Настоящая заявка основана на поданной ранее, одновременно рассматриваемой предварительной заявке №60/380914, поданной 16 мая 2002 г., предмет которой целиком включен в данную заявку в полном его объеме посредством ссылки на нее.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к электрических изделиям и, более конкретно, к электрическим соединителям для электрических систем и способам их изготовления.
Уровень техники
Электрическая распределительная система в типовых случаях включает в себя распределительные линии, или фидеры, которые отходят от трансформатора подстанции. В типовых случаях трансформатор подстанции соединяется с генератором посредством линий электропередачи.
Вдоль трассы фидера может располагаться один или несколько распределительных трансформаторов, дополнительно понижающих напряжение, подаваемое коммерческим или бытовым потребителям. Подаваемое напряжение может находиться, например, в пределах диапазона 5-46 кВ. В распределительной системе применяются разные соединители. В частности, со стороны первичной обмотки распределительного трансформатора в типичных случаях имеется трансформаторная втулка, к которой подсоединяется вставка втулки. В свою очередь, к вставке втулки может разъемно подсоединяться коленчатый соединитель. Кроме того, к другому концу коленчатого соединителя крепится распределительный фидер. Разумеется, в типичной электроэнергетической распределительной системе применяются также и соединители других типов. Например, к таким соединителям могут быть отнесены другие типы разъемных соединителей, а также неразъемные сростки и концевые муфты. Крупные коммерческие потребители также могут испытывать потребность в таких высоковольтных соединителях.
Одна из конкретных трудностей, возникающих при использовании обычных коленчатых соединителей, заключается, например, в применении отверждаемых материалов. Например, такой соединитель может в типичных случаях изготавливаться посредством формовки сначала внутреннего полупроводникового слоя, а затем наружной полупроводниковой оболочки (или наоборот). Эти два составных элемента помещают в пресс для окончательной их изоляции, а затем между этими двумя полупроводниковыми слоями посредством нагнетания получают изоляционный слой. Соответственно, время изготовления является сравнительно продолжительным, так как во время изготовления нужно обеспечить возможность отверждения материалов. Кроме того, обычные этиленпропилендиеновые мономерные материалы, применяемые для изготовления таких коленчатых соединителей и втулочных вставок к ним, могут иметь также и другие недостатки.
Один из признаков, желательных в типичных случаях для коленчатых соединителей, заключается в обеспечении возможности легко определить, находится ли под током та цепь, в которую входит соединитель. Соответственно, на таких соединителях предусматривается наличие пробных точек для проверки напряжения. Например, в патенте США №3390331, выданном на имя Брауна и др., раскрывается коленчатый соединитель, содержащий электропроводящий электрод, вмонтированный в изолятор с промежутком по отношению к внутреннему проводнику. Если проводник находится под током, то в пробной точке будет иметься напряжение. В патентах США №3736505 на имя Сэнки, №3576493 на имя Тэчика и др., №4904932 на имя Швайцера, мл., а также №4946393 на имя Боргстрома и др. раскрываются аналогичные пробные точки для коленчатого соединителя. Такие пробные точки для проверки напряжения до некоторой степени трудно получить в процессе изготовления, а в случае их загрязнения и при повторном пользовании ими их показания могут становиться менее точными и надежными.
Коленчатый соединитель в типичных случаях содержит корпус соединителя с проходом внутри него, имеющим изгиб. Полупроводниковым материалом для внутреннего слоя на изгибе прохода служит этиленпропилендиеновый мономер. Этот первый слой заключен в изоляционный второй слой из этиленпропилендиенового мономера, а третий полупроводниковый слой из этиленпропилендиенового мономера, или наружная оболочка, заключающая в себе второй изоляционный слой. Первый конец прохода расширен и несет электрод или щуп, который плотно вводится во втулочную вставку. Во второй конец прохода вставляется электрический проводник. Желательно обеспечить надежное уплотнение второго конца соединителя относительно конца электрического проводника, или фидера. Соответственно, другим потенциальным недостатком такого коленчатого соединителя является трудность проталкивания электрического проводника вручную во второй конец корпуса соединителя.
В попытке преодолеть трудность, возникающую при введении электрического проводника во второй конец соединителя, в патенте США №4629277, выданном на имя Ботчера и др., раскрывается коленчатый соединитель, содержащий термоусадочную трубку, в конец которой вставляется электрический проводник. Соответственно, конец проводника можно легко вставить в достаточно широкую трубку, после чего трубку нагревают, в результате чего происходит ее усадка, и она плотно охватывает собой проводник. Патент США №4758171, выданный на имя Хея, относится к термоусадочной трубке, надеваемой на конец кабеля перед заталкиванием конца кабеля в корпус коленчатого соединителя.
В патенте США №5230640, выданном на имя Тардифа, раскрывается коленчатый соединитель, содержащий холодоусадочный сердечник, устанавливаемый в конце коленчатого соединителя, содержащего этиленпропилендиеновый мономер, что позволяет установить кабель, а затем уплотнить корпус соединителя, вынув сердечник. Однако такой соединитель может страдать отмеченными недостатками, касающимися скорости его изготовления и производственных затрат. В патентах США №5486388 на имя Портаса и др., №5492740 на имя Валлаури и др., №5801332 на имя Бергера и др., а также №5844170 на имя Хора и др. раскрывается, в каждом из них, аналогичная холодоусадочная трубка для трубчатого кабельного сростка.
Другой вопрос, который может возникнуть в отношении коленчатого соединителя, касается электростатического напряжения, которое может вызвать повреждение первого или полупроводникового слоя. В целом ряде патентов раскрывается, как правильно подобрать геометрические параметры и (или) свойства материалов, применяемых для изготовления электрического соединителя, чтобы уменьшить электростатическое напряжение, - это патенты США №3992567 на имя Малиа, №4053702 на имя Эриксона и др., №4383131 на имя Клэббурна, №4738318 на имя Ботчера и др., №4847450 на имя покойного Руппрехта, №5804630 и 6015629 на имя Хейера и др., №6124549 на имя Кемпа и др., а также №6340794 на имя Вандмахера и др.
Для типичного коленчатого соединителя на 200 А предусматривается, чтобы коленчатая манжета или наружный передний конец находили на буртик ответной втулочной вставки, чтобы обеспечивать сдерживание дуги и (или) газов, образующихся во время включения и выключения нагрузки. За последние несколько лет в этой отрасли промышленности была выявлена причина, приводящая к повторному возникновению пробоя при напряжении 25 и 35 кВ. В данной отрасли было установлено, что при определенных температурах и режимах работы цепи возникает частичный вакуум. В результате возникновения частичного вакуума уменьшается электрическая прочность воздуха и происходит пробой поверхностей раздела в момент снятия колена с втулочной вставки. Разные изготовители пытались решить эту проблему посредством обеспечения вентиляции зоны поверхности раздела коленчатой манжеты, а, по меньшей мере, один из изготовителей предусмотрел изоляцию всех проводящих элементов внутри поверхностей раздела.
Например, в патенте США №6213799 и в продолжающей заявке №2002/00055290 А1 авторов Язовского и др. раскрывается противопробойное кольцо, надеваемое на втулочную вставку, предназначенную для съемного коленчатого соединителя. На кольце имеется целый ряд проходов, предотвращающих возникновение частичного вакуума во время снятия коленчатого соединения, под воздействием которого мог бы в противном случае произойти пробой. В патентах США №5957712 на имя Степняка, а также №6168447 на имя Степняка и др. также раскрывается, в каждом из них, модификация втулочной вставки, предусматривающая наличие проходов, уменьшающих вероятность пробоя. Другой подход к решению проблемы предотвращения пробоя раскрывается в патенте США №5846093, выданном на имя Мюнча, мл. и др., и заключается в применении жесткого элемента в коленчатом соединителе, который не дает ему растянуться при снятии втулочной вставки, из-за чего и возникал частичный вакуум. В патенте США №5857862, выданном на имя Мюнча, мл. и др., раскрывается коленчатый соединитель, имеющий вставку, в которой содержится дополнительный объем воздуха, предназначенный для предотвращения возникновения частичного вакуума, являющегося причиной пробоя.
Еще одним потенциальным недостатком обычного коленчатого соединителя является, например, необходимость обеспечить возможность визуального определения правильности посадки соединителя на втулочную вставку. В патенте США №6213799, выданном на имя Язовского и др., а также в продолжающей заявке №2002/00055290 А1, которые упомянуты здесь выше, раскрывается, в каждом из этих патентных документов, что противопробойное кольцо, надеваемое на втулочную вставку, выполнено цветным и служит визуальным индикатором, показывающим в том случае, когда оно затемняется, что коленчатый соединитель посажен правильно.
В патенте США №5641306, выданном на имя Степняка, раскрывается отсоединяемый под нагрузкой коленчатый соединитель, имеющий ряд цветных полос, которые затемняются при введении соединителя в ответную часть, указывая тем самым правильность его установки. Аналогичное решение, но реализуемое применительно к электрической втулочной вставке, предложено в патенте США №5795180, выданном на имя Сибенса, где раскрываются отсоединяемый под нагрузкой соединитель и ответная электрическая втулочная вставка, при этом на втулке имеется цветная полоса, которая затеняется, когда коленчатый соединитель вводится в ответную втулку, охватывающую съемный соединитель.
Соответственно, обычные электрические соединители, предназначенные, в частности, для применения их в высоковольтных распределительных системах, имеют несколько важных недостатков.
Раскрытие изобретения
Ввиду вышеизложенных предпосылок целью настоящего изобретения является, таким образом, создание электрического соединителя, который предназначается для применения его, в частности, в высоковольтных распределительных системах и который может быть легко изготовлен.
Указанная и другие цели достигаются с обеспечением при этом соответствующих признаков и преимуществ, согласно настоящему изобретению, при помощи электрического соединителя, содержащего корпус соединителя, имеющий сквозной проход и содержащий первый слой, примыкающий к проходу, второй слой, заключающий в себе первый слой и выполненный из изоляционного термопластичного эластомерного материала (ТРЕ-материала), и третий слой, заключающий в себе второй слой. Третий слой предпочтительно обладает сравнительно низким электрическим удельным сопротивлением и может также быть выполнен из полупроводникового ТРЕ-материала. В некоторых вариантах осуществления изобретения первый слой может также быть выполнен из полупроводникового ТРЕ-материала. Слои из ТРЕ-материала могут напрессовываться один поверх другого, благодаря чему повышаются скорость и эффективность производства, в результате чего сокращаются производственные затраты. Кроме того, ТРЕ-материал может обладать отличными электрическими характеристиками, а также иметь и другие преимущества.
Проход может иметь первый и второй концы, а также среднюю часть, расположенную между ними. Первый слой может располагаться вдоль средней части прохода к отстоять внутрь от соответствующих концов прохода. Для подсоединения коленчатых и Т-образных соединителей средняя часть прохода может иметь внутренний изгиб. Кроме того, передний конец прохода может иметь увеличенный диаметр под электрические втулочные вставки, применяемые в некоторых вариантах осуществления изобретения.
В других вариантах осуществления изобретения, к примеру, таких как электрическая втулочная вставка или некоторые сростки, корпус соединителя может иметь трубчатую форму, определяющую собой проход. Применительно к электрической втулочной вставке второй слой может иметь увеличенный диаметр в прилегающей к средней части зоне прохода.
В иных вариантах осуществления изобретения корпус соединителя в зонах, прилегающих к одному из концов прохода - первому или второму, может иметь прогрессивно нарастающий наружный диаметр. А в еще других вариантах осуществления изобретения корпус соединителя в зонах, прилегающих к одному из концов прохода - первому или второму, может в альтернативе иметь прогрессивно уменьшающийся наружный диаметр.
Первый слой с целью уменьшения электростатического напряжения может иметь, по меньшей мере, одно из предварительно задаваемых свойств. Например, такое предварительно задаваемое свойство может представлять собой предварительно задаваемый профиль полного сопротивления. В альтернативе или же дополнительно такое предварительно задаваемое свойство может представлять собой предварительно задаваемую геометрическую конфигурацию, к примеру, такую как конфигурация с одним или несколькими ребрами, примыкающими к изгибу соединителя в тех вариантах осуществления изобретения, в которых предусматривается наличие изгиба.
Первый слой может определять собой крайний внутренний слой, а третий слой может определять собой крайний наружный слой. Соединитель может также содержать, по меньшей мере, одно оттяжное ушко, которое несет на себе корпус соединителя. Корпус соединителя может быть рассчитан на эксплуатацию под напряжением, по меньшей мере, 15 кВ и при силе тока 200 А. Первый и третий слои могут иметь, каждый, электрическое удельное сопротивление менее чем примерно 108 Ω·см, а второй слой может иметь электрическое удельное сопротивление более чем примерно 108 Ω·см.
Способ, согласно настоящему изобретению, предназначен для изготовления корпуса электрического соединителя, имеющего сквозной проход. Способ может предусматривать нанесение первого слоя, определяющего собой, по меньшей мере, среднюю часть прохода; напрессовывание сверху него второго слоя, заключающего в себе первый слой и выполненного из изоляционного ТРЕ-материала, имеющего сравнительно высокое электрическое удельное сопротивление; а также напрессовывание сверху него третьего слоя, заключающего в себе второй слой и выполненного из материала, имеющего сравнительно низкое электрическое удельное сопротивление. Третий слой может быть также выполнен из полупроводникового ТРЕ-материала, а первый слой может выполняться из полупроводникового ТРЕ-материала в некоторых вариантах осуществления изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - представленный в перспективе вид коленчатого соединителя, выполненного в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.2 - продольный разрез коленчатого соединителя, показанного на фиг.1.
Фиг.3 - вид сбоку коленчатого соединителя, имеющего пробную точку для проверки напряжения на разделяющем экране и выполненного в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.4 - частичный разрез в виде сбоку коленчатого соединителя, имеющего холодоусадочный сердечник и выполненного в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.5 - представленный в перспективе вид варианта исполнения первого слоя коленчатого соединителя согласно настоящему изобретению.
Фиг.6 - представленный в перспективе вид другого варианта исполнения первого слоя коленчатого соединителя согласно настоящему изобретению.
Фиг.7 - представленный схематично в вертикальном разрезе вид первой концевой части коленчатого соединителя, надетого на ответную электрическую втулочную вставку и выполненного в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.8 - представленный схематично в вертикальном разрезе вид первой концевой части еще одного варианта исполнения коленчатого соединителя перед надеванием его на ответную электрическую втулочную вставку, выполненного в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.9 - представленный схематично в вертикальном разрезе вид коленчатого соединителя, показанного на фиг.8 после надевания его на ответную электрическую втулочную вставку.
Фиг.10 - представленный схематично вид сверху части коленчатого соединителя, показанного на фиг.9.
Фиг.11 - продольный разрез варианта исполнения электрической втулочной вставки в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.12 - продольный разрез другого варианта исполнения втулочной вставки в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.13 - продольный разрез электрического сростка, выполненного в соответствии с настоящим изобретением.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение далее описывается более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Однако данное изобретение может быть реализовано во многих различных формах, и поэтому не следует считать, что оно ограничивается только лишь проиллюстрированными и рассмотренными здесь вариантами его осуществления. Скорее, эти варианты осуществления изобретения представлены с тем, чтобы более подробно и полно раскрыть настоящее изобретение, а также со всей полнотой обозначить объем изобретения для специалистов в данной области. Одинаковые элементы по всему тексту описания изобретения обозначены одними и теми же номерами позиций. А для разных вариантов осуществления настоящего изобретения одинаковые элементы обозначены теми же номерами позиций, но с одним или двумя штрихами.
Как показано, прежде всего, на фиг.1 и 2, предметом настоящего описания является, в первую очередь, электрический коленчатый соединитель 20. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что коленчатый соединитель 20 представляет собой всего лишь один пример электрического соединителя, такого как применяемый при распределении высоковольтной электроэнергии, который содержит корпус соединителя, имеющий сквозной проход 22. Как показано на иллюстрациях, проход 22 имеет первый конец 22а, второй конец 22b и среднюю часть 22с, внутри которой имеется изгиб. Для большей ясности изображения корпус 21 соединителя 20 показан без электропроводных металлических частей, в том числе и без электрода или щупа, которые размещаются внутри увеличенного первого конца 22а прохода 22, что должно быть очевидно специалистам в данной области техники.
Корпус соединителя 21 содержит первый слой 25, примыкающий к проходу 22, второй слой 26, заключающий в себе первый слой, и третий слой 27, заключающий в себе второй слой. В соответствии с одной из важных особенностей исполнения соединителя 20, по меньшей мере, второй слой может быть выполнен из изоляционного термопластичного эластомерного (ТРЕ) материала. Первый и третий слои 25, 27 предпочтительно обладают сравнительно низким электрическим удельным сопротивлением. В некоторых вариантах осуществления изобретения третий слой 27 может быть выполнен из полупроводникового ТРЕ-материала. Кроме того, первый слой 25 может также быть выполнен из полупроводникового ТРЕ-материала. В других вариантах осуществления изобретения первый слой 25 может быть выполнен из другого материала, к примеру, такого как обычный этиленпропилендиеновый мономер.
При применении сравнительно новых ТРЕ-материалов электрического сортамента, к примеру, таких как термопластичные олефиновые материалы, термопластичные полиолефиновые материалы, термопластичные вулканиты и (или) термопластичные кремнийорганические материалы и т.д., появляется возможность использования новой технологии прессования слоев. Этой технологией может предусматриваться прессование сначала первого или внутреннего полупроводникового слоя 25 с последующим напрессовыванием на него второго или изоляционного слоя 26, а затем напрессовывание третьего или наружного полупроводникового экранирующего слоя 27 поверх изоляционного слоя. Назовем некоторых поставщиков таких материалов - это А.Schulman - Akron, ОН; AlphaGary Corp. - Leominster, VF; Equistar Chemicals - Houston, TX; M.A. Industries, Inc. - Peachtree City, GA; Montrell North America - Wilmington, DE; Network Polymers, Inc. - Akron, OH; Solitia, Inc. - St. Louis, МО; Solvay Engineering Polymers - Auburn Hills, MI; Teknor Aprex International - Pawtucket, RI; Vi-Chem Corp.- Grand Rapids, MI; and Dow Chemicals - Somerset, NJ. Иными словами, слои из ТРЕ-материалов могут напрессовываться один на другой, благодаря чему повышаются скорость производства и его эффективность, в результате чего сокращаются производственные затраты. Кроме того, ТРЕ-материалы обеспечивают также получение отличных электрических характеристик.
Применение ТРЕ-материалов для получения третьего слоя 27 позволяет осуществить цветное кодирование всей наружной части соединителя 20, к примеру, посредством введения красящих веществ в ТРЕ-материал, что должно быть очевидно специалистам в данной области техники. Например, в предложенном промышленном стандарте указан красный цвет для соединителей на напряжение 15 кВ и синий цвет для соединителей на напряжение 25 кВ. Еще одним цветом, в который могут окрашиваться ТРЕ-материалы, является серый. Безусловно, могут также использоваться и различные другие цвета.
В иллюстрируемом варианте исполнения соединителя 20 первый конец 21а соединителя, прилегающий к первому концу 22а прохода 22, имеет прогрессивно увеличивающийся наружный диаметр. Второй конец 21b соединителя, прилегающий ко второму концу 22b прохода 22, имеет прогрессивно уменьшающийся наружный диаметр. Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что возможны также и другие конфигурации концов 21а, 21b соединителя.
Как показано на иллюстрациях, первый слой 25 определяет собой крайний внутренний слой, а третий слой 27 определяет собой крайний наружный слой. Соединитель 20, как показано на иллюстрациях, содержит также оттяжное ушко 28, которое несет на себе корпус 21 соединителя. Оттяжное ушко 28 может иметь обычную конструкцию и не нуждается здесь в каком-либо дальнейшем обсуждении.
Корпус соединителя 21 может быть рассчитан на эксплуатацию под напряжением, по меньшей мере, 15 кВ и при силе тока 200 А, хотя специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что возможны также и другие значения рабочих параметров. Кроме того, первый и третий слои 25, 27 могут иметь, каждый, электрическое удельное сопротивление менее чем примерно 108 Ω·см, а второй слой может иметь электрическое удельное сопротивление более чем примерно 108 Ω·см. Соответственно, термин "полупроводниковый", употребляемый в данном контексте, может также подразумевать под собой и такие материалы, удельное электрическое сопротивление которых настолько мало, что их можно было бы также считать и проводниками.
Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что хотя в приведенном здесь выше описании рассматривается коленчатый соединитель 20, те же самые признаки и преимущества могут быть обеспечены также и для Т-образных соединителей, которые входят в класс съемных соединителей, имеющих внутренний изгиб. Данная концепция технологии наложения слоев друг на друга может быть применена также и при прессовании изделий, входящих в типоразмерный ряд изолированных разъемных соединителей, сростков и концевых муфт, которые могут, например, применяться на рынке технических средств подземного распределения электроэнергии. Некоторые из указанных других типов электрических соединителей ниже описываются здесь более подробно.
Далее в приведенном здесь ниже описании с дополнительными ссылками на фиг.3 рассматривается другая отличительная особенность электрического коленчатого соединителя 20'. Применяющийся в настоящее время метод обеспечения напряжения обратной связи в коленчатом соединителе исходит из того, что предусматривается наличие на соединителе соответствующих пробных точек, как указано в приведенном здесь выше описании предпосылок создания изобретения. В описании также отмечено, что такая точка может становиться не надежной при ее загрязнении или попадании на нее влаги, и напряжение может тогда легко достичь состояния насыщения. Соединитель 20', выполненный, как показано на иллюстрации, согласно настоящему изобретению, имеет разделяющий экран 27'. Иными словами, третий слой 27' разделен на три расположенные с промежутком друг относительно друга части, причем первая и третья его части 27а, 27с подсоединяются к источнику опорного напряжения, а вторая часть 27b находится в буферном режиме под контрольным напряжением для электрического соединителя 20'. В иллюстрируемом варианте осуществления изобретения вторая часть 27b третьего слоя 27' имеет форму полосы, располагающейся вокруг прохода 22'. Все эти другие элементы соединителя 20', помеченные штрихом, аналогичны таким же элементам, рассмотренным в приведенным здесь выше описании со ссылками на фиг.1 и 2.
Контрольная точка 30, показанная на иллюстрациях, соединяется со второй частью 27b третьего слоя 27'. Кроме того, может предусматриваться также наличие крышки 31, обеспечивающей электрическое соединение первой и третьей частей 27а и 27с третьего слоя 27' между собой, но при этом все же сохраняется доступ к контрольной точке 30, что должно быть понятно специалистам в данной области техники. Например, такая крышка может представлять собой откидную крышку, не показана, которая обеспечивает доступ к контрольной точке 30, хотя при этом не исключаются также и иные конфигурации такой крышки.
Разделение или разобщение смежных частей третьего слоя 27' или наружного проводящего экрана между собой позволяет получить надежный источник напряжения, который может быть использован для контроля проблем, возникающих при работе оборудования, обнаружения находящихся под напряжением или обесточенных цепей и (или) использован для контроля возникающих в оборудовании неисправностей и т.д., что должно быть понятно специалистам в данной области техники. Разделяя и изолируя соответствующим образом экран с обеспечением при этом различных параметров по его длине и размерам, можно получать разные значения напряжения, обеспечивающего обратную связь при контроле оборудования. Применение ТРЕ-материалов облегчает решение задачи обеспечения наличия признака, касающегося разделяющего экрана, и такой признак может быть предусмотрен для многих типов электрических соединителей, помимо иллюстрируемого здесь коленчатого соединителя 20'.
Далее в приведенном здесь ниже описании с дополнительными ссылками на фиг.4 рассматривается другая отличительная особенность электрического коленчатого соединителя 20", обеспечивающая получение соответствующих преимуществ. Как показано на этом чертеже, предусматривается наличие холодоусадочного сердечника 34, расположенного внутри второго конца 22b" прохода 22". Безусловно, в других вариантах осуществления настоящего изобретения холодоусадочный сердечник 34 может быть расположен внутри, по меньшей мере, части прохода 22". Холодоусадочный сердечник 34, как показано на данной иллюстрации, содержит носитель 36 и освобождающий элемент 35, соединенный с ним таким образом, что носитель удерживает прилегающие к нему части соединителя в расширенном состоянии таким образом, чтобы обеспечивалась возможность вставить в него электрический проводник, не показан. Затем приводится в действие освобождающий элемент 35, к примеру, посредством вытягивания его наружу, чтобы удалить холодоусадочный сердечник 34, в результате чего происходит смыкание второго конца 21b" на электрическом проводнике.
Применение ТРЕ-материалов облегчает реализацию технологии холодной усадки применительно к разъемным коленчатым соединителям 20", например, к изделиям такого типа, рассчитанным на силу тока 200 и 600 А. Поскольку коленчатые соединители 20" в типовых случаях надеваются на ответные втулочные вставки, рассчитанные на силу тока 200 и 600 А, втулочная сторона или первый конец 21а" не нуждаются при этом в каких-либо изменениях, и поэтому с втулочной стороны могут выдерживаться определенные значения твердости по дюрометру и модуль. Но с кабельной стороны или со второго конца 21b" корпуса 21" коленчатого соединителя 20" применение ТРЕ-материалов обеспечит возможность использования технологии холодной усадки для того, чтобы первоначально расширить входное отверстие под кабель.
Далее в приведенном здесь ниже описании со ссылками опять же на фиг.1 и 2, а также с дополнительными ссылками на фиг.5 и 6 рассматривается еще одна отличительная особенность предлагаемых соединителей, относящаяся к электростатическому напряжению, которое может возникать в первом слое 25. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, первый слой 25 с целью уменьшения электростатического напряжения может иметь, по меньшей мере, одно из предварительно задаваемых свойств. Например, такое предварительно задаваемое свойство может представлять собой предварительно задаваемый профиль полного сопротивления. Такой предварительно задаваемый профиль полного сопротивления может быть обеспечен в процессе прессования первого слоя 25, причем осуществление этого процесса облегчается благодаря применению ТРЕ-материала с вводимыми в него добавками или присадками, к примеру, такими как окись цинка, которые позволяют, соответственно подобрав профиль полного сопротивления, добиться необходимого снижения электростатического напряжения. В альтернативе или же дополнительно такое предварительно задаваемое свойство может представлять собой предварительно задаваемую геометрическую конфигурацию, что также должно быть понятно специалистам в данной области техники.
Для того чтобы решить проблему с электростатическим напряжением в этих вариантах исполнения соединителей, имеющих, по меньшей мере, один изгиб, первый слой 40 может прессоваться или же формироваться каким-либо иным способом, чтобы принять форму, которая имеет внешний вид, характерный для варианта осуществления настоящего изобретения, показанного на фиг.5. В частности, первый слой 40, как изображено на иллюстрации, имеет первый и второй концы 41, 42 с изгибом в своей средней части 43. С целью уменьшения электростатического напряжения на изгибе предусматривается наличие размещенных с промежутком друг относительно друга ребер 44, проходящих между смежными частями соединителя в прямом, или внутреннем, углу изгиба. Безусловно, первый слой 40 может быть выполнен посредством прессования полупроводникового ТРЕ-материала, как указано в приведенном здесь выше описании, но в других вариантах осуществления настоящего изобретения этот первый слой 40 может быть выполнен и из других материалов, имеющих желательные механические и электрические свойства.
Второй вариант исполнения первого слоя 40' поясняется с конкретными ссылками на фиг.6. В этом варианте осуществления настоящего изобретения первый слой 40' имеет и вторые концы 41', 42' несколько другой формы. Кроме того, в прямоугольной части изгиба предусматривается наличие всего лишь одного ребра 44', предназначенного для уменьшения возникающего в этом месте электростатического напряжения. Конфигурация ребер 44 или единственного ребра 44', а также конфигурация других частей корпуса соединителя будут зависеть от требуемых значений рабочего напряжения и силы тока, что должно быть понятно специалистам в данной области техники.
Безусловно, указанные технические приемы регулирования электростатического напряжения могут использоваться применительно к любому из разнообразных вариантов исполнения электрического соединителя, рассмотренных в приведенном здесь описании. Например, типовые коленчатые соединители, рассчитанные на силу тока 200 и 600 А, могут получить определенное преимущество в случае применения таких технических приемов регулирования электростатического напряжения при их изготовлении, что должно быть понятно специалистам в данной области техники.
Далее в приведенном здесь ниже описании с дополнительными ссылками на фиг.7-10 рассматривается противопробойный признак, предусматриваемый для коленчатого соединителя 50. Обычный коленчатый соединитель подвержен потенциальному пробою, происходящему в тот момент, когда соединитель снимают с втулочной вставки, и при этом возникает частичный вакуум по мере того, как соответствующий конец или манжета соединителя проскальзывает поверх буртика втулочной вставки. Раньше в данной области техники предпринимались неоднократные попытки применить различные методы с целью устранения указанного недостатка, связанного с пробоем в результате возникновения частичного вакуума.
В отношении иллюстрируемых здесь соединителей 50, 50' указанный недостаток устраняется благодаря тому, что корпус 51, 51' соединителя имеет такую наружную концевую часть 51а, 51а', прилегающую к первому концу 52а, 52а' прохода 52, 52', которая выполнена таким образом, что она принимает форму раструба, когда упирается в буртик 55, 55' электрической втулочной вставки 54, 54'. Иными словами, наружный конец 53, 53' может упираться в буртик 55, 55' без какого-либо скользящего контакта между ними, который приводил бы, в противном случае, к возникновению частичного вакуума.
В варианте исполнения настоящего изобретения, иллюстрируемом на фиг.7, наружный конец 53 корпуса 51 соединителя может быть с самого начала сформирован таким образом, чтобы иметь форму раструба даже в том случае, когда он не соприкасается с буртиком 55 втулочной ставки 54, то есть ему придается такая форма в момент изготовления. Безусловно, в других вариантах осуществления настоящего изобретения наружный конец 53 может иметь такие размеры, что он продолжает оставаться на некотором расстоянии от буртика 55 даже в том случае, когда он уже полностью садится на свое место и блокируется в соответствующей выемке, предусмотренной в проходе 22, что должно быть понятно специалистам в данной области техники.
В варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг.8-10, наружный конец 53' имеет небольшую кривизну (фиг.8), благодаря которой наружный конец расходится раструбом наружу, как только упрется в буртик 55' (фиг.9 и 10). Безусловно, специалистам в данной области техники будут очевидны и другие конфигурации, предполагаемые в соответствии с настоящим изобретением.
Кроме того, как также показано для варианта исполнения соединителя 50', представленного на фиг.8-10, может предусматриваться наличие целого ряда проходящих в продольном направлении прорезей 56, которые облегчают образование расходящегося наружу раструба и (или) обеспечивают до некоторой степени также прохождение воздуха во время снятия соединителя 50' с втулочной вставки 54'. Соответственно, вероятность пробоя при этом существенно уменьшается или полностью устраняется. Более того, в таких вариантах осуществления настоящего изобретения при применении ТРЕ-материалов наружный конец может быть сформирован таким образом, чтобы иметь сравнительно малую толщину, облегчая тем самым образование, как указано здесь выше, расходящегося наружу раструба, что будет очевидно специалистам в данной области техники.
Далее поясняется еще один признак, обеспечивающий получение соответствующих преимуществ для предложенного электрического соединителя 50'. Как указано в приведенном здесь выше описании предпосылок создания изобретения, во многих случаях желательно было бы обеспечить визуальную индикацию, позволяющую определить правильность и полноту посадки соединителя на электрическую втулочную вставку 54'. В иллюстрируемом здесь варианте исполнения соединителя 50' предусматривается наличие цветной полосы 57, которая служит в качестве указателя, позволяющего техническому специалисту визуально определить, что соединитель перемещен из положения, в котором он еще не посажен на свое место (фиг.8), в положение полной посадки его по месту (фиг.9 и 10). Иными словами, как только цветная полоса 57 становится видна полностью техническому специалисту, смотрящему на соединитель 50' вдоль оси втулочной вставки 54' в сторону первого конца 51а' соединителя (фиг.10), соединитель будет посажен полностью на свое место. В противоположность этому, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения наружный конец 53' может быть выполнен таким образом, что когда на него смотрят сбоку, цветную полосу 57 будет совсем не видно, когда соединитель правильно посажен на свое место. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что возможны также и другие конфигурации индикаторов, предусматриваемых на наружном конце соединителя 50', которые предполагаются в соответствии с настоящим изобретением.
Признак, предусматривающий наличие индикатора, может обеспечиваться применительно, например, ко всем коленчатым соединителям, включая устройства такого типа, рассчитанные на напряжение 15, 25, 35 кВ и силу тока 200 А, а также многие из устройств такого типа, рассчитанных на силу тока 600 А. Индикаторы правильности посадки предусматриваются и для некоторых известных соединителей, но обычно эти индикаторы правильности посадки располагаются на втулочной вставке. Соответственно, трудно увидеть такой индикатор, когда технический специалист ставит коленчатый соединитель на место, находясь прямо перед трансформатором. Применяемые в настоящее время индикаторы правильности посадки представляют собой в типовых случаях желтую полосу, которая имеется на втулке и закрывается манжетой коленчатого соединителя, когда эти две части будут полностью состыкованы друг с другом. После соединения этих изделий между собой оператор может, посмотрев на состыкованные друг с другом изделия сбоку, определить, прикрыта ли вся желтая полоса полностью. В соответствии с данным признаком, предусматривающим наличие индикатора на соединителе 50', манжета коленчатого соединителя или его наружный конец 53 будут задираться вверх или образовывать раструб при полной состыковке частей соединителя друг с другом, и это может видеть технический специалист, находясь прямо спереди соединителя. Таким образом, техническому специалисту не нужно будет больше приближаться к находящемуся под напряжением оборудованию, чтобы посмотреть, полностью ли защелкнут соединитель.
Далее в приведенном здесь ниже описании с дополнительными ссылками на фиг.11-13 рассматриваются другие типы соединителей, для которых предусматривается наличие изложенных в данном описании признаков, которые обеспечивают получение соответствующих преимуществ. На фиг.11 показана электрическая втулочная вставка 60, которая содержит корпус 61 соединителя, имеющий трубчатую форму и определяющий собой проход 62 с противоположными концами 62а, 62b и средней частью 62с, расположенной между ними. Корпус 61 соединителя, как показано на иллюстрации, содержит первый слой 65, выполненный из металла, второй слой 66, выполненный из изоляционного материала и заключающий в себе первый слой, а также третий слой, выполненный, например, из полупроводникового материала и заключающий в себе второй слой в средней части корпуса соединителя, которая прилегает к средней части прохода. В приведенном на данной иллюстрации варианте осуществления настоящего изобретения предусматривается наличие также другой металлической вставки 68, находящейся внутри прохода 62, хотя специалисты в данной области техники могут признать, что возможно также применение при изготовлении проводящих внутренних частей втулочной вставки каких-либо иных материалов и выполнение этих частей таким образом, чтобы они имели какие-то другие формы.
Второй и (или) третий слои 66, 67 могут быть выполнены из ТРЕ-материалов с получением при этом соответствующих преимуществ, отмеченных в приведенном здесь выше описании. Например, второй слой 66 может быть выполнен из изоляционного ТРЕ-материала, а третий слой может быть выполнен из полупроводникового ТРЕ-материала. Кроме того, как также показано для приведенного на данной иллюстрации варианта осуществления настоящего изобретения, второй слой 66 может иметь участок с увеличенным диаметром, примыкающий к средней части 62с прохода 62. Разумеется, такой участок с увеличенным диаметром, расположенный в средней части, может быть сформирован посредством многократного наложения изоляционного ТРЕ-материала последовательными слоями, как обозначено пунктирными линиями 70', либо с использованием для этой же цели, например, каких-либо других наполнительных материалов, что должно быть понятно специалистам в данной области техники. Зачастую желательным может быть формирование последовательных сравнительно тонких слоев изоляционного ТРЕ-материала, благодаря чему обеспечивается получение желаемой общей толщины и формы второго слоя 66. Первый и третий слои 65, 67 в данном варианте исполнения соединителя, а также и другие его части, рассмотренные в приведенном здесь выше описании, могут тоже быть сформированы в виде последовательно накладываемых друг на друга более тонких слоев материала, что должно быть понятно специалистам в данной области техники.
Второй вариант исполнения втулочной вставки 60' показан на фиг.12 и будет далее рассмотрен более подробно в приведенном здесь ниже описании. В данном варианте осуществления настоящего изобретения первый слой 65' выполняется из пластического материала, например, из ТРЕ-материала. Такой пластический материал может, например, быть изоляционным или же полупроводниковым материалом. Все остальные элементы данной втулочной вставки 60', обозначенные номерами позиций со штрихом, аналогичны соответствующим элементам с теми же номерами позиций, но без штриха, рассмотренным в приведенном здесь выше описании со ссылками на фиг.11.
Признак, рассмотренный в приведенном здесь выше описании и касающийся наличия ребер, способствующих снижению электростатического напряжения, может также быть предусмотрен и для предложенных здесь вариантов исполнения втулочных вставок 60, 60'. Помимо этого, может также предусматриваться и возможность применения некоторого множества втулочных вставок 60, 60', которые подсоединяются, например, к общей электрической шине, образуя при этом электрический соединитель такого вида, который в типовых случаях называют разветвлением, что должно быть понятно специалистам в данной области техники.
Далее в приведенном здесь ниже описании со ссылками, в частности, на фиг.13 поясняется еще один вариант электрического соединителя, выполненный в виде линейного сростка 80. Представленный на данной иллюстрации сросток 80 имеет трубчатый корпус 81 соединителя, определяющий собой проход 81, имеющий первый и второй концы 82а, 82b со средней частью 83с, расположенной между ними. Корпус 81 соединителя имеет первый слой, прилегающий к средней части 82с прохода 82 и (или) определяющий собой эту часть, второй слой 86, заключающий в себе первый слой, и третий слой 87, заключающий в себе второй слой. Первый и (или) третий слои 65, 67 могут быть выполнены из полупроводникового ТРЕ-материала, а второй слой может быть выполнен из изоляционного ТРЕ-материала. Соответственно, данный сросток 80 также обладает всеми преимуществами и достоинствами, обеспечиваемыми, как указано в приведенном здесь выше описании, при применении ТРЕ-материалов.
Возможно множество различных изменений, которые могут быть внесены в настоящее изобретение специалистом в данной области техники, а также других вариантов осуществления этого изобретения, которые могут быть предложены таким специалистом на основании принципов данного изобретения, изложенных в приведенном здесь выше описании и проиллюстрированных на прилагаемых чертежах. Соответственно, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается исключительно только лишь раскрытыми и проиллюстрированными в данном описании вариантами его осуществления и что предусматривается возможность разработки других модификаций и вариантов осуществления данного изобретения, которые не выходят за пределы существа и объема изобретения, определенные в прилагаемой формуле изобретения.
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении высоковольтных электрических соединителей для электроэнергетических распределительных систем. Техническим результатом изобретения является создание электрического соединителя для высоковольтных распределительных систем, который прост в изготовлении и обладает высокими электрическими характеристиками. Корпус соединителя имеет сквозной проход и содержит первый слой, примыкающий к проходу, второй слой, охватывающий первый слой и выполненный из изоляционного термопластичного эластомерного материала (ТРЕ-материала), и третий слой, охватывающий второй слой из материала с низким электрическим удельным сопротивлением, меньшим 108 Ω·см, который также может быть выполнен из полупроводникового ТРЕ-материала. Слои из ТРЕ-материала могут напрессовываться одни поверх другого. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 13 ил.
Приоритет по пунктам:
| RU 2064213 C1, 20.07.1996 | |||
| US 6338637 B1, 15.01.2002 | |||
| Электрический соединитель | 1980 |
|
SU890494A1 |
| RU 96114997 A, 27.09.1988 | |||
| US 6213799 A, 10.04.2001 | |||
| US 5230640 A, 27.07.1993 | |||
| US 6340794 A, 22.01.2002. | |||
