СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДОВ Российский патент 2003 года по МПК H01R4/12 H01R4/38 

Изобретение относится к области электротехники и касается токопроводящих соединений двух проводов круглого сечения, в особенности алюминиевых большого диаметра (более 3 мм), а также соединений силовых электрических кабелей с круглыми однопроволочными жилами.

Электрическое соединение двух проводов обычно выполняют скруткой, пайкой легкоплавкими припоями, сваркой или с помощью различных соединительных элементов [1]. Однако скрутка применима только для тонких проводов (до 2 мм диаметром). Пайка не применима для наиболее распространенных в электротехнике алюминиевых проводов и жил кабелей. Сварка требует специального оборудования и электропитания, что затрудняет ее применение в полевых условиях.

Известен способ соединения проводов с помощью соединительных элементов, заключающийся в зачистке их концов от изоляции, вставке концов в наконечники и соединении этих наконечников друг с другом прижимными элементами [2, 3]. Недостатком способа является неизбежное появление двух дополнительных контактов между проводами и наконечниками, которые снижают надежность соединения и ограничивают токонесущую способность линии передачи. Кроме того, в месте соединения появляются острые выступы с локальными повышениями напряженности электрического поля, приводящие к увеличению вероятности пробоя при высоких рабочих напряжениях.

Известны способы соединения проводов и жил кабелей, включающие зачистку концов проводов, помещении их в металлическую гильзу и закреплении в ней [4, 5] . Закрепление гильзы на проводе осуществляют, в частности, с помощью металлической щетины, нанесенной на внутренней поверхности гильзы [6]. Однако при этом ток с одного провода на другой протекает через иголочки щетины, которые должны быть прочными и упругими и не могут быть выполнены из хороших проводников (чистого алюминия или меди). Поэтому данный способ соединения приводит к снижению токонесущей способности линии передачи.

Закрепление гильзы на проводах также осуществляют ее опрессовкой [7], опрессовкой с предварительным нанесением пастообразной проводящей смеси [8], обжатием с помощью надеваемых зажимов [9], обжатием гильзы, снабженной зубьями на внутренней поверхности [10] и т.д.

Недостатком способов, основанных на опрессовке или обжатии гильзы, является малая механическая прочность соединения на разрыв в случае однопроволочных проводов и жил, которые не обжимаются и выскальзывают из гильзы. Кроме того, надежный электрический контакт возникает только в отдельных точках, где гильза плотно прижата к проводам, что снижает максимально допустимые токи.

Наиболее близким техническим решением является способ соединения проводов, заключающийся в зачистке их концов, установке в металлическую гильзу и закреплении в гильзе путем завинчивания [11]. Завинчивание осуществляют штырями с заостренными концами и полусферическими головками, проходящими через стенку гильзы в радиальном направлении.

Недостаток способа заключается в том, что хороший электрический контакт достигается лишь на малой площади, где заостренный конец штыря упирается в провод. При больших рабочих токах в линии электропередачи в этих местах будет наблюдаться перегрев и окисление поверхности, что ограничивает токонесущую способность. Кроме того, головки штырей, выступая над наружной поверхностью гильзы, создают локальные повышения напряженности электрического поля и тем самым снижают электрическую прочность линии передачи в месте соединения.

Цель изобретения - повышение токонесущей способности линии электропередачи и увеличение ее рабочего напряжения.

Для достижения указанного технического результата в способе соединения проводов, заключающемся в зачистке их концов, установке этих концов в металлическую гильзу и их закреплении в гильзе путем завинчивания, на конце одного провода нарезают правую резьбу, второго - левую и завинчивание осуществляют вращением гильзы, снабженной ответными резьбами. В случае соединения проводов с электрической изоляцией высокого напряжения (например, жил силовых кабелей) на металлическую гильзу в заводских условиях наносят изоляцию с конусными углублениями по краям, совпадающими с конусными выступами зачищенной изоляции проводов. Перед свинчиванием на конусные поверхности изоляции наносят слой жидкого или твердеющего диэлектрика.

Благодаря правой и левой резьбам на концах проводов завинчивание гильзы происходит без вращения проводов. Площадь электрического контакта складывается из площади соприкасающихся торцов проводов и площади резьбового соединения, т.е. существенно больше площади сечения провода. Поэтому токонесущая способность линии электропередачи не снижается за счет соединения проводов. Гильза имеет плавные очертания наружной поверхности и не создает локальных повышений напряженности электрического поля, что снижает вероятность пробоя изоляции и повышает рабочее напряжение линии передачи. Заполнение воздушных зазоров на стыке изоляции жидким или твердеющим диэлектриком приводит к устранению частичных разрядов и снижает вероятность пробоя.

На фиг.1 показаны подготовленные провода и гильза перед свинчиванием, а на фиг. 2 после соединения. На фиг.3 дан разрез соединительной муфты кабеля высокого напряжения, выполненной предлагаемым способом.

Согласно настоящему способу электрические провода 1, 2 соединяют металлической муфтой 3, изготовленной в заводских условиях из того же проводника, что и провода (алюминий, медь). Концы проводов 1, 2 предварительно зачищают от изоляции 4, 5 и выравнивают их торцы. Затем плашкой на проводе 1 нарезают правую резьбу, а на конце провода 2 - левую. Концы проводов 1, 2 направляют в отверстие гильзы 3 и ее вращением по часовой стрелке одновременно навинчивают на оба провода до упора. При этом торцы проводов 1 и 2 приходят в контакт друг с другом. Поверх гильзы наносят электрическую изоляцию, например, намоткой липкой ленты.

В случае соединения проводов или жил кабелей высокого напряжения (110-500 кВ) используют заранее изготовленную гильзу 3 с нанесенным слоем электрической изоляции 6 (фиг. 3). Изоляция с обеих сторон снабжена конусными углублениями. Зачистку изоляции 4, 5 проводов 1, 2 ведут специальным приспособлением, имеющим ножи, установленные под углом конуса углублений к оси провода. В результате на изоляции 4, 5 образуются конусные выступы, соответствующие конусным углублениям в изоляции 6 гильзы 3. Конусные поверхности изоляции проводов смазывают жидким или твердеющим диэлектриком (вазелин, эпоксидная смола и т. д. ) и гильзу 3 навинчивают на концы проводов 1, 2. Жидкий диэлектрик при этом заполняет все поры и зазоры между изоляцией, предотвращая частичные разряды при высоких рабочих напряжениях. Поверх электрической изоляции 6 гильзы 3 при необходимости может быть нанесен металлический экран в виде медной сетки или фольги, соединенный с экранами на изоляции 4, 5 проводов 1, 2. На экран наносят защитное покрытие, предотвращающее попадание влаги и грязи в соединительные элементы.

Достоинством предлагаемого способа является то, что завинчивание гильзы осуществляется без вращения проводов. Они остаются неподвижными при соединении за счет разных резьб. Электрический контакт проводов осуществляется на большой площади, в результате чего токонесущая способность линии передачи не снижается при появлении соединений. При соединении проводов высокого напряжения описанным способом не появляется точек с повышенной напряженностью поля, вследствие чего не снижается электрическая прочность. При изготовлении соединительных муфт кабелей высокого напряжения описанный способом резко снижается трудоемкость по сравнению с применяемым сейчас способом сварки провода с последующим нанесением изоляции и ее полимеризацией. Соединительный узел не только легко собирается, но и легко разбирается в случае необходимости путем развинчивания гильзы.

Источники информации
1. Справочник радиолюбителя-конструктора. Под ред. Р.М. Малинина. М., Энергия, 1973. С.294-296.

2. А.с. СССР 608215, кл. H 01 R 4/54, опубл. 1978.

3. А.с. СССР 1334247, кл. H 01 R 13/22, оп. 1987.

4. Пат. США 3467561, кл. 156-49, оп. 1969.

5. Пат. США 3127291, кл. 156-49, опубл. 19646.

6. Пат. РФ 2043679, кл. H 01 R 4/50, оп. 1995.

7. Пат. РФ 1749960, кл. H 01 R 4/20, оп. 1992.

8. Пат. РФ 2045799, кл. H 01 R 4/04, оп. 1995.

9. Пат. РФ 2017296, кл. H 02 G 1/14, оп. 1997.

10. ЕР 0570449 В1, кл. H 01 R 4/20, оп. 1997.

11. Пат. РФ 1712996, кл. H 01 R 4/50, опубл. 1992.

Изобретение относится к области электротехники и касается токопроводящих соединений двух проводов круглого сечения, в особенности алюминиевых большого диаметра (более 3 мм), а также соединений силовых электрических кабелей с круглыми однопроволочными жилами. Способ заключается в зачистке концов соединяемых проводов от электрической изоляции, нарезании на одном конце правой резьбы, на другом - левой и навинчивании на них металлической гильзы, снабженной ответными резьбами. Способ обеспечивает механически прочное соединение завинчиванием гильзы без вращения проводов. Узел соединения не снижает токонесущей способности линии электропередачи и ее электрической прочности. Способ отличается низкой трудоемкостью как сборки, так и разборки соединения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ соединения проводов, включающий зачистку их концов, установку концов в металлическую гильзу и их закрепление в гильзе путем завинчивания, отличающийся тем, что на конце одного провода нарезают правую резьбу, на конце второго - левую и завинчивание осуществляют путем вращения гильзы, снабженной ответными резьбами. 2. Способ соединения проводов по п. 1, отличающийся тем, что на гильзу предварительно наносят электрическую изоляцию, снабженную по краям конусными углублениями, аналогичными конусным выступам на зачищенной изоляции проводов. 3. Способ соединения проводов по п. 1 или 2, отличающийся тем, что перед завинчиванием на конусные поверхности изоляции проводов наносят слой жидкого или твердеющего диэлектрика.