專利名稱：電纜接頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電纜的接頭及其制造方法。更確切的說，本發(fā)明涉及用于高壓下帶有聚合絕緣體的電纜(包括“超電壓”電纜)接頭。
這種電纜通過一個(gè)模壓工藝被制成。接著進(jìn)行硫化(交聯(lián))熱處理和強(qiáng)制水冷工序，在其加工過程中，絕緣體中必然存在有殘余應(yīng)力。利用彈性絕緣體來連接這種電纜是最理想的，其中彈性絕緣體通過釋放其內(nèi)在的彈性(通過取出預(yù)先拉伸彈性絕緣體的支承件)或通過熱收縮方法而緊縮在電纜絕緣體上，而且，該彈性體根據(jù)電纜在工作過程中的負(fù)載變化給電纜絕緣體施加不同的力。如果這種應(yīng)力使電纜絕緣體的端部產(chǎn)生任何明顯的移動(dòng)，那么各種不同的機(jī)構(gòu)之間就可能產(chǎn)生空隙，最終可能導(dǎo)致漏電和接頭失效。
WO86／02210(=EP0199742)中公開了這樣一種技術(shù)方案在每根電纜的絕緣體的圓周表面上切出一些溝槽，而圍繞導(dǎo)體接頭區(qū)域的金屬套管上的內(nèi)部凸緣進(jìn)入這些溝槽中，從而提供一個(gè)從一根電纜的絕緣體到另一根電纜的絕緣體間的機(jī)械聯(lián)鎖。該技術(shù)方案廣泛應(yīng)用于工業(yè)上，但不能夠完全消除危險(xiǎn)，因?yàn)槠鋬H在這樣一個(gè)范圍內(nèi)有效即這些凸緣被加工成能夠有效支承在與其嚙合的各個(gè)溝槽兩側(cè)的尺寸，這不僅依賴于切削的尺寸精度，而且依賴于溝槽被切削后和套管裝配前沒有任何相對(duì)移動(dòng)，并且還依賴于導(dǎo)體連接工藝的尺寸精度和可再現(xiàn)性；實(shí)際上如果兩根電纜端部處于不同的工作狀態(tài)并在金屬套管上產(chǎn)生一相當(dāng)大的合力，那么這種連接技術(shù)可能完全失效；這種情況是一種真正的危險(xiǎn)，尤其是因?yàn)榻?jīng)常需要連接在使用時(shí)間、絕緣體成分、制造來源、熱過程(所有這些都明顯影響絕緣體中的殘余應(yīng)力)、設(shè)計(jì)的電應(yīng)力(絕緣體的厚度)、導(dǎo)體尺寸(絕緣體直徑)方面或者在其中的一個(gè)或多個(gè)方面存在不同的兩根電纜。
本發(fā)明提供一種接頭及其制造方法，這種接頭允許可能遇到的小的尺寸變化，并且絕緣體可以在連接過程的早期就被固定，如果需要，可以在截短絕緣體以露出金屬導(dǎo)體之前就被固定，而且即使絕緣端處于完全不同的工作狀態(tài)，這種接頭也非常有效。
本發(fā)明的一個(gè)方面在于提供一種位于兩電纜間的電纜接頭，其中每根電纜都包括一個(gè)由模壓成形的聚合絕緣體所圍繞的金屬導(dǎo)體，這種電纜接頭包括至少一個(gè)用相對(duì)較硬材料制成的銷，該銷穿過每根電纜的絕緣體上緊密配合的孔沿徑向延伸，并嵌入到位于絕緣體內(nèi)部的金屬導(dǎo)體內(nèi)，金屬導(dǎo)體的鄰近端對(duì)齊并通過一個(gè)導(dǎo)電接頭將其連接在一起；屏蔽裝置，在導(dǎo)電接頭及每個(gè)所述銷的整個(gè)范圍內(nèi)延伸；一個(gè)彈性絕緣體，收縮到電纜絕緣體上，以使該接頭絕緣。
本發(fā)明主要用于“一體式”的接頭，其中彈性絕緣體形成了整個(gè)接頭絕緣體，但是本發(fā)明也可應(yīng)用于組合式接頭的一些設(shè)計(jì)中，其中彈性絕緣體在組合式接頭中被用作一個(gè)電纜端部的電介質(zhì)應(yīng)力控制錐。
可用于本發(fā)明的電纜幾乎都包括一個(gè)在其內(nèi)表面連接絕緣體的半導(dǎo)體屏蔽物，一個(gè)在其外表面與其連接的絕緣屏蔽物，一個(gè)外圍的水密性護(hù)套(外套)，如果護(hù)套是絕緣的，那么就可在絕緣屏蔽物和護(hù)套之間設(shè)置一金屬屏蔽物。如果一根電纜包括不止一個(gè)導(dǎo)體(實(shí)際上通常為三芯電纜或四芯電纜)，那么所有導(dǎo)體將共用護(hù)套及金屬屏蔽物；但是這種選擇很少用在本發(fā)明主要應(yīng)用的電壓下，而且因?yàn)樗璧淖兓且环N常規(guī)的方法，因此不需要再進(jìn)行過多的說明。
絕緣屏蔽物可從接頭區(qū)域截短，也可以原狀覆蓋在彈性絕緣體上(或者利用一個(gè)形成其一部分的半導(dǎo)體外層)，也可以一個(gè)應(yīng)力錐的形式終止在接頭的每一端，以限制電介質(zhì)應(yīng)力的集中。護(hù)套(和金屬護(hù)罩，如果有的話)將被截短并以通常的方式復(fù)原。
超出導(dǎo)體接頭與銷之范圍延伸的這些屏蔽裝置最好是或者包括設(shè)置于彈性絕緣體內(nèi)(并形成其一部分)的一個(gè)半導(dǎo)體管狀插入件。
最好在電纜的兩端設(shè)置至少一對(duì)銷以保持對(duì)稱，而且使得插入銷軸所需的力彼此平衡。每根電纜端部最好設(shè)置兩對(duì)或三對(duì)銷軸。
每個(gè)銷都應(yīng)該緊密配合在設(shè)置于絕緣體上的孔內(nèi)。這些銷可以由金屬材料或非金屬材料制成，只要它們足夠硬以可靠嵌入到金屬導(dǎo)體中即可。最好是不銹鋼銷，但是如果導(dǎo)體是用鋁制成的，還可以使用鋁合金銷，如果導(dǎo)體是用銅制成的，可以使用青銅銷。在某些情況下，還可以使用僅由金屬制成徑向內(nèi)端的合成銷，其中的一種將在下面描述。這些銷可以是管狀的，但是最好是實(shí)心的。
電纜絕緣體的截短端面最好通過與較硬材料的接合而被支承。我們推薦使用一種堅(jiān)硬的樹脂材料來填充并消除電纜絕緣體范圍內(nèi)的所有間隙，但是對(duì)于端面而言，其另一種可能性是將其抵靠接頭套圈或者輔助金屬套管上的凸緣上。一金屬套管最好包圍屏蔽物內(nèi)的接頭區(qū)域(并形成其一部分)，以利于接頭區(qū)域的散熱。
最好在銷所在的位置上使一個(gè)剛性(金屬的或者非金屬的)的環(huán)形部件環(huán)繞每個(gè)電纜端部，并使該環(huán)形部件直接或間接地與銷的端部嚙合，從而克服電纜的端部向外徑向移動(dòng)的任何傾向。例如，該環(huán)形部件可以支承平頭螺釘，平頭螺釘又支承在各銷的端部；或者如果這些銷足夠長(zhǎng)，以從絕緣表面突出，而且如果需要被加工到得到足夠的尺寸精度，那么該環(huán)可以簡(jiǎn)單地被推進(jìn)以與銷直接嚙合-如果需要，環(huán)孔可以為錐形以增加徑向尺寸的公差。如上段所述的一個(gè)外圍金屬環(huán)也可以實(shí)現(xiàn)這種功能，而且還可以利用一個(gè)就地形成的樹脂體來與這些銷的端部嚙合，并且如前所述最好是用與填充其它空間相同的樹脂體。
本發(fā)明包括一種制造位于兩根電纜間的電纜接頭的方法，其中每一根電纜都包括一個(gè)被模壓成形的聚合絕緣體所圍繞的金屬導(dǎo)體，該方法包括截短電纜的端部以露出絕緣體；形成至少一個(gè)沿徑向穿過每根電纜之絕緣體延伸的孔，穿過每個(gè)這樣的孔釘入一個(gè)緊密配合的銷，直到其嵌入到位于絕緣體中的金屬導(dǎo)體內(nèi)，將金屬導(dǎo)體的相鄰端對(duì)齊并連接在一起，并設(shè)置屏蔽裝置，所述屏蔽裝置包圍導(dǎo)體接頭及每個(gè)銷延伸，一個(gè)彈性絕緣體通過收縮套裝在電纜絕緣體上以使該接頭絕緣。
下面將參照附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作出說明，其中附圖
圖1是根據(jù)本發(fā)明的電纜接頭的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的剖視圖；圖2是電纜接頭另一種變化的剖視圖。為簡(jiǎn)明起見，在每種情況下，省略了電纜和接頭的傳統(tǒng)外部部分。
在制造圖1所示的接頭時(shí)，被截短并包含有絕緣屏蔽物的電纜外部以通常方式向后剝開以露出電纜絕緣體1。在絕緣體被依次向后剝開以形成端面2之前或之后，在距端面2一短距離處或者在將要形成孔的位置上，穿過每根電纜端部的絕緣體鉆出兩對(duì)或三對(duì)孔3，這些孔可以根據(jù)具體的情況沿圓周均勻分布。通過使用一普通的液壓工具，將鈍尾不銹鋼銷4成對(duì)地插入孔3中并向里推進(jìn)，以使這些銷牢固地嵌入在各個(gè)電纜的金屬導(dǎo)體5內(nèi)，在本實(shí)施例中，銷4是由鋁制成的。銷4的外端與通過螺紋擰在各個(gè)環(huán)形金屬體7內(nèi)的各平頭螺釘6相嚙合以防止其移動(dòng)。被一管狀心軸(未示出)拉伸并支承的絕緣套管8被擰在電纜的一端上并暫時(shí)向后推入接頭區(qū)域的空隙內(nèi)，這將在后面更完整地描述。金屬導(dǎo)體5、5通過一個(gè)壓縮或焊接的套圈9連接在一起(或者通過焊接)，一個(gè)對(duì)開的金屬套管10圍繞接頭區(qū)域裝配并覆蓋銷4的區(qū)域延伸被截短的絕緣體的端部最好被刨削以在不增加直徑的前提下容納于該套管中。對(duì)開的套管10與套圈電連接(如果沒有套圈，則可以直接連接到電纜導(dǎo)體上)，并設(shè)置至少一個(gè)孔11，一種合適的流體例如可硬化的樹脂12被注入以充滿套管10內(nèi)的所有空隙?？赡苁菇^緣體端部移動(dòng)的縱向力被連接在一起的導(dǎo)體所克服，同時(shí)任何變形傾向被樹脂所吸收?，F(xiàn)在絕緣套管8對(duì)中地定位于導(dǎo)體接頭的范圍內(nèi)，通過使用任何合適的夾緊機(jī)構(gòu)抽出心軸，而使套管8緊緊套在接頭上。如果心軸是對(duì)分的，那么其各部分可被分離并回收再利用，如果心軸是無縫的，那么其將被隨意切掉并扔掉。絕緣套管8內(nèi)嵌有一個(gè)半導(dǎo)電的插入件13，這種裝配可以完全、緊密地封閉對(duì)分的金屬套管10(以及其內(nèi)的導(dǎo)體接頭和樹脂)。
接下來，以常規(guī)方法完成接頭其它部分的裝配。
在接頭的第一種變化形式中(未示出)，省去了環(huán)形件7和平頭螺釘6，被樹脂充滿的空間內(nèi)包括位于銷4頂部之上的孔3的一部分。
接頭的第二種變化形式如圖2所示，在該實(shí)施例中，未使用流體樹脂，因此就此而言，這種變化形式屬于一種“與液體無關(guān)”的選擇方案。除了以下兩個(gè)特征外，該實(shí)施例與圖1所示的接頭相同第一，銷4具有復(fù)合結(jié)構(gòu)，其包括鋁合金端部14和硬塑料體15，該硬塑料體15在與絕緣體1的預(yù)制表面平齊之后被刮削，從而直接支承在對(duì)分的套管10上，而不需要任何填充物；第二，套圈9設(shè)置有凸緣16，它緊緊抵靠在絕緣端面2上以支承該端面而防止其變形。這些凸緣有利于導(dǎo)體接頭區(qū)域的散熱，如果需要，可以為此而添加一個(gè)中心凸緣17。凸緣16(或16和17)間的空間可以用一個(gè)預(yù)先成型的金屬材料或塑料材料填充，或者用絕緣帶纏繞。
權(quán)利要求
1．一種位于兩電纜間的電纜接頭，其中每根電纜都包括一個(gè)被模壓成形的聚合絕緣體所包圍的金屬導(dǎo)體，這種電纜接頭包括至少一個(gè)用較硬材料制成的銷，所述銷通過每根電纜的絕緣體上緊密配合的孔沿徑向延伸并嵌入到位于絕緣體內(nèi)部的金屬導(dǎo)體內(nèi)，金屬導(dǎo)體的鄰近端對(duì)齊并利用一個(gè)導(dǎo)體接頭連接在一起，屏蔽裝置在整個(gè)導(dǎo)體接頭及每個(gè)銷的區(qū)域范圍內(nèi)延伸，一個(gè)彈性絕緣體收縮到電纜絕緣體上，以使所述接頭絕緣。
2．如權(quán)利要求1所述的電纜接頭，其特征在于所述彈性絕緣體形成整個(gè)接頭的絕緣體。
3．如權(quán)利要求2所述的電纜接頭，其特征在于所述屏蔽裝置包括一個(gè)設(shè)置于彈性絕緣體內(nèi)(并形成其一部分)的半導(dǎo)體管狀插入件。
4．如權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)所述的電纜接頭，其特征在于在兩根電纜的每一端設(shè)置至少一對(duì)銷。
5．如權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)所述的電纜接頭，其特征在于具有用于兩個(gè)電纜端中每一個(gè)的兩對(duì)或三對(duì)銷。
6．如權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的電纜接頭，其特征在于所述銷是金屬的。
7．如權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的電纜接頭，其特征在于所述銷是不銹鋼的。
8．如權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的電纜接頭，其特征在于電纜導(dǎo)體由鋁制成，所述銷由鋁合金制成。
9．如權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的電纜接頭，其特征在于電纜導(dǎo)體由銅制成，所述銷由青銅制成。
10．如權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的電纜接頭，其特征在于所述銷為復(fù)合體，其只有徑向內(nèi)端是用金屬制成的。
11．如權(quán)利要求1-10中任何一項(xiàng)所述的電纜接頭，其特征在于所述電纜絕緣體的截短端面通過與較硬材料的嚙合而被支承。
12．如權(quán)利要求11所述的電纜接頭，其特征在于所述較硬的材料是一種堅(jiān)硬的樹脂材料，這種材料充滿并消除電纜絕緣體范圍內(nèi)的所有空隙。
13．如權(quán)利要求11所述的電纜接頭，其特征在于所述端面抵靠在接頭套圈或輔助金屬套管上的凸緣上。
14．如權(quán)利要求1-13中任何一項(xiàng)所述的電纜接頭，其特征在于一個(gè)剛性的環(huán)形部件在所述銷所在的位置上包圍每個(gè)電纜的端部并與所述銷的端部直接或間接嚙合。
15．如權(quán)利要求1-13中任何一項(xiàng)所述的電纜接頭，其特征在于一個(gè)剛性的環(huán)形部件在所述銷所在的位置上包圍每個(gè)電纜的端部并通過平頭螺釘與所述銷的端部嚙合。
16．如權(quán)利要求1-15中任何一項(xiàng)所述的電纜接頭，其特征在于一個(gè)金屬套管包圍屏蔽裝置內(nèi)(并形成其一部分)的接頭區(qū)域。
17．如權(quán)利要求16所述的電纜接頭，其特征在于所述金屬套管在整個(gè)銷的端部范圍內(nèi)延伸，并與所述的銷直接嚙合或通過樹脂體或其它中間件與銷嚙合。
18．一種大體參照?qǐng)D1所述的電纜接頭。
19．一種大體參照?qǐng)D2所述的電纜接頭。
20．一種制造位于兩根電纜間的電纜接頭的方法，其中每一根電纜都包括一個(gè)被模壓成形的聚合絕緣體所圍繞的金屬導(dǎo)體，所述方法包括截短電纜端以露出絕緣體；形成至少一個(gè)穿過每根電纜的絕緣體沿徑向延伸的孔，并穿過每個(gè)孔釘入一個(gè)緊密配合的銷直到其嵌入到絕緣體內(nèi)的金屬導(dǎo)體內(nèi)，將金屬導(dǎo)體的相鄰端對(duì)齊并連接在一起，并設(shè)置在導(dǎo)體接頭及所述銷的范圍內(nèi)延伸的屏蔽裝置，將一個(gè)彈性絕緣體收縮套裝在電纜絕緣體上以使該接頭絕緣。
21．如權(quán)利要求20所述的制造電纜接頭的方法，包括在兩個(gè)電纜的每個(gè)端部釘入至少一對(duì)銷。
22．如權(quán)利要求20或21所述的制造電纜接頭的方法，包括在兩個(gè)電纜的每一端釘入兩對(duì)或三對(duì)銷。
23．如權(quán)利要求20-22中任何一項(xiàng)所述的制造電纜接頭的方法，包括裝配一剛性的環(huán)形部件，以在所述銷所在的位置上圍繞每個(gè)電纜的端部并直接或間接與所述銷的端部接合。
24．如權(quán)利要求20-22中任何一項(xiàng)所述的制造電纜接頭的方法，包括裝配一剛性的環(huán)形部件，以在所述銷所在的位置上圍繞每個(gè)電纜的端部并直接或間接與所述銷的端部接合，并在所述剛性環(huán)件中擰入一平頭螺釘來與所述銷的端部嚙合。
25．如權(quán)利要求20-24中任何一項(xiàng)所述的制造電纜接頭的方法，包括通過與較硬材料的接合來支承電纜絕緣體的截短端面。
26．如權(quán)利要求25所述的制造電纜接頭的方法，包括將用作所述較硬材料的堅(jiān)硬樹脂材料注入到電纜絕緣體的內(nèi)部空隙內(nèi)并充滿所述空隙。
27．如權(quán)利要求25所述的制造電纜接頭的方法，其特征在于所述端面通過抵靠在一接頭套圈或一輔助金屬套管上的凸緣上而得以支承。
28．如權(quán)利要求20-27中任何一項(xiàng)所述的制造電纜接頭的方法，包括設(shè)置一個(gè)金屬套管，以在屏蔽裝置內(nèi)(并形成其一部分)圍繞接頭區(qū)域。
29．如權(quán)利要求28所述的制造電纜接頭的方法，包括測(cè)定所述金屬套管的尺寸并裝配金屬套管，以使其覆蓋所述銷的端部延伸并與所述銷直接或間接地嚙合。
30．一種制造大體參照?qǐng)D1所述的電纜接頭的方法。
31．一種制造大體參照?qǐng)D2所述的電纜接頭的方法。
全文摘要
在一種用于具有聚合絕緣體(1)的高壓電纜的接頭或終端中,通過將銷(4)插入絕緣體(1)的徑向孔(3)內(nèi)并向里釘入以嵌在金屬導(dǎo)體(5)內(nèi)而防止由模壓工藝產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力的釋放或在工作過程中由熱量循環(huán)產(chǎn)生的絕緣體(1)的縱向移動(dòng)。如果需要,可在連接準(zhǔn)備過程中在絕緣體被截短之前進(jìn)行這項(xiàng)工作。絕緣體(1)的截短端最好用一種可硬化的樹脂材料支承,該樹脂材料填充在絕緣體范圍內(nèi)的所有空隙中,或者該絕緣體(1)的截短端也可以被一剛性元件,例如位于接頭套圈(15)上的凸緣(16)所支承。銷(4)最好通過與一外圍的環(huán)狀件(7)直接或間接嚙合而被固定,以防止其徑向向外的移動(dòng)。
文檔編號(hào)H02G15/18GK1279828SQ9880884
公開日2001年1月10日 申請(qǐng)日期1998年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月5日
發(fā)明者艾倫·J·布羅德, 格雷厄姆·P·林賽, 勞倫斯·R·特林 申請(qǐng)人:Bicc英國(guó)通用電纜有限公司