类传感器可以用于感测、测量、记录并存储或传输关于电力电缆的状况或操作的信息，例如电流、电压、温度等。所述传感器可在其构造期间被整合到本发明的末端连接装置中。传感器的优选整合位置将是连接器与接线端片段之间的区域、或在接线端片段中。所述传感器通常将包括一些类型的信息传输系统，以将信息传输到外部信息收集和/或处理装置。所述传输系统可以是包括硬接线或无线传输系统的任何合适的系统。所述传感器可以位于与接口电缆的导电或半导电层电隔离的导电或半导电材料层上。然而，需要在整个传感器上形成接地电流。为了实现这一点，可以通过移除在将隔离的部分的每一侧上的、接口电缆的半导电层的两个环状片段而隔离半导电层的一部分。然后将所述传感器安装在并连接至该隔离部分，将绝缘材料设置在所述传感器之上，并将导电或半导电材料设置在所述绝缘材料之上以屏蔽所述传感器免受外部电场。可以剥露电缆半导电层的所述区域，并且可以(例如)通过将导电或半导电材料垫片粘附到接口电缆的绝缘层而将所述垫片设置在所述绝缘层上，而不是使用接口电缆半导电层。一个传感器可以是设置在导电或半导电材料的电隔离件之上的电容性电压传感器，其中导电或半导电材料布置在接口电缆的绝缘层上且可操作以形成感测电容器的电极，用于感测接口电缆的内导体的电压。所述接口电缆的绝缘层可操作以形成感测电容器的电介质。
附图说明
本发明的全面以及有利的公开(包括其所述最佳模式，使得在本领域中的普通技术人员能够执行本发明)在以下具体实施方式中结合所述附图予以更详细的阐述，其中：
图1为本发明的末端连接装置的第一实施例的剖视图，
图2为根据图1的末端连接装置的可供选择的实施例的剖视图，
图3为本发明的至少一个实施例的末端连接装置的接头部分的剖视图，
图4示出了本发明的至少一个实施例的末端连接装置的接线端部分的剖视图，
图5示出了本发明的至少一个实施例的末端连接装置的接线端部分的部分剖视图，其中所述接线端部分包括传感器装置。
具体实施方式
本发明的多种实施例在本文下面有所描述并在所述图中示出，其中类似的元件具有相同的附图标记。
图1示出了用于将中压或高压电力电缆的端部连接到连接点的预装配末端连接装置的第一实施例。预装配末端连接装置10包括接口电缆12，所述接口电缆具有内导体14、环绕导体14的绝缘层16、以及环绕绝缘层16的导电或半导体层(在下文中称为半导体层)18。如图1所示，通常移除接口电缆12的任何另外层，例如环绕半导体层18的金属电缆网和环绕所述金属电缆网的外部电缆护套。然而，在一些实施例中，这些层可以保持接口电缆12的一部分上。末端连接装置10实际上由接头部分20和接线端部分22构成。在一些实施例中，接头和接线端部分之间可以存在中间部分。
在末端连接装置10的接头部分20中，第一电缆连接器24附接到接口电缆12的内导体14的一端。可以通过任何合适方法来附接所述第一电缆连接器，例如通过卷曲或使用螺钉。第一电缆连接器24被构造成与第二电缆连接器26配接，所述第二电缆连接器并非预装配的末端连接装置10的一部分。例如，第一电缆连接器24可以是插座连接器，且第二电缆连接器26可以是插头连接器。第一电缆连接器24可以任选地由刚性套管28封闭并任选地固定在所述刚性套管内，所述刚性套管可以是绝缘的、导电的、或者半导电的。刚性套管28可以任选地延伸超过第一电缆连接器24的配接面，使得当第一电缆连接器24和第二电缆连接器26配接在一起时，第二电缆连接器26也被刚性套管28封闭。连接器26附接到电力电缆42的内导体44。内导体44由绝缘层46环绕，所述绝缘层由导电或半导电层48环绕。连接器24可以具有与刚性套管28上的凹口32接合的掣爪30，以将连接器24牢固地保持在刚性套管28内。本领域中已知的其它合适的装置也可以用于将连接器24固定在刚性套管28中。
在末端连接装置10的接线端部分22中，通常将凸耳34附接到接口电缆12的内导体14的端部，该端部与附接到连接器24的端部相对的。从接口电缆12的端部剥去半导体层18，从而暴露绝缘层16。包括内高K层38和外部绝缘层40的第一应力控制管36被安装在接口电缆12的邻近凸耳34的端部部分上，并沿着末端连接装置10的末端部分22延伸，使得所述第一应力控制管与接口电缆12的半导电层18的一部分重叠。第一应力控制管36由可收缩材料制成，通常为硅氧烷或EPDM。其可以是热收缩或冷收缩材料。如图1所示，所述第一应力控制管在末端连接装置10的接线端部分22之上收缩。
如图1所示，第二应力控制管36’沿着连接器10的接头部分(包括在连接器24之上)延伸，并被制成足够长以覆盖连接器26和电力电缆42的一部分，在完全安装末端连接装置10时，连接器26会附接到所述电缆部分。类似于第一应力控制管36，第二应力控制管36’由可收缩材料、通常为硅氧烷或EPDM制成。其可以是热收缩材料或冷收缩材料，但在图1中示出为冷收缩材料。第二应力控制管36’与第一应力控制管36的不同之处在于，第二应力控制管具有在应力控制层38内部、沿着应力控制层38的将覆盖连接器24和26的部分的薄的内部半导体层(未示出)。所述薄的内半导体层的长度足以使得在完全安装末端连接装置10时所述薄的内半导体层覆盖接口电缆12的绝缘层16的一部分以及电力电缆42的绝缘层46的一部分。所述薄的半导体层可以被涂刷在应力控制层38的内表面上，或者可以是单独的材料层。应力控制管36’与应力控制管36的不同之处还在于，应力控制管36’在绝缘层40外侧上具有薄的外部半导电层(未示出)。所述薄的外部半导电层沿着应力控制管36’的绝缘层40的整个长度延伸。所述薄的外部半导体层可以被涂刷在绝缘层40的外表面上，或者可以是单独的材料层。
如图1中进一步示出，在第一电缆连接器24和第二电缆连接器26的配接之前，将支承芯50设置在第二应力控制管36’的将覆盖电力电缆42的部分内。支承芯50将第二应力控制管36’的该部分保持在伸展状态下，以允许将连接器26容易地插入到刚性套管28中，使得其可以牢固地配接连接器24。在图1的实施例中，末端连接装置10还包括在接头部分20和接线端部分22之上延伸的单个管状套管52。管状套管52包括绝缘层。在管状套管52和第二应力控制管36’之间，通常存在由导电或半导电材料制成的“套筒”54。所述套筒的目的是在完全安装末端连接装置10时分别形成接口电缆12的半导电层18和电力电缆42的半导电层48之间的电连接，并在整个接头上将第二应力控制管36’的薄的外部导电层(未示出)维持在接地电势处。在图1所示的实施例中，管状套管52定位在第一应力控制管36和第二应力控制管36’的整个长度以及接口电缆12的并未被任一应力控制管环绕的部分之上。管状套管52由可收缩材料制成，通常为硅氧烷或EPDM。其可以是热收缩材料或冷收缩材料，但在图1中示出为冷收缩材料。在所示实施例中，管状套管52包括在末端连接装置10的接线端部分中的裙座56。所述裙座用于减小跟踪电流，且通常仅用在户外接线端装置上。
如图1中进一步示出，在第一电缆连接器24和第二电缆连接器26的配接之前，将支承芯58设置在第二应力控制管36’的由支承芯50保持为伸展状态的部分周围，并且将管状套管52的一部分折叠在支承芯58之上。在完全安装末端连接装置10时，管状套管52的该折叠部分将覆盖电力电缆42。
支承芯50和58以及本文所述的其它支承芯可以是任何合适类型的支承芯，但通常将包括通过退绕带而移除的螺旋缠绕带，使得冷收缩材料从附接到导体26的电缆端部处开始在电力电缆42之上收缩。这种支承芯技术对于本领域内的技术人员通常是已知的。
图2所示的实施例类似于图1的实施例，不同的是，管状套管52包括两个单独部件52’和52”。在图2的实施例中，部件52’和52”具有重叠部分。在替代实施例(未示出)中，部件52’和52”不重叠。在这个实施例中，接口电缆12的未被管状套管覆盖的部分将具有一些其它外部绝缘装置。例如，可以将电缆外部绝缘护套留在接口电缆12的该部分上，或者，如果移除了外部护套，则可以将单独的可收缩材料层应用在接口电缆12的该部分周围。
图3示出了末端连接装置10的接头部分20的替代实施例。在该实施例中，将第一电缆连接器24附接到接口电缆12的内导体14的一端。可以通过任何合适方法来附接所述第一电缆连接器，例如通过卷曲或使用螺钉。在图3中，通过螺钉25来附接。第一电缆连接器24被构造成与导电中间连接器60的第一插座62配接。中间连接器60具有被构造成与第二电缆连接器26配接的第二插座64，所述第二电缆连接器附接到电力电缆42的内导体44。第二电缆连接器26和电力电缆42不是预装配的末端连接装置10的一部分。第一电缆连接器24和第二电缆连接器26以及中间连接器60可以任选地由刚性套管(未包含于图3中)封闭并任选地固定在刚性套管内，所述刚性套管可以是绝缘的或半导电的。
如图3所示，第二应力控制管36’沿着末端连接装置10的接头部分延伸，包括在连接器24之上以及在中间连接器60的一部分之上。如此前所述，第二应力控制管36’具有在应力控制层38内、沿着应力控制层38的部分将覆盖连接器24和26(以及中间连接器60)的薄的内半导体层(未示出)。所述薄的内半导体层的长度足以使得在完全安装末端连接装置10时所述薄的内半导体层覆盖接口电缆12的绝缘层16的一部分以及电力电缆42的绝缘层46的一部分。所述薄的内半导体层可以被涂刷在应力控制层38的内表面上，或者可以是单独的材料层。应力控制管36’还具有在绝缘层40外部的薄的外部半导电层(未示出)。所述薄的外部半导电层沿着应力控制管36’的绝缘层40的整个长度延伸。所述薄的外部半导体层可以被涂刷在绝缘层40的外表面上，或者可以是单独的材料层。在图3的实施例中，末端连接装置10的接头部分20还包括在应力控制管36’之上从接口电缆12延伸到电力电缆42的管状套管52。管状套管52包括绝缘层。在管状套管52和第二应力控制管36’之间，通常存在由导电或半导电材料制成的“套筒”54。所述套筒的目的是在完全安装末端连接装置10时分别形成接口电缆12的半导电层18和电力电缆42的半导电层48(未示出)之间的电连接，并在整个接头上将第二应力控制管36’的薄的外部导电层(未示出)维持在接地电势处。
如图3中进一步示出，在第二电缆连接器26与中间连接器60的配接之前，将管状套管52和应力控制管36’两者折叠在中间连接器60、第一电缆连接器24和接口电缆12之上，以允许将第二电缆连接器26容易地插入到中间连接器60中。首先，将支承芯57设置在管状套管52周围、总体上在第一电缆连接器24之上，并将管状套管52的一部分折叠和设置在支承芯57上，所述支承芯57将管状套管52的折叠部分保持在伸展状态下。接下来，将支承芯55设置在管状套管52的折叠部分之上，并将应力控制管36’的一部分折叠和设置在支承芯55上，所述支承芯55将应力控制管36’的折叠部分保持在伸展状态下。在将第二电缆连接器26与中间连接器60配接之后，移除支承芯55并展开应力控制管36’，使得所述应力控制管覆盖第二电缆连接器26和足够多的电力电缆42，使得应力控制层38与电力电缆42的半导电层48(未示出)重叠。随后，移除支承芯57，并展开管状套管52，使得管状套管52覆盖应力控制管36’和电力电缆42的外部护套的一部分(未示出)。
图4为末端连接装置10的末端部分22的替代实施例。在该实施例中，采用几何应力控制代替高K应力控制材料。另外，末端部分22包括分离的连接器元件，所述连接器元件提供用于除使用裸凸耳之外的不同类型的连接。图4示出了附接到接口电缆12的导体14的电缆连接器72。电缆连接器72是通过任何合适的手段而附接，通常通过卷曲，并且包括凸耳34。末端部分22包括总体上限定第一腔室84和第二腔室86的壳体82。第一腔室84和第二腔室86相交，使得第一腔室84的内部与第二腔室86的内部连通。第一腔室84和第二腔室86可以相交，以形成如图4所示的大致T形，或者形成大致L形(未示出)。壳体82还可以包括外部半导电层90和中间绝缘层92以及内半导电层94。如图4所示，在壳体82的第一腔室84内壁上的内半导电层94与电缆连接器72紧密接触。优选地，内半导电层94还与接口电缆12的绝缘层16紧密接触。第一腔室84的内壁的一部分由中间绝缘层92制成。该部分优选地与绝缘层16紧密接触。第一腔室84的内壁的一部分由外部半导电层90制成。该部分优选地与半导电层18紧密接触。然后将管状套管52定位在外部半导电层90和接口电缆12的至少一部分之上。立柱(未示出)可以通过凸耳34中的孔插入，并且一个或多个配接装置96可以插入到第二腔室86中，并通过所述立柱而附接到凸耳34或抵靠凸耳34保持就位。
壳体82可以由任何适于冷收缩应用的材料制成。大多数合适的材料是例如具有低永久性设定的高弹性橡胶材料，例如乙烯丙烯二烯单体(EPDM)、弹性体硅树脂或者它们的混合。半导电材料和绝缘材料可以由相同或不同类型的材料构成。根据所用材料的固有特性或者根据添加至材料中的添加剂，半导电材料和绝缘材料可以具有不同的导电程度和绝缘程度。
图5为末端连接装置10的末端部分22的替代实施例。在该实施例中，将电压和电流传感器整合到末端部分22中。在图5的举例说明中，绝缘层16、接口电缆12的半导电层18、以及传感器和一些有关元件并未以横截面示出，而应力控制管36、管状套管52以及绝缘层107是以横截面示出的。如图5所示，移除半导电层18的环形条以在半导体层中形成暴露出下伏的绝缘层16的非导电轴向片段或间隙100。为清楚起见，半导电层18的由间隙100分离的若干部分被标记为18a、18b和18c。在替代实施例中，半导电层18可以与部分18a端接，并且导电或半导电材料件可以定位在接口电缆12上，以起到与半导电层18的部分18b和18c相同的作用。在另一个替代实施例中，可以使用在附接到接口电缆12之前附接到电压传感器102背部的导电或半导电材料来代替半导电层18的部分18b。在另一个实施方案中，将电压传感器102直接附接到接口电缆12的绝缘层。如图5所示，将电压传感器102设置在半导电层部分18b上，所述半导电层部分通过间隙100与部分18a和部分18c电隔离。尽管本发明涉及将传感器附接到接口电缆12，但在一些实施例中，接口电缆12本身即用作传感器的一部分。在此类示例中，文中对电压传感器102的提及是指传感器的附接到接口电缆12的部分，例如印刷电路板(PCB)。在本发明的至少一个实施例中，电压传感器是电容性分压器，其中第一电容器由电缆内导体14、电缆绝缘层16和半导电部分18b组成。第二电容器设置在附接到半导电层部分18b的PCB上。半导电层部分18b的内电阻是微小的。
绝缘材料条(未示出)覆盖间隙100以分离半导电部分18b和除电压传感器102之外的任何其它导电或半导电材料或元件，并且防止间隙100中存在空气，所述空气可导致局部放电和电压传感器102的故障。所述绝缘材料可以是任何合适的材料，例如乳香脂(其将更易于填充间隙100)和设置在乳香脂之上的PVC条带的组合。所述PVC条带也可以起到将电压传感器102附接到接口电缆12的作用。电压传感器102测量接口电缆12的内导体14的电压。电压传感器102的接地板(未示出)通过导电元件104电连接到半导电层部分18a和18c中的一个或两个，所述导电元件可以是可缠绕半导电层部分18a和18c中的一个或两个并被焊接到电压传感器102上的连接点106的丝网。如果导电元件104的从半导电层部分18a和18c跨接到电压传感器102的部分并非绝缘的，则在间隙100之上的绝缘材料带(未示出)将防止所述导电元件部分与下伏的半导电部分18b电接触。绝缘层107覆盖电压传感器102和半导电层的邻近间隙100的部分。导电或半导体材料层(未示出)被设置在绝缘层107之上。在至少一个实施例中，导电或半导电材料层结合绝缘层107，使得绝缘层107具有面向传感器的绝缘层和面向应力控制管36的导电或半导电材料层。所述导电或半导电层屏蔽所述传感器免受外部电场。应力控制管36覆盖绝缘层107，并延伸到凸耳34所附接到的接口电缆12的端部。电流传感器108定位于邻近电压传感器102的半导电层18之上。线材110连接到电压传感器102，并且线材112连接到电流传感器108，所述电流传感器可以是罗戈夫斯基线圈(Rogowski coil)。线材110、112两者都是绝缘的，以免引起任何短路。在图5中，管状套管52”沿着末端连接装置10的接线端部分22的整个长度从凸耳34延伸到末端连接装置10的接头部分，在所述接头部分处管状套管52”覆盖接头部分20的管状套管52’。线材110、112两者都经过管状套管52”和管状套管52’的重叠部分之间、到达末端连接装置10外部，在此处所述线材可以连接到(例如)积分电路、测量装置、控制装置或者其它合适类型的装置。
在至少一个实施例中，电压传感器102包括双面柔性印刷电路板。如本文所述，PCB的顶部或前面是面向绝缘层107的部分。PCB的顶部通常包括电连接到外部装置的导电结构。PCB的底部或背部面向接口电缆12。为了在传感器102和半导电层部分18b之间形成尽可能好的电接触，期望最大化传感器102背部上的接触面积。据发现，尽管铜箔或镀金铜箔将是可行的，但图案化的镀金铜层会意外地产生优于替代方案的优秀结果。可用任何合适的方式形成所述图案。例如，可以使用光致抗蚀剂工艺，以通过将光致抗蚀剂按暴露若干铜层区域的图案涂覆和扩展在电路板的底部铜层上(以及任选地在为使传感器起作用而电路化的部分之外的顶部铜层部分上)，其中所述被暴露的铜层区域将被移除以形成期望的铜图案。铜层的暴露部分然后可以暴露在铜蚀刻剂溶液下，以移除暴露的铜区域。然后移除被图案化的光致抗蚀剂，在电路板的底侧上留下铜图案。然后将镍层电镀在铜上，再将金或金的合金(有时在下文中仅称为金)电镀在所述镍层上。所述PCB的图案化的镀金铜层确保了半导电层部分18b和PCB的导电通孔之间的良好电连接，其中所述导电通孔连接到PCB顶表面上的电路元件。据发现，在PCB中并未捕集大量的空气，因为PCB背部上的图案化的镀金铜层被压印到半导电层部分18b中，从而确保了半导电层部分18b和电压传感器之间的最佳电接触。来自电压传感器的PCB输出信号约为1伏特，而电流约为几微安。
类似于实心层，本发明的图案化的镀金铜层将提供无限量的接触点。如同实心层一样，从一个接触点到另一个接触点的距离是微小的。在铜层中形成的图案可以是任何合适的图案，包括但不限于具有正方形或菱形的网格图案。据信，与例如在为未图案化的铜箔镀金而将存在的镀金平面相比，图案化的镀金铜层不太可能发生片状剥落。对于那些由于其弯曲能力而受到机械应力的薄的柔性PCB来说，这尤其是一个问题。
本文所述的电压传感器PCB与标准PCB的不同之处在于，标准PCB具有覆盖PCB的前表面和后表面的阻焊层，但将形成电接触(通常通过焊接)的导电区域除外。在本发明的电压传感器102中，PCB的底部上并不存在阻焊剂。据信，由于在镀金之前对铜层进行图案化而使得并不需要PCB背部的焊料层(其通常抑制平坦的镀金层发生片状剥落)。据信，与实心铜箔相比，所述图案化的铜层更易于耗散机械应力。
除了上述之外，在本专利申请中使用PCB还限制了施加到PCB的机械应力的量。所述PCB在发生弯曲并且设置到接口电缆12周围时会受到机械应力。尽管一旦所述PCB附连(例如，通过PVC条带)到接口电缆12上且尤其是在应力控制管36和管状套管52围绕接口电缆12收缩之后，该弯曲构型可以将一些应力置于PCB上，从而将径向力施加到电压传感器102的PCB，但柔性PCB仍处于相对静态状态下。
尽管已经结合其特定示例性实施例描述并示例本发明，但并非要将本发明局限于这些示例性实施例。本领域内的技术人员将认识到，在不脱离以下所述权利要求限定的本发明的所述真实范围的条件下，可以进行变型以及修改。因此，旨在所述发明内包括所述附加的权利要求及其等同要求范围内的所有这种变型以及修改形式。

Claims (13)

1.一种用于将中压或高压电力电缆(42)的端部连接到连接点的末端连接装置，所述末端连接装置(10)包括：
a)具有第一端部部分和第二端部部分的接口电缆(12)，所述接口电缆(12)包括内导体(14)和导电或半导电层(18)，
b)第一应力控制管(36)，所述第一应力控制管包括：
-应力控制元件(38)，和
-布置在所述应力控制元件(38)周围的绝缘层(40)，
其中所述第一应力控制管(36)安装在所述接口电缆(12)的第一端部部分上；
c)用于将所述接口电缆(12)连接到所述电力电缆(42)的第一电缆连接器(24)，所述第一电缆连接器(24)连接到所述接口电缆(12)的第二端部部分；
d)第二应力控制管(36’)，所述第二应力控制管包括：
-应力控制元件(38)，和
-布置在所述应力控制元件(38)周围的绝缘层(40)，其中所述第二应力控制管(36’)安装在所述接口电缆(12)的所述第二端部部分以及所述第一电缆连接器(24)的至少一部分之上；
e)一个或多个管状可收缩套管(52,52’,52”)，
所述管状可收缩套管(52,52’,52”)中的一个的至少一部分在所述第一应力控制管(36)的至少一部分之上延伸，以及所述管状可收缩套管(52,52’,52”)中的一个的至少一部分在所述第二应力控制管(36’)的至少一部分之上延伸，
其中在所述第一应力控制管(36)的至少一部分之上延伸的所述管状可收缩套管(52,52”)的部分在所述第一应力控制管(36)的至少一部分周围收缩。
2.根据权利要求1所述的末端连接装置，其中所述第一电缆连接器(24)适用于通过所述第一电缆连接器(24)和安装在所述电力电缆(42)的端部上的配接的第二电缆连接器(26)之间的接合而连接到所述电力电缆(42)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的末端连接装置，其中所述管状可收缩套管(52,52’,52”)中的至少一个的一部分在所述接口电缆(12)的一部分周围收缩。
4.根据前述权利要求中任一项所述的末端连接装置，其中在所述第二应力控制管(36’)的至少一部分之上延伸的所述管状可收缩套管(52,52’)包括适用于在所述电力电缆(42)的一部分周围收缩的一部分。
5.根据前述权利要求中任一项所述的末端连接装置，其中所述接口电缆(12)的所述第一端部部分附接到凸耳(34)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的末端连接装置，其中所述第一应力控制管和第二应力控制管(36,36’)中的一个或两个的所述应力控制元件(38)是几何应力控制元件或电介质应力控制元件。
7.根据前述权利要求中任一项所述的末端连接装置，其中在所述第一应力控制管(36)的至少一部分之上延伸的所述管状可收缩套管(52,52”)在外侧上包括用于减少跟踪电流的一个或多个裙座(56)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的末端连接装置，其中所述接口电缆(12)还包括同中心地布置在所述内导体(14)的至少轴向片段周围的绝缘层(40)，
并且其中所述末端连接装置(10)包括具有印刷电路板元件的电容性电压传感器(102)，所述印刷电路板元件设置在导电或半导电材料的电隔离件之上，所述导电或半导电材料的电隔离件布置在所述接口电缆(12)的所述绝缘层(40)上且可操作以形成用于感测所述内导体(14)的电压的感测电容器的电极，并且其中所述绝缘层(40)可操作以形成所述感测电容器的电介质。
9.根据权利要求8所述的末端连接装置，其中所述末端连接装置(10)还包括另外的半导电材料，所述另外的半导电材料同中心地布置在所述绝缘层(40)的至少轴向片段周围、在所述导电或半导电材料的所述电隔离件的任一侧上，所述另外的半导电材料包括通过非导电轴向片段(100)与所述导电或半导电材料的电隔离件电隔离的两个半导电轴向片段。
10.根据权利要求8至9中任一项所述的末端连接装置，其中所述导电或半导电材料的电隔离件或者所述另外的半导电材料中的一些或全部粘接性地附连到所述绝缘层(40)。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的末端连接装置，其中所述印刷电路板元件包括与所述导电或半导电材料的电隔离件电接触的图案化的镀金铜层。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的末端连接装置，其中所述导电或半导电材料的电隔离件包括所述接口电缆(12)的所述半导电层(18)的一部分。
13.一种将中压或高压电力电缆(42)的端部连接到连接点的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供根据权利要求1至12中任一项所述的末端连接装置(10)；
b)提供中压或高压电力电缆(42)；
c)通过经由所述第一电缆连接器(24)将所述接口电缆(12)连接到所述电力电缆(42)的端部而将所述末端连接装置(10)连接到所述电力电缆(42)的所述端部；以及
d)通过将所述接口电缆(12)的所述第一端部部分连接到所述连接点而将所述末端连接装置(10)连接到所述连接点。
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