CN114597681B - 一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接组件及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接组件及方法，一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接组件，包括大截面的导体中压电缆和小截面的三芯导体中压电缆，大截面的导体中压电缆的两端分别连接有冷缩终端和导体中压电缆的后插式终端，三芯导体中压电缆包括三根单芯电缆和三根地线，三根单芯电缆的三个线芯通过指套分离，三根单芯电缆的两端分别连接有前插式终端和三芯导体中压电缆的后插式终端，导体中压电缆的后插式终端与前插式终端连接。主要通过设置后插式终端与前插式终端，并利用两者之间的配合连接，本发明中的中压电缆连接组件，能够解决不同截面电缆绝缘过渡问题，使安装难度大幅减低。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其是一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接组件及方法。
背景技术
随着风力发电机的容量进一步提升，发电机的出口电压也随之增大，从1140V提升到10kV。这就对电缆的电气性能提出了更高的要求。首先就是电缆在提高电压等级后的绝缘强度。其次是在提升电压后，会在电缆端部出现电场集中情况，造成放电现象，因此需要在端部加装电缆附件来均化电场。风力发电机用电缆，在塔筒内固定敷设的电缆目前大量采用铝合金作为电缆导体，由于铝合金和铜的电导率的差异，要达到同等的载流能力，往往铝合金导体电缆的截面积要大于铜导体电缆。这就造成了不同截面电缆连接问题。传统的铜铝过渡中间接头采用预制式结果，对安装工艺要求较为苛刻，不适合风电机组大规模现场安装。风电行业内塔筒内无中高压电缆对接方法，现有的全部为单根中高压电缆，均为无对接形式。
在中国专利文献上公开的“带连接端子的风电塔筒电力电缆”，其公开号为CN207116092U，公开了带连接端子的风电塔筒电力电缆，包括电缆本体和连接端子；所述电缆本体包括三根120°均匀设置的绝缘线芯；绝缘线芯包括120°铝合金实心导体和聚乙烯交联绝缘层；连接端子包括120°铝合金扇形压接管、铝合金螺纹连接管和铜端头；所述120°铝合金扇形压接管扇高和扇宽比120°铝合金实心导体尺寸大1～2mm，一端开孔，不开孔的一端带有螺栓；所述铜端头为带有螺栓的连接端头；所述铝合金螺纹连接管为两端开孔中部实心的螺纹管，两端开孔用于与120°铝合金扇形压接管的螺栓和铜端头的螺栓固定。采用120°扇形实心铝合金导体，可有效减小电缆外径，降低电缆的制造和安装成本，采用的连接端子结构解决了扇形导体连接电气设备的问题。但是其并未涉及不同导体电缆之间的连接，并不能解决不同导体电缆之间电缆连接问题。
发明内容
本发明解决了传统的风力发电机中不同截面电缆不能够快速连接和安装的问题，提出一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接组件及方法，主要通过设置后插式终端与前插式终端，并利用两者之间的配合连接，本发明中的中压电缆连接组件，能够解决不同截面电缆绝缘过渡问题，使安装难度大幅减低。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接组件，包括大截面的导体中压电缆和小截面的三芯导体中压电缆，所述大截面的导体中压电缆的两端分别连接有冷缩终端和导体中压电缆的后插式终端，所述三芯导体中压电缆包括三根单芯电缆和三根地线，三根单芯电缆的三个线芯通过指套分离，三根单芯电缆的两端分别连接有前插式终端和三芯导体中压电缆的后插式终端，所述导体中压电缆的后插式终端与前插式终端连接。本发明中，导体中压电缆的截面比三芯导体中压电缆中的单芯电缆的截面大，两者的金属导体并不相同，在三芯导体中压电缆中的每根单芯电缆的两侧设置有前插式终端和三芯导体中压电缆的后插式终端，其中，首先应力锥与单芯电缆的绝缘层连接，随后带有应力锥的单芯电缆的金属导体与端子压接，压接完成后与导电杆连接，导电杆贯穿于后插式终端和前插式终端，使后插式终端和前插式终端电导通，同时使用卡槽卡扣以及螺丝的方式将两者固定连接，配合更加稳定；本发明的中压电缆连接组件以及连接方法，大幅降低不同截面中压电缆现场安装难度，适合快速安装。
作为优选，所述前插式终端包括应力锥，所述应力锥的一侧连接于端子的一侧，所述应力锥的另一侧连接于单芯电缆的一端，所述端子的端面与应力锥套管端面平行，所述端子的另一侧连接导电杆，所述端子与导电杆垂直，所述导电杆穿过双头螺栓并通过六角螺丝固定。本发明中，应力锥和单芯电缆的绝缘层连接，端子与单芯电缆的金属导体连接；在压接端子的过程中，从压接端子标志线处开始压接，每压一道后，将压接工具旋转90°，压接下一道，压接端子后，清洁端子及应力锥表面，将带有应力锥的单芯电缆推入前插终端，以备与导电杆安装连接。
作为优选，所述前插式终端还包括绝缘塞头和卡槽，所述绝缘塞头卡接于前插式终端的下方，所述卡槽设置在前插式终端的上方。本发明中，将后插式终端推入前插式终端，拧入六角螺丝，并用T型套筒扳手拧紧，随后将绝缘塞头推入后插式终端，并用扳手进行拧紧。
作为优选，所述前插式终端与大截面的导体中压电缆的后插式终端电连接，所述后插式终端包括卡扣，所述卡扣设置在后插式终端的下方，所述后插式终端的其他结构与前插式终端相同。在本发明中，前插式终端与后插式终端的连接配合快速。
作为优选，所述单芯电缆包括最内层的金属导体，所述金属导体的外层设有导体屏蔽，所述导体屏蔽的外层设有绝缘层，所述绝缘层的外层设有绝缘屏蔽。本发明中，聚氯乙烯护套内部还包括有地线，地线包括有地线芯金属导体和半导电屏蔽层，半导电屏蔽层挤包在地线芯金属导体的外部。
作为优选，所述端子与导体中压电缆或三芯导体中压电缆中的金属导体的材质相同。本发明中，端子与导体中压电缆或三芯导体中压电缆中的金属导体的截面也要相互适应，利于更好配合。
作为优选，所述冷缩终端的材质为乙丙橡胶。本发明中，大截面的导体中压电缆通过冷缩终端与变压器连接。
一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接方法，采用于上述的一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接组件，包括以下步骤：
S1，将三芯导体中压电缆端部进行处理；
S2，将三芯导体中压电缆的单芯电缆加装前插式终端；
S3，将导体中压电缆的后插式终端和前插式终端安装；
S4，将导体中压电缆与变压器连接。本发明中，大截面的导体中压电缆的处理方式与三芯导体中压电缆相同，在安装连接的过程中，注意进行清理。
本发明的有益效果是：
本发明提供的风力发电机塔筒内不同截面中压电缆连接组件以及连接方法，有效解决了不同截面电缆绝缘过渡问题，并且可以大幅降低不同截面中压电缆现场安装难度，适合快速安装。
附图说明
图1是本发明实施例的剖面图；
图2是本发明实施例中前插式终端和后插式终端的连接示意图；
图3是本发明实施例中三芯铜导体中压电缆的截面示意图；
其中，10、地线 11、后插式终端 12、指套 13、三芯导体中压电缆 14、前插式终端15、导体中压电缆 16、冷缩终端 17、铜铝过渡端子 18、导电杆 19、应力锥 20、双头螺栓21、六角螺丝 22、绝缘塞头 23、单芯电缆 24、铜端子 25、金属导体 26、导体屏蔽 27、绝缘层 28、绝缘屏蔽 29、地线芯金属导体 30、半导电屏蔽层 31、聚氯乙烯护套。
具体实施方式
实施例：
本实施例提出一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接组件，参考图1和图2，主要包括大截面的导体中压电缆15以及小截面的三芯导体中压电缆13，大截面的导体中压电缆15的两端分别与冷缩终端16以及导体中压电缆的后插式终端11连接，三芯导体中压电缆13包括三根单芯电缆23以及三根地线，三根单芯电缆23的三个线芯通过指套12分离，三根单芯电缆23的两端分别与前插式终端14和三芯导体中压电缆的后插式终端11连接，导体中压电缆的后插式终端11连接于前插式终端14。在本实施例中，大截面的导体中压电缆15采用铝合金导体中压电缆，小截面的三芯导体中压电缆13采用三芯铜导体中压电缆，其中三芯铜导体中压电缆中单芯电缆截面积为185mm2，铝合金导体中压电缆中单芯电缆截面积为240mm2。
参考图2，前插式终端14包括应力锥19、端子以及导电杆18，应力锥19的一侧与端子的一侧连接，应力锥19的另一侧与单芯电缆23的一端连接，端子的端面与应力锥19套管端面平行，端子的另一侧与导电杆18连接，端子与导电杆18垂直，导电杆18穿过双头螺栓20并通过六角螺丝21固定。在本实施例中，前插式终端14的端子具体采用铜端子24，为配合铜制的单芯电缆，而在后插式终端11中的端子为铜铝过渡端子17。本发明中，应力锥和单芯电缆的绝缘层连接，端子与单芯电缆的金属导体连接。
此外，前插式终端14还包括绝缘塞头22和卡槽，绝缘塞头22与前插式终端14的下方卡接，所述卡槽设置在前插式终端14的上方。本发明中，将后插式终端推入前插式终端，拧入六角螺丝，并用T型套筒扳手拧紧，随后将绝缘塞头推入后插式终端，并用扳手进行拧紧。
前插式终端14电连接于大截面的导体中压电缆的后插式终端11，后插式终端11包括卡扣，卡扣设在后插式终端11的下方，后插式终端11的其他结构与前插式终端14相同。在本发明中，前插式终端与后插式终端的连接配合快速。
参考图3，单芯电缆23依次包括最内层的金属导体25、导体屏蔽26，绝缘层27和绝缘屏蔽28，金属导体25的外层设置有导体屏蔽26，导体屏蔽26的外层设置有绝缘层27，绝缘层27的外层设置有绝缘屏蔽28。本发明中，聚氯乙烯护套31内部还包括有地线10，地线10包括有地线芯金属导体29和半导电屏蔽层30，半导电屏蔽层30挤包在地线芯金属导体29的外部。导体屏蔽26挤包在每个单芯电缆23的金属导体25外部，绝缘层27挤包在每个单芯电缆23的导体屏蔽26外部，绝缘屏蔽28挤包在每个单芯电缆23的绝缘层27外部。其中绝缘层厚度为4.5mm或3.4mm，采用乙丙橡胶材料。
本发明的端子和导体中压电缆或三芯导体中压电缆中的金属导体的材质相同。冷缩终端的材质为乙丙橡胶。本发明中，端子与导体中压电缆或三芯导体中压电缆中的金属导体的截面也要相互适应，利于更好配合。本发明中的大截面的导体中压电缆通过冷缩终端与变压器连接。
本发明中，导体中压电缆的截面比三芯导体中压电缆中的单芯电缆的截面大，两者的金属导体并不相同，在三芯导体中压电缆中的每根单芯电缆的两侧设置有前插式终端和三芯导体中压电缆的后插式终端，其中，首先应力锥与单芯电缆的绝缘层连接，随后带有应力锥的单芯电缆的金属导体与端子压接，压接完成后与导电杆连接，导电杆贯穿于后插式终端和前插式终端，使后插式终端和前插式终端电导通，同时使用卡槽卡扣以及螺丝的方式将两者固定连接，配合更加稳定；本发明的中压电缆连接组件以及连接方法，大幅降低不同截面中压电缆现场安装难度，适合快速安装。
本发明还提出一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接方法，采用上述的一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接组件，主要包括以下多个步骤：
步骤S1，将三芯导体中压电缆端部进行处理；具体的，将三芯铜导体中压电缆13两端分别剥离800mm的聚氯乙烯护套31，在单芯电缆23上缠绕镀锡铜丝编织带，作为裸露线芯的屏蔽层，并通过铜编织线向下引出，镀锡铜丝外热缩绝缘护套；指套12套入单芯电缆23三叉根部，指套用火均匀烘烤，至完全收缩于电缆分叉处；随后将单芯电缆23端部剥去165mm的绝缘屏蔽28，不要破坏材料为乙丙橡胶的绝缘层27，单芯电缆23端部又剥去60mm绝缘层27，将绝缘层27断口处和绝缘屏蔽28断口处进行45°倒斜角处理；从单芯电缆23顶部255mm处开始，在镀锡铜丝编织层、绝缘屏蔽28上搭接绕包宽度为60mm的两层半导电带，即完成处理过程。
步骤S2，将三芯导体中压电缆的单芯电缆加装前插式终端；具体的，参考图2，在完成步骤S1的处理过程之后，使单芯电缆与前插式终端连接；为了均化端部电场分布，在距电缆顶部185mm处安装应力锥19；安装之前应用砂纸和清洁纸清洁绝缘层，去除绝缘层表面杂质；确认绝缘层表面清洁后，在绝缘层表面和应力锥19内层均匀抹上硅油膏，将应力锥19推入单芯电缆23，直到应力锥19端部到达单芯电缆185mm处，应力锥19与单芯电缆23的绝缘层完成连接；为了防止雨水浸入，在距单芯电缆端部265mm处以半搭接方式包饶两层自融性防水胶带，宽度100mm；使金属导体25压接端子24，压接时保持端子24的端面与应力锥19套管端面平行；从压接端子标志线处开始压接，每压一道后，将压接工具旋转90°，压接下一道，压接端子后，清洁端子及应力锥表面，将带有应力锥的单芯电缆推入前插终端，以备与导电杆安装连接。
步骤S3，将导体中压电缆的后插式终端和前插式终端安装；具体的，使用活动扳手将导电杆18拧入前插式中压终端14中的双头螺栓20，安装扭矩约50N•m，后插式终端11与导体中压电缆15的安装步骤同前插式终端14与三芯导体中压电缆的单芯电缆23的安装步骤，其中后插式终端11中的端子为铜铝过渡端子17。用清洁纸清洁后插式终端11表面，待清洁剂挥发后，再均匀涂抹硅油膏，将后插式终端11推入前插式终端14，拧入六角螺丝21，并用T型套筒扳手，以50N•m的力矩拧紧；用清洁巾清洁绝缘塞头22和后插式终端11的上方，待清洁剂挥发后，再均匀涂抹硅油膏；将绝缘塞头22推入后插式终端11，用活动扳手，以40N•m的力矩拧紧绝缘塞头22；前插式终端14的绝缘塞头安装方式与此相同。
步骤S4，将导体中压电缆与变压器连接；具体的，导体中压电缆15与变压器连接选择冷缩终端16，其中，导体中压电缆15采用铝合金导体中压电缆，铝合金导体中压电缆与电缆附件采用热缩工艺连接时，需要采用热风枪对热缩管加热，消除热缩管与铝合金导体中压电缆之间的缝隙。但在现场安装过程中，热风枪需要额外电源，工序较为繁琐，并且不同的安装人员对热缩管的热缩部位角度都有差异，会对电缆终端的稳定性产生影响。而冷缩终端16为乙丙橡胶弹性材料，采用冷缩工艺就可以消除附件与电缆之间的缝隙，操作简单，对安装人员无特殊要求，适合现场快速安装使用。
上述实施例是对本发明的进一步阐述和说明，以便于理解，并不是对本发明的任何限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接组件，其特征在于，包括大截面的导体中压电缆和小截面的三芯导体中压电缆，大截面的导体中压电缆的两端分别连接有冷缩终端和导体中压电缆的后插式终端，三芯导体中压电缆包括三根单芯电缆和三根地线，三根单芯电缆的三个线芯通过指套分离，三根单芯电缆的两端分别连接有前插式终端和三芯导体中压电缆的后插式终端；导体中压电缆的后插式终端与前插式终端连接，具体为卡接；
前插式终端包括应力锥，应力锥的一侧连接于端子的一侧，应力锥的另一侧连接于单芯电缆的一端；
端子的端面与应力锥套管端面平行，端子的另一侧连接导电杆，端子与导电杆垂直，导电杆穿过双头螺栓并通过六角螺丝固定；
前插式终端与大截面的导体中压电缆的后插式终端电连接，大截面的导体中压电缆的后插式终端包括卡扣，卡扣设置在后插式终端的下方，后插式终端的其他结构与前插式终端相同。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接组件，其特征在于，所述前插式终端还包括绝缘塞头和卡槽，所述绝缘塞头卡接于前插式终端的下方，所述卡槽设置在前插式终端的上方。
3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接组件，其特征在于，所述单芯电缆包括最内层的金属导体，所述金属导体的外层设有导体屏蔽，所述导体屏蔽的外层设有绝缘层，所述绝缘层的外层设有绝缘屏蔽。
4.根据权利要求1所述的一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接组件，其特征在于，所述端子与导体中压电缆或三芯导体中压电缆中的金属导体的材质相同。
5.根据权利要求1所述的一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接组件，其特征在于，所述冷缩终端的材质为乙丙橡胶。
6.一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接组件的连接方法，采用于权利要求1-5任一项所述的一种风力发电机组塔筒内10kV中压电缆连接组件，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将三芯导体中压电缆端部进行处理；
S2，将三芯导体中压电缆的单芯电缆加装前插式终端；
S3，将大截面的导体中压电缆的后插式终端和前插式终端安装；
S4，将大截面的导体中压电缆与变压器连接。
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