CN116388108A - 一种组合式高压电极、橡胶预制套管和高压电缆接头结构 - Google Patents
一种组合式高压电极、橡胶预制套管和高压电缆接头结构 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种组合式高压电极、橡胶预制套管和高压电缆接头结构，所述组合式高压电极（1）由若干个导电橡胶管单元（2）相互连接组成，单个所述导电橡胶管单元无纵向合模缝。本发明采用无纵向合模缝模具制备多个导电橡胶管单元，然后组装后形成组合式高压电极。可以根据实际需要调整导电橡胶管单元的个数以得到所需要长度的组合式高压电极，从而有效保证组合式高压电极的长度大于连接两段电缆导体的加长型金属连接管，形成法拉第笼效应，以满足电缆大距离开断情况的修复要求。
Description
技术领域
本发明涉及高压电缆中间接头设计技术领域，特别是涉及一种应用于电缆故障修复的组合式高压电极、橡胶预制套管和高压电缆接头结构。
背景技术
当高压电缆在运行中出现绝缘击穿故障时，故障电流使得击穿点处的电缆导体迅速升温熔化，从而造成电缆导体出现开断及少量缺失。电缆导体故障开断后，如果重新处理过的两段电缆导体的间距较大，且通过牵拉也无法缩小到常规电缆接头橡胶预制件的使用条件时，则无法用单只常规电缆接头对故障电缆进行修复。造成前述常规电缆接头橡胶预制件无法使用的具体原因为：其内部半导电橡胶高压电极的长度，短于连接两段电缆导体的加长型金属连接管，无法形成法拉第笼效应。
现有技术中，为了解决前述问题，通常采用两只常规电缆接头、另外增加一段短电缆来对故障电缆加以修复。这样的弊端就是增加了修复成本；此外，如果故障位置的空间尺寸受限，不能在开断点安装两只电缆接头的话，也很难用此种方式对故障电缆加以修复。
为了进一步解决上述问题，需要将前述半导电橡胶高压电极的长度加大，使其能适当长于连接两段电缆导体的加长型金属连接管，从而形成法拉第笼效应。为了保证表面电场分布得更均匀，前述半导电橡胶高压电极的表面不宜有纵向合模缝形成的飞边残留，所以其加工成型模具需要设计成无纵向合模缝的结构。而在故障导致电缆导体有较大距离开断的情况时，如果需要电缆接头橡胶预制件有足够长的半导电橡胶高压电极，则无法通过现有无纵向合模缝模具技术将半导电橡胶高压电极加工成型。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种组合式高压电极、橡胶预制套管和高压电缆接头结构，用于解决现有电缆接头橡胶预制件内部半导电橡胶高压电极长度较短，无法满足电缆大距离开断情况的修复要求的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种组合式高压电极，所述组合式高压电极由若干个导电橡胶管单元相互连接组成，单个所述导电橡胶管单元无纵向合模缝。
在高压电缆用高压电极加工领域中，多采用一体式高压电极，但是现有的高压电极的长度，短于连接两段电缆导体的加长型金属连接管，无法形成法拉第笼效应，早期高压电极的制备是通过上模、下模及平放于上下模之间的模芯实现的，但是该制备方式制得的高压电极会产生纵向合模缝，导致高压电极表面电场分布不均匀。为了避免高压电极产生纵向合模缝，需要更换无纵向合模缝模具压制成型，制得高压电极的合模缝在端面，以使其表面不会残留纵向的飞边，优化其表面电场分布。但是该无纵向合模缝模具无法像前述高压电极的早期制备模具一样制备长度较长的高压电极，因此，本申请通过采用无纵向合模缝模具制备多个导电橡胶管单元，然后组装后形成组合式高压电极。所述导电橡胶管单元的个数不少于两个，可以根据实际需要调整导电橡胶管单元的个数以得到所需要长度的组合式高压电极。同一额定电压等级下，所述组合式高压电极的长度大于常规高压电极的长度。例如：以35kV电力电缆的应用为例，本申请的组合式高压电极的长度可以为410mm；常规一体式高压电极的长度为210mm。
优选地，所述导电橡胶管单元采用无纵向合模缝模具加工制得。
优选地，相邻两个所述导电橡胶管单元插接或粘接固定；相邻两个所述导电橡胶管单元插接后也可以通过室温硫化液体硅橡胶或者其他具有粘接功能的材料进行粘接，从而形成组合式高压电极整体结构。
优选地，相邻两个所述导电橡胶管单元采用台阶式插接或粘接固定，相邻两个导电橡胶管单元之间的粘接需牢固，粘接位置的机械性能（如拉伸强度、断裂伸长率、抗撕裂强度等）应满足设计指标要求。本申请通过将相邻两个导电橡胶管单元之间的接口对接方式，做成台阶式插接配合，以扩大粘接处的接触面积，增强粘接效果，提高稳固性。所述导电橡胶管单元的局部形状允许有所不同。
本发明还提供一种包含上述组合式高压电极的橡胶预制套管，同一额定电压等级下，本申请的橡胶预制套管的长度大于常规橡胶预制套管的长度。例如：以35kV电力电缆的应用为例，本申请的橡胶预制套管的长度可以为700mm；常规橡胶预制套管的长度为500mm。所述橡胶预制套管所采用的橡胶材质应当可以承受比较长期（比如6~12个月）预扩张状态的储存，而不发生开裂、内径也不会发生较大的永久变形。
优选地，所述橡胶预制套管的两端内侧分别嵌设有第一应力锥和第二应力锥，所述组合式高压电极设于第一应力锥和第二应力锥之间。
优选地，所述橡胶预制套管包括内绝缘橡胶层和外半导电材料层，所述组合式高压电极、第一应力锥和第二应力锥设于内绝缘橡胶层内；所述外半导电材料层的长度小于内部绝缘橡胶层的长度，且两者中线共线。
本发明还提供一种包含上述橡胶预制套管的高压电缆接头结构。
本申请的高压电缆接头结构通过采用包含组合式高压电极的橡胶预制套管，可以根据实际需要调整导电橡胶管单元的个数以得到所需要长度的组合式高压电极，从而有效保证组合式高压电极的长度大于连接两段电缆导体的加长型金属连接管，形成法拉第笼效应，以满足电缆大距离开断情况的修复要求。本申请的高压电缆接头结构，可应用于电缆故障修复。当高压电缆在运行中出现绝缘击穿故障时，故障电流使得击穿点处的电缆导体迅速升温熔化，从而造成电缆导体出现开断及一定缺失。电缆导体故障开断后，如果重新处理过的两段电缆导体的间距较大，且通过牵拉也无法缩小到常规电缆接头橡胶预制件的使用条件时，则可以使用本申请的加长型高压电缆接头。
优选地，所述高压电缆接头结构包括加长型导体连接管，所述橡胶预制套管套接于加长型导体连接管外，所述橡胶预制套管内设有组合式高压电极，所述组合式高压电极的长度大于橡胶预制套管的长度。同一额定电压等级下，本申请的加长型导体连接管的长度大于常规导体连接管的长度。例如：以35kV电力电缆的应用为例，本申请的加长型导体连接管的长度为340mm；常规导体连接管的长度为140mm。
优选地，所述高压电缆接头结构用于连接绝缘击穿故障导致断裂的第一高压电缆和第二高压电缆，所述第一高压电缆包括第一电缆导体和包覆在第一电缆导体外的第一绝缘层，所述第二高压电缆包括第二电缆导体和包覆在第二电缆导体外的第二绝缘层；所述加长型导体连接管的一端与第一电缆导体连接，另一端与第二电缆导体连接，所述第一应力锥的伸出端搭接于第一绝缘层的外半导电层，所述第二应力锥的伸出端搭接于第二绝缘层的外半导电层。加长型金属连接管与第一电缆导体和第二电缆导体之间的稳固连接，可以通过液压钳和压模配合把加长型金属连接管压缩固定在第一电缆导体和第二电缆导体之外。
优选地，所述加长型导体连接管外壁设有导电材料层，所述导电材料层的外径与第一绝缘层和第二绝缘层的外径相同，如果加长型金属连接管的外径与第一高压电缆和第二高压电缆的绝缘外径之间的落差较大，以至于橡胶预制套管在安装就位后，其内部组合式高压电极无法与加长型金属连接管的外圆柱面保持有效电气接触，本申请通过在加长型金属连接管的外部增加导电性材料或结构（比如绕包半导电自粘带、安装金属屏蔽罩等）。前述导电性材料或结构（比如绕包的半导电自粘带、安装的金属屏蔽罩等）的外径应与相邻电缆绝缘的外径相同或接近，以确保加长型导体连接管与组合式高压电极形成有效的电气接触。
更优选地，所述导电材料层为半导电自粘带或金属屏蔽罩。
优选的，所述高压电缆接头结构可应用于包括如下额定电压等级的绝缘击穿故障导致断裂的第一高压电缆和第二高压电缆：6kV、10kV、15kV、30kV、35kV、66kV、110kV、220kV和500kV。
本发明还提供一种高压电缆接头结构的安装方法，先把橡胶预制套管用适当设备（如扩张机）和适当工艺扩张开，在内孔里预留可拆除的支撑管；安装时，把预扩张的橡胶预制套管套装在处理好的电缆外表面，利用加长型金属连接管把第一电缆导体和第二电缆导体稳固连接后，在第一高压电缆、第二高压电缆和加长型金属连接管外部涂抹润滑用的绝缘硅脂，把预扩张的橡胶预制套管放置在其目标安装位置，再用适当方法拆除预留在其内部的支撑管，使橡胶预制套管收缩后固定停留在目标安装位置。
前述预扩张的橡胶预制套管经过长期储存，可能会发生开裂，其内径势必也会产生一定永久变形。当内径的永久变形量足够大时，其被安装收缩就位后无法在电缆表面产生足够的界面压力，这就会影响整个高压电缆接头结构的电气稳定性。因此，优选地，所述橡胶预制套管的橡胶材质应当可以承受比较长期（比如6~12个月）预扩张状态的储存，而不发生开裂、内径也不会发生较大的永久变形。
如上所述，本发明的组合式高压电极、橡胶预制套管和高压电缆接头结构，具有以下有益效果：采用无纵向合模缝模具制备多个导电橡胶管单元，然后组装后形成组合式高压电极。可以根据实际需要调整导电橡胶管单元的个数以得到所需要长度的组合式高压电极，从而有效保证组合式高压电极的长度大于连接两段电缆导体的加长型金属连接管，形成法拉第笼效应，以满足电缆大距离开断情况的修复要求。
附图说明
图1显示为实施例1的组合式高压电极的结构示意图之一。
图2显示为图1的分解结构示意图。
图3显示为实施例1的橡胶预制套管的结构示意图之一。
图4显示为图3的剖面结构示意图。
图5显示为对比例1的橡胶预制套管的剖面结构示意图。
图6显示为加长型导体连接管和第一电缆导体和第二电缆导体的分解结构示意图。
图7显示为高压电缆接头结构的剖示图。
图8显示为高压电缆接头结构的装配流程示意图。
附图标号说明：1.组合式高压电极；2.导电橡胶管单元；3.橡胶预制套管；4.第一应力锥，5.第二应力锥；6.内绝缘橡胶层；7.外半导电材料层；8.加长型导体连接管；9.第一高压电缆；10.第二高压电缆；11.第一电缆导体；12.第一绝缘层；13.第二电缆导体；14.第二绝缘层；15.一体式高压电极；16.支撑管。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例1
如图1所示，本申请实施例提供了一种组合式高压电极，所述组合式高压电极1由3个导电橡胶管单元2相互连接组成，单个所述导电橡胶管单元无纵向合模缝。如图2所示，相邻两个所述导电橡胶管单元采用台阶式插接固定，插接缝采用室温硫化液体硅橡胶材料进行粘接，形成组合式高压电极整体结构。
如图3所示，本申请实施例还提供了一种包含上述组合式高压电极的橡胶预制套管，如图4所示，所述橡胶预制套管的两端内侧分别嵌设有第一应力锥4和第二应力锥5，所述组合式高压电极设于第一应力锥和第二应力锥之间，所述橡胶预制套管包括内绝缘橡胶层6和外半导电材料层7，所述组合式高压电极、第一应力锥和第二应力锥设于内绝缘橡胶层内；所述外半导电材料层的长度小于内部绝缘橡胶层的长度，且两者中线共线。所述橡胶预制套管的橡胶材质采用承受比较长期比如6~12个月预扩张状态的储存，而不发生开裂、内径也不会发生较大的永久变形。
如图6和图7所示，本申请实施例还提供了一种包含上述橡胶预制套管的高压电缆接头结构，所述高压电缆接头结构用于连接绝缘击穿故障导致断裂的第一高压电缆9和第二高压电缆10，所述第一高压电缆包括第一电缆导体11和包覆在第一电缆导体外的第一绝缘层12，所述第二高压电缆包括第二电缆导体13和包覆在第二电缆导体外的第二绝缘层14；所述高压电缆接头结构包括加长型导体连接管8，所述橡胶预制套管套接于加长型导体连接管外，所述橡胶预制套管内设有组合式高压电极，所述组合式高压电极的长度大于橡胶预制套管的长度。所述加长型导体连接管的一端与第一电缆导体连接，另一端与第二电缆导体连接，所述第一应力锥的伸出端搭接于第一绝缘层的外半导电层，所述第二应力锥的伸出端搭接于第二绝缘层的外半导电层。所述加长型导体连接管外壁设有导电材料层，所述导电材料层的外径与第一绝缘层和第二绝缘层的外径相同。
以35kV电力电缆的应用为例，本实施例中所述橡胶预制套管的长度为700mm；所述组合式高压电极的长度为410mm；所述加长型导体连接管的长度为340mm。
本申请实施例还提供一种高压电缆接头结构的安装方法，如图8所示，先把橡胶预制套管用适当设备如扩张机和适当工艺扩张开，在内孔里预留可拆除的支撑管16；安装时，把预扩张的橡胶预制套管套装在处理好的电缆外表面，利用加长型导体连接管把第一电缆导体和第二电缆导体稳固连接后，在第一高压电缆、第二高压电缆和加长型导体连接管外部涂抹润滑用的绝缘硅脂，把预扩张的橡胶预制套管放置在其目标安装位置，再用适当方法拆除预留在其内部的支撑管，使橡胶预制套管收缩后固定停留在目标安装位置。
对比例
该对比例与实施例1的区别在于，金属连接管、橡胶预制套管和高压电极的长度不同，且高压电极采用一体式高压电极15。
本对比例提供一种高压电缆接头结构，包括金属连接管和套接在金属连接管外的橡胶预制套管，如图5所示，所述橡胶预制套管的两端内侧分别嵌设有第一应力锥4和第二应力锥5，所述一体式高压电极15设于第一应力锥和第二应力锥之间，所述橡胶预制套管包括内绝缘橡胶层6和外半导电材料层7，所述一体式高压电极15、第一应力锥和第二应力锥设于内绝缘橡胶层内；所述外半导电材料层的长度小于内部绝缘橡胶层的长度，且两者中线共线。
以35kV电力电缆的应用为例，本对比例的橡胶预制套管的长度为500mm；一体式高压电极的长度为210mm；金属连接管的长度为140mm。
本对比例的高压电缆接头结构在应用于连接绝缘击穿故障导致断裂产生的第一高压电缆和第二高压电缆时，需要将长度为140mm的金属连接管更换为加长型金属连接管340mm，但是其内部一体式高压电极的长度为210mm，短于连接两段电缆导体的加长型金属连接管340mm，无法形成法拉第笼效应，无法用该对比例的单只高压电缆接头结构对故障电缆进行修复。
以上的实施例是为了说明本发明公开的实施方案，并不能理解为对本发明的限制。此外，本文所列出的各种修改以及发明中方法、组合物的变化，在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本领域内的技术人员来说是显而易见的。虽然已结合本发明的多种具体优选实施例对本发明进行了具体的描述，但应当理解，本发明不应仅限于这些具体实施例。事实上，各种如上所述的对本领域内的技术人员来说显而易见的修改来获取发明都应包括在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种组合式高压电极，其特征在于，所述组合式高压电极（1）由若干个导电橡胶管单元（2）相互连接组成，单个所述导电橡胶管单元无纵向合模缝。
2.根据权利要求1所述的组合式高压电极，其特征在于：相邻两个所述导电橡胶管单元插接或粘接固定。
3.根据权利要求1所述的组合式高压电极，其特征在于：相邻两个所述导电橡胶管单元采用台阶式插接或粘接固定。
4.一种包含如权利要求1~3任一项所述的组合式高压电极的橡胶预制套管（3）。
5.根据权利要求4所述的橡胶预制套管，其特征在于：所述橡胶预制套管的两端内侧分别嵌设有第一应力锥（4）和第二应力锥（5），所述组合式高压电极设于第一应力锥和第二应力锥之间。
6.根据权利要求5所述的橡胶预制套管，其特征在于：所述橡胶预制套管包括内绝缘橡胶层（6）和外半导电材料层（7），所述组合式高压电极、第一应力锥和第二应力锥设于内绝缘橡胶层内；所述外半导电材料层的长度小于内部绝缘橡胶层的长度，且两者中线共线。
7.一种包含如权利要求6所述的橡胶预制套管的高压电缆接头结构。
8.根据权利要求7所述的高压电缆接头结构，其特征在于：所述高压电缆接头结构包括加长型导体连接管（8），所述橡胶预制套管套接于加长型导体连接管外，所述橡胶预制套管内设有如权利要求1~3任一项所述的组合式高压电极，所述组合式高压电极的长度大于橡胶预制套管的长度。
9.根据权利要求8所述的高压电缆接头结构，其特征在于：所述高压电缆接头结构用于连接绝缘击穿故障导致断裂的第一高压电缆（9）和第二高压电缆（10），所述第一高压电缆包括第一电缆导体（11）和包覆在第一电缆导体外的第一绝缘层（12），所述第二高压电缆包括第二电缆导体（13）和包覆在第二电缆导体外的第二绝缘层（14）；所述加长型导体连接管的一端与第一电缆导体连接，另一端与第二电缆导体连接，所述第一应力锥的伸出端搭接于第一绝缘层的外半导电层，所述第二应力锥的伸出端搭接于第二绝缘层的外半导电层。
10.根据权利要求9所述的高压电缆接头结构，其特征在于：所述加长型导体连接管外壁设有导电材料层，所述导电材料层的外径与第一绝缘层和第二绝缘层的外径相同。
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|---|---|---|---|---|
| CN117438830A (zh) * | 2023-10-23 | 2024-01-23 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 一种加长型110kV接头 |
| CN118523241A (zh) * | 2024-07-19 | 2024-08-20 | 上海永锦电气技术股份有限公司 | 一种连接稳定的可控抗谐波电缆接头及实现方法 |
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2023
- 2023-03-29 CN CN202310322895.XA patent/CN116388108A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117438830A (zh) * | 2023-10-23 | 2024-01-23 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 一种加长型110kV接头 |
| CN118523241A (zh) * | 2024-07-19 | 2024-08-20 | 上海永锦电气技术股份有限公司 | 一种连接稳定的可控抗谐波电缆接头及实现方法 |
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