CN209592589U - 一种电力电缆的磁脉冲快速连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电力电缆的磁脉冲快速连接装置，包括连接部、支撑部和脉冲发生器，所述连接部整体为圆筒形，包括集磁器和装配在其外径的线圈；所述集磁器和线圈采用分体式构造，将所述连接部分为上、下两部分，所述连接部的下部分装配在所述支撑部上，在所述连接部上部分与所述连接部下部分的结合处配置有紧固组件；所述线圈电连接于磁脉冲发生器；待连接的两股电力电缆连接处的内部线芯置于一连接管内，所述连接管置于所述连接部的上、下两部分之间。由于采用剖分式构造，能够满足长电缆不便于轴向拆卸线圈的现场施工要求。

Description

一种电力电缆的磁脉冲快速连接装置

技术领域

本实用新型涉及金属加工技术领域，特别是一种电力电缆的磁脉冲快速连接装置。

背景技术

由于施工布线和电力电缆供货长度限制等因素，电力系统输变电工程的电缆施工中必须使用电缆中间头进行连接。此外电力电缆因意外情况发生断裂时也需要中间接头来连接。目前电力电缆的中间接头普遍使用手工机械压接方法，即采用压接钳对套在电缆线芯外的连接管施加机械压紧力，形成若干“点压”或“围压”连接。尽管该工艺操作简便，但存在以下缺点和隐患：一是压紧力不均匀或压不实，容易造成接触不良、接触电阻大；二是因过分压接造成压坑变形过大导致接头连接强度降低；三是压接时操作不当造成接头局部损伤，导致工作中接头局部尖端放电或接头局部氧化或电化学腐蚀。

针对电缆机械压接工艺的诸多问题，人们还实用新型了电缆中间接头放热焊接工艺，其优点是操作简单，无需外接施工电源，焊接部位是分子连接，接触电阻小。缺点是会产生高温，有金属颗粒逸出，对施工人员身体健康不利。

但上述方案在实施中需要克服的主要困难在于线圈和集磁器的装拆问题。传统的螺线管线圈和管件成形集磁器都是整体式，成形或连接后工件只能沿轴向抽出，这对于很长的电缆来说很难操作，特别是对于一些需要现场连接电缆的施工来说，电缆连接后根本不允许沿轴向抽出螺线管线圈和集磁器。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电力电缆的磁脉冲快速连接装置，包括连接部、支撑部和脉冲发生器，所述连接部整体为圆筒形，包括集磁器和装配在其外径的线圈；

所述集磁器和线圈采用分体式构造，将所述连接部分为上、下两部分，所述连接部的下部分装配在所述支撑部上，在所述连接部上部分与所述连接部下部分的结合处配置有紧固组件；

所述线圈电连接于磁脉冲发生器；

待连接的两股电力电缆连接处的内部线芯置于一连接管内，所述连接管置于所述连接部的上、下两部分之间。

由上，基于磁脉冲发生器产生的脉冲电流流经线圈时，产生第一电磁场，第一电磁场的电磁感应会在集磁器上感应出涡流，所述涡流产生的第二电磁场与所述第一电磁场在集磁器内孔环面与连接管之间因叠加而形成局部强磁场，该局部强磁场产生的强磁场力使连接管发生高速缩径变形和运动，使连接管内壁与两股带连接的电力电缆的线芯导体高速碰撞，形成高强度的连接点。由于采用剖分式构造，能够满足长电缆不便于轴向拆卸线圈的现场施工要求。

其中，所述线圈的内孔壁设置有相对于集磁器的轴向定位筋和周向定位筋。

由上，便于线圈搭配不同内径的集磁器，以便适应不同直径电缆连接的要求。同时一个更重要的目的在于，周向定位筋使合并后的上、下部集磁器之间能够保持均匀的狭缝，从而产生均匀的磁场。

其中，在所述支撑部与连接部下部分接触的表面设置有定位凸起；

连接部下部分的线圈外侧设置有定位键槽。

由上，上述构造实现在安装过程中，所述定位键槽和所述定位凸起相配合，使连接部下部分的线圈与支撑部的结合更加平稳、牢固。

其中，所述连接管的材质与待连接的两股电力电缆内部线芯的材质一致。

由上，在对连接点的压接过程中，可以使连接管和电力电缆线芯导体更好的融为一体。

其中，所述磁脉冲发生器包括升压变压器，其次级线圈的两端分别连接至电源正、负极；

在所述升压变压器连接至正极的线路中依次串联整流元件、限流电阻和放电开关；

在所述限流电阻和放电开关的公共连接端连接电容组的一端，所述电容组的另一端连接于电源负极。

其中，所述集磁器的内孔上设置有多个大小不一的环形凹槽，在内孔的中间位置和两端位置的凹槽为大凹槽，在相邻两个大凹槽之间的凹槽为小凹槽。

由上，对待连接的两段电力电缆的线芯的中心接触位置和两端接触位置等需要强连接的连接点，采用强磁场连接以求得更好的连接效果。

其中，所述集磁器侧面上分别设置有冷却通道，冷却通道贯穿集磁器的两端面；

各所述环形凹槽中设置有螺纹，所述螺纹末端连接至所述冷却通道。

由上，热量可延螺纹流到实现快速散热。

附图说明

图1为电力电缆的磁脉冲快速连接装置的结构示意图；

图2为电力电缆的磁脉冲快速连接装置的剖面示意图；

图3(A)为连接部的下半部分与支撑部的安装构造示意图；

图3(B)为内置有两段待连接电力电缆内部线芯的连接管与连接部的下半部分的安装构造示意图；

图3(C)为连接部的上半部分与下半部分的安装构造示意图；

图4(A)为下部线圈示意图；

图4(B)为下部线圈与支撑部的安装构造示意图；

图5为磁脉冲发生器的电路原理示意图；

图6(A)为进行一次压接的效果示意图

图6(B)为进行二次压接的效果示意图；

图6(C)为进行多次压接的效果示意图；

图7为集磁器内孔上的凹槽示意图；

图8为基于电力电缆的磁脉冲快速连接装置的使用流程图。

具体实施方式

下面参见图1～图8对本实用新型所述的电力电缆的磁脉冲快速连接装置进行详细说明。

电力电缆的磁脉冲快速连接装置包括连接部、支撑部和脉冲发生器。所述支撑部作为底座，用于向连接部提供支撑。脉冲发生器用于向连接部提供电磁能量，产生高压脉冲大电流，以使连接部产生局部强磁场，从而作用于待连接的两段电力电缆，通过局部强磁场进行压接的方式实现电力电缆的快速连接。

如图1、图2所示，连接部整体为圆柱形，包括集磁器和装配在其外径的线圈。具体的，结合图3(A)～图3(C)所示，所述集磁器采用剖分式构造，即包括上部集磁器400-1和下部集磁器400-2。对应的，线圈也包括装配在上部集磁器400-1外径的上部线圈600-1和装配在下部集磁器400-2的下部线圈600-2。

上部线圈600-1和下部线圈600-2的骨架用环氧树脂等绝缘材料制作，内部是灌封的铜线圈。所述下部集磁器400-2和下部线圈600-2可拆卸的固定在支撑部200上。在一较佳的实施例中，在所述支撑部200的上表面设置有定位凸起。对应的，在下部线圈600-2的骨架外侧设置有定位键槽。上述构造实现在安装过程中，所述定位键槽和所述定位凸起相配合，从而使下部集磁器400-2和下部线圈600-2与支撑部200的结合更加平稳、牢固。

上部线圈600-1和下部线圈600-2的半圆孔空间可容纳上部集磁器400-1和下部集磁器400-2，从而构成连接部的上半部分和下半部分。二者对正贴合后采用紧固组件800连接拼合。紧固组件800包括多组螺栓、螺母和垫圈。紧固组件800用于将剖分式的连接部上半部分和下半部分连接拼合成一个整体。

在另一较佳的实施例中，上部线圈600-1和下部线圈600-2的内孔壁上有相对于集磁器的轴向定位筋和周向定位筋。如图4(A)所示为下部线圈600-2上的轴向定位筋和周向定位筋示意图，图4(B)所示为下部线圈600-2和支撑部200结合后的示意图。上部线圈600-1的轴向定位筋和周向定位筋与下部线圈的构造相同，不再赘述。上述构造使得上部线圈600-1和下部线圈600-2分别装配在上部集磁器400-1和下部集磁器400-2外经后可以加固彼此的连接，从而有了更好的稳定性。进一步的，上述构造便于上部线圈600-1和下部线圈600-2搭配不同内径的(上部、下部)集磁器，以便适应不同直径电缆连接的要求。同时一个更重要的目的在于，周向定位筋使合并后的上、下部集磁器之间能够保持均匀的狭缝，从而产生均匀的磁场。

上述磁场的产生依赖于脉冲发生器700，下部线圈600-2的铜线圈引出线从支撑部200的侧面孔穿出后电连接于磁脉冲发生器700。不难理解，还包括上部线圈600-1电连接于磁脉冲发生器700的实施例，与上述构造雷同，在此不再详述。

所述磁脉冲发生器700是电磁能量储存和释放装置，用于产生高压脉冲大电流。脉冲大电流流过下部线圈600-2和上部线圈600-1会产生第一电磁场。所述第一电磁场的电磁感应会在(上部、下部)集磁器上感应出涡流，所述涡流产生的第二电磁场与所述第一电磁场在(上部、下部)集磁器处形成局部强磁场。

如图5所示，磁脉冲发生器700包括升压变压器701，其次级线圈两端分别连接至正、负极，在连接至正极的线路中依次串联整流元件702、限流电阻703和放电开关705，在所述限流电阻703和放电开关705的公共连接端连接电容组704的一端，所述电容组704的另一端连接于负极。

整流元件702将经过升压变压器701升高后的电压变为直流电压。所述整流元件702可通过整流二极管或整流桥等器件实现。所述直流电压经过限流电阻703后，可对电容组704进行充电。如果磁脉冲发生器700的正负电极与下部线圈600-2相连，放电开关705闭合后，电容组704将释放出高压脉冲大电流。

图1中，两股待连接的电力电缆分别为100-1和100-2。一般来说，所述电力电缆包括外部绝缘层100-3和内部线芯。在连接时，将两股待连接的电力电缆的连接端去除外部绝缘层100-3，再将电力电缆内部线芯交织在一起，在内部线芯交织处配置连接管300。所述连接管300的材质与电力电缆内部线芯材质一致，即电力电缆内部线芯为铜则使用铜连接管，电力电缆内部线芯为铝则使用铝连接管。所述连接管300内径等于电力电缆内部线芯的外径。

连接过程中，将内置有两段待连接电力电缆内部线芯的连接管300置于连接部的上半部分和下半部分之间。此后将上部集磁器400-1与下部集磁器400-2对正贴合后，采用紧固组件800连接拼合。

在进行快速连接时，开启磁脉冲发生器700，使电容组704充电，达到设定电压值后闭合放电开关705，电容组704将释放出高压脉冲大电流，使(上部、下部)集磁器和(上部、下部)线圈产生局部强磁场。图6(A)～图6(C)所示分别为完成第一个压接点、完成第二个压接点和完成若干压接点的效果示意图，上述局部强磁场的磁场力使连接管300发生高速缩径变形和运动，连接管300内壁与两段待连接电力电缆内部线芯高速碰撞，形成高强度的连接点。

进一步的，所述磁脉冲发生器700发出电流的脉冲宽度以及设定电压值等放电参数可依据连接管300的材质(对应硬度)和厚度进行调整，当连接管300的材质硬度大或者厚度厚时，可增加脉冲宽度，或提高设定电压值。从而可以根据连接管的不同情况更加准确进行压接，从而实现两股电力电缆内部的线芯导体之间以及线芯导体与连接管之间均被紧密压接在一起而没有缝隙，接头连接质量更高。

更进一步的，所述上部集磁器400-1与下部集磁器400-2采用沿径向的宽度分布由外到内逐渐变小的锥形构造，宽度最窄处称为集磁器的内孔。这种构造是为了把磁通转移到集磁器内孔与连接管300之间的间隙，以便集中磁场能量，获得最大成形力。所述集磁器可选材质为紫铜、黄铜或铝。

如图7所示，在另一较佳的实施例中，上部集磁器400-1与下部集磁器400-2的内孔上设置有多个凹槽401，各凹槽401为环形凹槽。其作用在于可以使感应电流多次流动叠加，进而达到感应磁场叠加。并且附加带来的效果在于，凹槽的设置会起到散热作用。较佳的，所述凹槽的大小不一，例如，在中间位置和两端位置的凹槽较大，称为大凹槽，在相邻两个大凹槽之间的凹槽较小，称为小凹槽。这样设置的优异效果在于，对待连接的两段电力电缆的线芯的中心接触位置和两端接触位置等需要强连接的连接点，采用强磁场连接以求得更好的连接效果。

更进一步的改进在于，在所述上部集磁器400-1与下部集磁器400-2锥形构造的侧面上分别设置有冷却通道，冷却通道贯穿(上部、下部)集磁器的两端面，冷却通道的设置为了可以加速散热。与之对应的改进在于，在前述各凹槽的表面中设置有螺纹，所述螺纹末端连接至冷却通道。由此热量可延螺纹流到实现快速散热。

如图8所示为基于电力电缆的磁脉冲快速连接装置的使用流程图，包括以下步骤：

S801：将待连接的两股电力电缆进行预处理。

在对待连接的两股电力电缆进行连接前，需要预处理的步骤，至少包括将电力电缆的外部绝缘层100-3剥离以露出其内部线芯。对连接管300内壁和待连接的两股电力电缆的内部线芯进行油污、氧化膜清除以及涂抹导电膏等处理，然后将待连接的两股电力电缆的内部线芯分别插入连接管300的内腔，较佳的，在连接管300的内腔中将待连接的两股电力电缆相互拆绕以增加二者的接触面积。

S802：将待连接的两股电力电缆以及快速连接装置进行组装。

依照图3(A)～图3(C)的顺序，分别将上部线圈600-1、下部线圈600-2与装配在上部集磁器400-1、下部集磁器400-2的外径，从而构成连接部的上半部分和下半部分。所述下半部分安装固定在支撑部200上，下部线圈600-2的铜线圈引出线从支撑部200的侧面孔穿出，以形成图3(A)所示的结构。

将内置有两段待连接电力电缆内部线芯的连接管300置于下部集磁器400-2的内腔中，以形成图3(B)所示的结构。

将上部集磁器400-1与下部集磁器400-2对正贴合后，采用紧固组件800连接拼合，以形成图3(C)所示的结构。

最后，将磁脉冲发生器700的正负极连接电联将于下部线圈600-2的铜线圈引出线。

S803：对待连接的两股电力电缆进行压接。

开启磁脉冲发生器700，使电容组704充电，达到设定电压值后闭合放电开关705。当脉冲电流流经(上部、下部)线圈时，产生第一电磁场，由于第一电磁场的电磁感应会在(上部、下部)集磁器上感应出涡流，所述涡流产生的第二电磁场与所述第一电磁场在(上部、下部)集磁器内孔环面与连接管300之间因叠加而形成局部强磁场，该局部强磁场产生的强磁场力使连接管300发生高速缩径变形和运动，使连接管300内壁与两股带连接的电力电缆的线芯导体200高速碰撞，形成高强度的连接点。

较佳的，如图6(B)和图6(C)所示，根据情况可以在一根连接管3上完成多个连接点，最终完成电缆1的快速连接。其中图6(B)所示是完成第二个连接点的电缆接头，而图6(C)所示是为完成的具有若干个连接点的电缆接头。不难理解，当需要进行多个连接点进行压接时，可将连接管300置于一传输机构上，传输机构带动连接管300运动，配合脉冲电流产生的强磁场力以完成均匀的多个连接点的压接。较佳的，对于所述连接管300的移动采用匀速方式。

采用本申请所述的电力电缆的磁脉冲快速连接装置和连接方法，与传统机械压接工艺相比具有以下优势：(1)能够满足长电缆不便于轴向拆卸线圈的现场施工要求。采用剖分式构造的集磁器，可以满足不同电缆直径需要更换集磁器的要求。(2)基于强磁场力，能使连接管300均匀一致地变形，接头连接强度高，连接处接触电阻很小。(3)磁脉冲成形是一种“非物理接触”的强磁场力，不会对连接管300造成额外损伤。(4)在基于连接管300和内部线芯材质、连接管300壁厚确定放电参数后，容易保证连接质量的稳定性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电力电缆的磁脉冲快速连接装置，包括连接部、支撑部(200)和脉冲发生器(700)，其特征在于，所述连接部整体为圆筒形，包括集磁器和装配在其外径的线圈；

所述集磁器和线圈采用分体式构造，将所述连接部分为上、下两部分，所述连接部的下部分装配在所述支撑部(200)上，在所述连接部上部分与所述连接部下部分的结合处配置有紧固组件(800)；

所述线圈电连接于磁脉冲发生器(700)；

待连接的两股电力电缆连接处的内部线芯置于一连接管(300)内，所述连接管(300)置于所述连接部的上、下两部分之间。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线圈的内孔壁设置有相对于集磁器的轴向定位筋和周向定位筋。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在所述支撑部(200)与连接部下部分接触的表面设置有定位凸起；

连接部下部分的线圈外侧设置有定位键槽。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接管(300)的材质与待连接的两股电力电缆内部线芯的材质一致。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁脉冲发生器(700)包括升压变压器(701)，其次级线圈的两端分别连接至电源正、负极；

在所述升压变压器(701)连接至正极的线路中依次串联整流元件(702)、限流电阻(703)和放电开关(705)；

在所述限流电阻(703)和放电开关(705)的公共连接端连接电容组(704)的一端，所述电容组(704)的另一端连接于电源负极。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述集磁器的内孔上设置有多个大小不一的环形凹槽(401)，在内孔的中间位置和两端位置的凹槽为大凹槽，在相邻两个大凹槽之间的凹槽为小凹槽。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述集磁器侧面上分别设置有冷却通道，冷却通道贯穿集磁器的两端面；

各所述环形凹槽中设置有螺纹，所述螺纹末端连接至所述冷却通道。