CN217086887U - 一种35kV铝合金电缆接头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及交联电力电缆附件领域，具体为一种35kV铝合金电缆接头，其专为地下直埋环境的潮湿、积水等复杂环境设计。该电缆接头包括熔融焊接缆芯、设置在熔融焊接缆芯外侧的金属护套、设置在与金属护套连接的触点、设置在接头内部的导热层、设置在金属护套外侧的绝缘层、设置在绝缘层外侧的屏蔽层。本实用新型能够满足直埋环境下铝合金电缆连接要求，并降低工艺难度、达到长期稳定运行的电气性能要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及交联电力电缆附件领域，具体为一种35kV铝合金电缆接头。
背景技术
根据目前的发展要求，电力行业发展要逐步实现“以铝代铜”，增加铝合金电缆的使用比重。由于铝合金电缆具备价格低廉、密度低、质量轻等优势，选择铝合金电缆将成为新能源发展的趋势。
目前直埋电缆的常规铺设方式是将其埋设在土壤中，土壤导热率低，且易形成积水、受潮等恶劣环境，因此这种直埋电缆的铺设方式对铝电缆接头的性能提出更严格要求。由于铝合金的材料特性问题，在使用过程中容易发生金属蠕变。在现场维修过程中发现电缆接头出现松动，严重情况下发生接头爆炸事故，影响电能质量安全。
在直埋电缆的实际环境中，提高铝电缆接头的可靠性、稳定性，对于输电质量安全具有重要意义，可减少因铝接头事故问题带来的损失。
在现场施工环境下，传统绕包式电缆接头制作周期长，制作工艺复杂，且故障发生原因多为制作工艺不达标。如何在保证安全质量的前提下，设计一种便于施工，缩减工作时长，同时安全可靠的电缆接头具有重要研究意义。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种35kV铝合金电缆接头。
本实用新型的技术方案如下：
一种35kV铝合金电缆接头，包括缆芯、金属护套、触点、导热层、绝缘层和屏蔽层；
所述的缆芯为熔融焊接的缆芯，将两根缆芯的端部高温熔化后进行焊接处理，形成统一整体；
所述的金属护套设置在缆芯外侧，将缆芯包裹，且缆芯与金属护套之间设有导热层；金属护套上对称设置多个螺纹孔；
所述的触点为两端开口的筒体结构，筒体内表面和外表面均设有螺纹，外表面螺纹与金属护套上的螺纹孔配合，将触点螺纹连接在金属护套上，从而进一步压紧金属护套内的缆芯；内表面螺纹用于触点的旋进和旋出；安装完成后，筒体结构的顶面与金属护套的外表面齐平，筒体结构内的空间填充导热层；
所述的绝缘层设置在金属护套外侧，包裹金属护套；所述的屏蔽层设置在绝缘层外侧，完全包裹绝缘层，且与地线连接。
所述的缆芯，熔融处截面积不得低于原缆芯截面积。
所述的金属护套两端进行倒角处理，所述的触点外侧进行倒角处理。
所述的触点，为保证其机械强度和导流能力，其筒体结构的外径D1＝7-9mm，内径D2＝4-6mm，高度h＝14-18mm。
所述的金属护套直径不低于28mm，同时要求护套内外表面光滑平整；
所述的触点共四个，位置为金属护套的两端和1/4位置处，保证相邻触点间距离相等。
所述的金属护套的材质为铝合金；所述的触点的材质为铜；所述的屏蔽层的材质为铜；所述的绝缘层的材质为交联聚乙烯；所述的导热层的材料为有机硅凝胶。
本实用新型的有益效果：
(1)相较于传统工艺，可忽略两接头接触不严存在的气隙问题、以及接头处会因为蠕变产生的气隙问题。
(2)该接头具备现场施工便捷性。其避免施工中绕包接头、拼接接头的复杂繁琐环节，避免因铜触点拧动过程中造成两根铝电缆接头因发生形变而出现接触不良，存在气隙的情况，避免接触电阻的增大。
(3)该接头具备良好的载流能力。设置铜触点在保证机械强度的同时大大提升载流能力，即使发生过电流情况，接头的最大载流量仍高于电缆载流量，提高电能稳定性。
(4)该接头具备良好的散热能力。有机硅凝胶导热系数(0.56～2.8W/m·K)大于空气导热系数(0.024～0.031W/m·K)，填充的胶体减少气体的存在，散热能力增加，避免接头内部温度过高。
(5)该接头的电气性能稳定。传统电缆接头在设计过程中往往存在过多的局部放电现象，高压环境下存在的气体分子、水分子被电离产生的带电粒子撞击绝缘材料致其劣化是重要的影响因素之一。该接头的有机硅凝胶为惰性非极性材料，高压环境下也难以电离，故提升接头的绝缘性能，具备稳定的电气性能。
附图说明
图1是本实用新型的35kV铝合金电缆接头的结构示意图；
图2是本实用新型的35kV铝合金电缆接头的平面剖视图。
图中：1导热层、2金属护套、3缆芯、4触点、5绝缘层、6屏蔽层。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本实用新型的具体实施方式。
考虑本实用新型所应用的具体环境——风光电场直埋土壤环境。因此，在面对强风光作用下，需考虑研究冲击电流对电缆接头电场分布的影响以及电缆接头本身结构的合理性。在面对直埋土壤环境下，需考虑电缆接头结构的可靠性、稳定性。
图1和图2为本实用新型的35kV铝合金电缆接头的示意图，包括导热层1、金属护套2、缆芯3、触点4、绝缘层5、屏蔽层6。本实施例中，导热层1的材质选用有机硅凝胶，金属护套2的材质选用铝合金，与电缆材质一致；触点4和屏蔽层6的材质选用铜，绝缘层5的材质选用交联聚乙烯。主要分为三部分，具体说明如下：
(1)熔融缆芯部分
缆芯3在加入电缆接头之前需进行熔焊处理，提高两端缆芯的导纳，增加载流能力。同时增加电缆接头的机械稳定性，将其制作成为一根缆芯。在熔焊处理后直接将缆芯熔接点进行打磨抛光，保证表面平滑性。电缆接头应在缆芯3熔融处理前先套装在一侧电缆，在熔融处理、打磨抛光处理后再调整位置至熔融位置上，继续进行下一步处理。
熔融焊接的缆芯3，优于传统拼接接头、绕包式接头的复杂性工艺。将两根缆芯熔融焊接，直接打磨为统一整体即可。该结构特征可极大程度减小两接头之间的接触电阻。因该方式接触面积大于拼接方式的接触面积，故电缆接头可靠性有所提升。
(2)含触点的金属护套部分
金属护套2为圆柱形状设置于缆芯3的外侧，起到连接两端缆芯3，增加接头处机械性能的作用。
触点4为外径D1＝8mm，内径D2＝5mm，高度h＝16mm的铜质螺纹护套制成。用于压紧缆芯3，金属护套2通过触点4与缆芯3紧紧压接而成，减小铝材本身蠕变产生的影响；同时增大接头处电导率，增大接头的导流能力。触点4处电势分布与电缆边缘处电势分布大致相同，保证电缆接头的稳定性。
金属护套2和触点4外侧均进行倒角处理，用于均匀电缆接头处电场分布。且金属护套2和触点4的设计中免去应力锥结构的设计，保证机械强度的同时避免因应力锥产生问题带来的接头故障隐患。
所述的铝合金金属护套为圆柱形状，为均衡电场其端口处需进行倒角处理，。
导热层1填充于金属护套2与缆芯3之间，以及触点4的内部。向触点4内的气缝中填充时，先待触点4拧紧后，填充至其孔洞内，待加温至40℃固化1小时后，刮去多余的硅凝胶，使切口与接头外侧保持平整一致。导热层1填充触点4内螺纹处存在的气隙与金属护套2内部存在的气隙之中，形成复合介质散热结构。
有机硅凝胶，该材料具备较高的导热系数以及一定的流动性。填充该物质可大大减少因存在气隙产生的放电行为，减少局部放电行为，同时可增强接头的散热能力；该物质具备良好的耐候性和抗老化性。在面对地下直埋环境中可能出现的潮湿、积水环境，该结构特征可以实现阻隔水分、气体进入电缆接头内部，进而减小局部放电发生概率，保障接头的稳定运行。有机硅凝胶可自动填充因金属铝材发生蠕变所产生的气隙，避免微气隙形成，进而减小接头处导电电阻。
(3)接头处绝缘以及屏蔽部分
绝缘层5设置于金属护套部分外侧，紧紧包裹其两端部，并与原电缆良好连接。屏蔽层6设置于绝缘层外部，并与原电缆屏蔽层良好连接，同时该屏蔽层良好接地。
在直埋土壤环境下，若绝缘层因外界环境变化发生绝缘劣化，该电缆接头无论何处均保持稳定的电场，故保证该接头可靠性。
打磨抛光的工艺流程较为简便，快捷。同时光滑的缆芯可保证电场分布均匀，进而提升电缆接头使用寿命。
绝缘层5应在上述操作处理完成之后，加热固化，保证其平整度，并与原缆芯绝缘处的绝缘层5平顺贴合。屏蔽层6应在绝缘层5固化后牢固贴合在其外表面。
仿真该电缆接头电势分布云图，观察接头中间部分与边缘处电势图，可明显观察出熔融焊接缆芯相较于传统拼接缆芯电势分布更加均匀。
Claims (5)
1.一种35kV铝合金电缆接头，其特征在于，所述的35kV铝合金电缆接头包括缆芯、金属护套、触点、导热层、绝缘层和屏蔽层；
所述的缆芯为熔融焊接的缆芯，将两根缆芯的端部高温熔化后进行焊接处理，形成统一整体；
所述的金属护套设置在缆芯外侧，将缆芯包裹，且缆芯与金属护套之间设有导热层；金属护套上对称设置多个螺纹孔；
所述的触点为两端开口的筒体结构，筒体内表面和外表面均设有螺纹，外表面螺纹与金属护套上的螺纹孔配合，将触点螺纹连接在金属护套上，从而进一步压紧金属护套内的缆芯，内表面螺纹用于触点的旋进和旋出；安装完成后，筒体结构的顶面与金属护套的外表面齐平，筒体结构内的空间填充导热层；
所述的绝缘层设置在金属护套外侧，包裹金属护套；所述的屏蔽层设置在绝缘层外侧，完全包裹绝缘层，且与地线连接。
2.根据权利要求1所述的一种35kV铝合金电缆接头，其特征在于，所述的缆芯，熔融处截面积不得低于原缆芯截面积。
3.根据权利要求1或2所述的一种35kV铝合金电缆接头，其特征在于，
所述的金属护套两端进行倒角处理，所述的触点外侧进行倒角处理；
所述的触点，其筒体结构的外径D1＝7-9mm，内径D2＝4-6mm，高度h＝14-18mm；
所述的金属护套直径不低于28mm，同时要求护套内外表面光滑平整；
所述的触点共四个，位置为金属护套的两端和1/4位置处，保证相邻触点间距离相等。
4.根据权利要求1或2所述的一种35kV铝合金电缆接头，其特征在于，所述的金属护套的材质为铝合金；所述的触点的材质为铜；所述的屏蔽层的材质为铜；所述的绝缘层的材质为交联聚乙烯；所述的导热层的材料为有机硅凝胶。
5.根据权利要求3所述的一种35kV铝合金电缆接头，其特征在于，所述的金属护套的材质为铝合金；所述的触点的材质为铜；所述的屏蔽层的材质为铜；所述的绝缘层的材质为交联聚乙烯；所述的导热层的材料为有机硅凝胶。
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2022
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