ОБЪЕДИНЕННАЯ КОНЦЕВАЯ ЗАДЕЛКА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВНЕ ПОМЕЩЕНИЯ ДЛЯ КАБЕЛЯ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК H01B17/62 

Уровень техники

Во многих случаях электрическую энергию передают по кабелям, расположенным вне помещения. Для того чтобы уменьшить потери энергии, вызываемые сопротивлением в кабелях, энергию часто передают при напряжениях, превышающих 50 киловольт. Чтобы обеспечить концевую разделку кабелей, должен быть подсоединен переход между жилой кабеля и землей. Такой переход должен быть способен противостоять падению напряжения между жилой кабеля и землей. Эти переходы обычно называют «концевыми заделками». Вследствие высоких напряжений кабелей и того обстоятельства, что кабели и концевые заделки расположены вне помещения, концевые заделки будут подвержены электрическим напряжениям и напряжениям, обусловленным воздействием окружающей среды. Напряжения, обусловленные воздействием окружающей среды, включают в себя воздействие воды, грязи, снега, ветра и колебания температур. Электрические напряжения обычно будут вызваны самой концевой заделкой и создают высокую напряженность электрического поля, утечки тока («утечки») и пробой.

Концевые заделки, предназначенные для использования вне помещения, обычно включают в себя конструкцию в виде подсборки. В конструкции в виде подсборки монтируют большое количество компонентов для формирования концевой заделки. Пример концевой заделки для кабеля высокого напряжения, используемой вне помещения, с конструкцией подсборки показан на фиг. 2. Концевая заделка 200 для использования вне помещения включает в себя три компонента: два изоляционных комплекта 202, 204 и конус 208 напряжений. Первый изоляционный комплект 202 включает в себя первый выход 212 для соединения концевой заделки 200 с кабелем высокого напряжения (не показан). Кабель высокого напряжения входит в концевую заделку 200 через первый выход 212. Часть кабеля, охватываемую первым изоляционным комплектом 202, зачищают от изоляции и соединяют с первым выходом 212 посредством соединителя. Конус 208 напряжений включает в себя второй выход 214 для соединения заземляющего кабеля с землей (не показано). Второй выход 214 включает в себя входной кожух, через который заземляющий кабель входит в концевую заделку 200, и зажим, который соединяет заземляющий кабель со вторым выходом 214.

Два изоляционных комплекта 200, 204 включают в себя большое количество изоляционных юбок 206. Изоляционные юбки 206 позволяют уменьшить грязь и/или воду, которые накапливаются на концевой заделке, а это уменьшает утечки и возможность возникновения пробоя. Два изоляционных комплекта 202, 204 соединяют друг с другом, при этом второй изоляционный комплект 204 соединяют с конусом 208 напряжений. Используемая вне помещения концевая заделка 200 может быть изготовлена заранее и собрана перед ее использованием.

Для улучшения механической и электрической характеристики концевой заделки изоляционное тело может быть изготовлено из силикона. Силикон обеспечивает способность противостоять воздействию грязи и воды и может снизить вероятность возникновения в концевой заделке пробоя и дуги. Кроме того, силикон может расширить диапазон температур и других факторов окружающий среды, которым может противостоять концевая заделка.

Даже в случае преимуществ, обеспечиваемых силиконом, концевые заделки с конструкцией в виде подсборки испытывают неблагоприятное влияние электрических напряжений и напряжений, обусловленных окружающей средой. Например, наивысшая напряженность электрического поля в концевой заделке 200 имеет место в соединении между изоляционным комплектом 204 и конусом 208 напряжений. Поскольку в этом месте отсутствуют изоляционные юбки, происходит накапливание грязи и воды, вызывающее пробой, особенно когда окружающая среда включает в себя дождь или влагу. Кроме того, отсутствие юбок вызывает утечки тока в соединении между изоляционным комплектом 204 и конусом 208 напряжений и в соединении между изоляционными комплектами 202, 204.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Раскрыта объединенная заделка, используемая вне помещения, которая уменьшает влияние напряжений, обусловленных внешней средой, и электрических напряжений, которым она может быть подвергнута, посредством объединения первой части, второй части и большого количества изоляционных юбок в изоляционное тело, выполненное в виде единой детали. Первая часть, вторая часть и юбки могут быть отформованы совместно друг с другом в виде единой детали, так что изоляционное тело не будет включать в себя швов поперечного сечения. Первая часть включает в себя объединенный первый соединитель для соединения концевой заделки, используемой вне помещения, с кабелем высокого напряжения. Вторую часть соединяют со вторым выходом для соединения с землей. Вторая часть функционирует в качестве конуса напряжений.

Первая часть имеет, в общем, цилиндрическую форму, а конус напряжений имеет, в общем, коническую форму. Первая часть переходит во вторую часть без каких-либо резких изменений площади поперечного сечения, позволяя тем самым избежать увеличения электрических полей. Объединенная концевая заделка, используемая вне помещения, может быть предварительно изготовлена посредством применения такого материала, как силикон.

Юбки проходят приблизительно перпендикулярно продольной оси изоляционного тела и могут быть равномерно распределены вдоль этой оси. Посредством равномерного распределения юбок опасность пробоя может быть исключена.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение может быть лучше понято, если обратиться к приведенным ниже фигурам и описанию. Компоненты согласно фигурам необязательно показаны в масштабе, вместо этого акцент сделан на иллюстрации принципов изобретения. На фигурах одинаковые символы обозначают одни и те же детали, компоненты, модули или стадии, если некоторым образом это не указано иначе.

На фиг.1 представлен вид в изометрии концевой заделки, используемой вне помещения.

На фиг.2 представлен разнесенный вид в изометрии концевой заделки согласно известному уровню техники, используемой вне помещения.

На фиг.3 представлен передний вид в плане концевой заделки, используемой вне помещения.

На фиг.4 представлен вид в поперечном сечении концевой заделки согласно фиг.3, используемой вне помещения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Представлены объединенные концевые заделки для кабелей высокого напряжения, пригодные для их использования вне помещения (каждую называют «объединенной концевой заделкой»). Объединенная концевая заделка для использования вне помещения представляет собой единую деталь, которая, в общем, исключает швы и разрывы между тем, что в ином случае представляло бы собой отдельные компоненты. Поэтому объединенная концевая заделка, используемая вне помещения, снижает влияние напряжений, обусловленных окружающей средой, и электрических напряжений. На фиг.1 представлен пример объединенной концевой заделки 100 для использования вне помещения. Концевая заделка 100, в общем, включает в себя первую часть 116 и вторую часть 114, которая функционирует в качестве конуса напряжений. Концевая заделка 100 также может включать в себя множество изоляционных юбок 112, проходящих приблизительно перпендикулярно наружной поверхности 120 изоляционного тела 110. Первая часть 116, конус 114 напряжений и юбки 112 полностью объединены так, чтобы сформировать изоляционное тело 110 в виде одной детали.

Объединенная концевая заделка 100 для использования вне помещения также может включать в себя первый выход 102. Первый выход 102 может быть объединен с первой частью 116 и обеспечивает возможность соединения объединенной концевой заделки 100 с кабелем высокого напряжения (не показан). Первый выход 102 может включать в себя неэкранированный гофрированный соединитель (не показан). Для соединения кабеля высокого напряжения с концевой заделкой 100 кабель высокого напряжения может быть зачищен от изоляции и гофрированный соединитель может быть обжат на кабеле. Однако первый выход 102 может включать в себя другие типы соединителей. Объединенная концевая заделка 100 для использования вне помещения также может включать в себя второй выход 104, который может быть объединен с конусом 114 напряжений (показана только его часть), который соединяет объединенную концевую заделку 100 с землей (не показана).

Первая часть 116 может иметь, в общем, цилиндрическую форму, а конус 114 напряжений может иметь форму, которая, в общем, коническая. Там, где изоляционное тело 110 переходит от первой части 116 к конусу 114 напряжений, конус 114 напряжений имеет диаметр поперечного сечения, который примерно равен диаметру поперечного сечения первой части 116 и увеличивается в направлении второго выхода 104. Таким образом, можно избежать резкого изменения диаметра между первой частью 116 и второй частью 114, что могло бы привести к увеличенным электрическим полям. Кроме того, диаметр поперечного сечения конуса 114 напряжений может достигнуть своего наибольшего значения в месте между первой частью 116 и вторым выходом 104 и далее может уменьшаться в направлении второго выхода 104. Однако диаметр поперечного сечения конуса 114 напряжений, в общем, во всех местах больше, чем диаметр поперечного сечения первой части 116.

Изоляционное тело 110, в общем, включает в себя юбки 112, расположенные вдоль наружной поверхности 120 и объединенные с ней. Таким образом, как первая часть 116, так и конус 114 напряжений, в общем, включают в себя большое количество юбок 112. Юбки 112 могут быть равномерно распределены вдоль продольной оси 126 изоляционного тела 110. Посредством равномерного распределения юбок 112, в частности юбок 112 в зоне наибольшей плотности 122 электрического поля, опасности пробоя, который, например, может быть вызван дождем и накапливанием грязи, можно будет избежать.

Для создания в виде одной детали объединенной концевой заделки 100, используемой вне помещения, первую часть 116, вторую часть 114 и юбки 112 формуют совместно друг с другом для образования единой детали. Таким образом, изоляционное тело 110, в общем, не включает в себя стыков поперечного сечения в пределах первой части 116 или между первой частью 116 и конусом 114 напряжений. Объединенная концевая заделка 100 для использования вне помещения может быть изготовлена предварительно с применением такого материала, как силикон.

Пример объединенной концевой заделки для использования вне помещения показан на фиг. 3 и 4. Как показано на фиг.4, концевая заделка 300 включает в себя продольную ось 378 и может быть приблизительно симметрична вдоль этой оси 378. Концевая заделка включает в себя первую часть 316, вторую часть 314 и большое количество юбок 312. Эти элементы объединены друг с другом для формирования изоляционного тела 310 в виде единой детали. Изоляционное тело 310 объединено с первым выходом 302 и со вторым выходом 304 для формирования объединенной концевой заделки 300, используемой вне помещения и выполненной в виде единой детали. Кроме того, первый выход 302, первая часть 316, вторая часть 314 и второй выход 304 объединяют таким образом, чтобы переходы между их наружными поверхностями, в общем, были плавными без приблизительно соосных стыков или разрывов. Таким образом, поскольку концевая заделка 300 включает в себя одну, в общем, плавную деталь, можно избежать утечек вследствие стыков и/или разрывов.

Юбки объединены с наружной поверхностью 320 изоляционного тела 310 таким образом, что они могут быть распределены вдоль наружной поверхности 320 и приблизительно перпендикулярно продольной оси 378 концевой заделки 300. Юбки 312 могут быть распределены равномерно. Кроме того, концевая заделка 300 выполнена в виде единой детали, а юбки 312 могут быть расположены вдоль второй части 314, которая функционирует как конус напряжений, и вдоль перехода между первой частью 316 и второй частью 314. Таким образом, может быть уменьшена вероятность возникновения в этих зонах утечек и пробоя, которые обычно происходят при наивысшей напряженности электрического поля.

Изоляционное тело 310, первый выход 302 и второй выход 304 включают в себя канал 360 для захождения кабеля высокого напряжения и кабеля заземления. Первый выход 302 может включать в себя обжимной соединитель, который зажимают на кабеле высокого напряжения. Второй выход 304 включает в себя соединитель 370 и канал 374 для заземления. В канал 374 для заземления может заходить кабель заземления с обнаженной изоляцией, причем в канал может заходить кабель заземления с его оголенной жилой. Соединитель 370 крепит кабель заземления ко второму выходу 304.

На фиг.3 представлены приведенные в качестве примера размеры в миллиметрах для объединенной концевой заделки 300, используемой в случае напряжения в 138 киловольт (кВ). Однако объединенная концевая заделка 300 может быть изменена по размеру для более высоких классов напряжения, например 220 киловольт или 500 киловольт, либо ее размер может быть уменьшен для применения при более низком напряжении, например 69 киловольт. Общая длина объединенной концевой заделки 300, предназначенной для использования вне помещения и включающей в себя первый 302 и второй 304 соединители, приблизительно составляет 1400 мм. Диаметр первого выхода приблизительно составляет 86 мм, расстояние от конца второго соединителя 304 (показана только его часть) до первой юбки на конусе 314 напряжений составляет приблизительно 141 мм, и наиболее широкая часть конуса 314 напряжений, включающая в себя юбку 312, составляет 332 мм. Юбки 312 концевой заделки 300 формируют угол порядка 8 градусов от горизонтальной линии, приблизительно перпендикулярной к продольной оси 378 концевой заделки 300. Конечная часть 311 юбки 312, в общем, вогнута по отношению ко второму соединителю 304, так что конечная часть 311 направлена ко второму соединителю 304 с радиусом, приблизительно составляющим 2,5 мм. Юбки 312 включают в себя, в общем, выпуклую часть 321 с радиусом, приблизительно составляющим 12 мм, который обеспечивает переход от юбок 312 к наружной поверхности 320 изоляционного тела 310. Кроме того, юбки 312 проходят от наружной поверхности 320 изоляционного тела 310 на 45 мм или 70 мм и отстоят друг от друга приблизительно на равном расстоянии вдоль наружной поверхности 320 изоляционного тела 310, приблизительно составляющем от 48 мм до 52 мм.

Хотя раскрыты различные варианты осуществления изобретения, квалифицированным специалистам в этой области будет очевидно, что в объеме изобретения возможно выполнение гораздо большего количества вариантов и исполнений. Соответственно, изобретение ограничено только прилагаемыми пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.

Концевая заделка для использования вне помещений уменьшает влияние окружающей среды и электрических напряжений вследствие объединения первой части, второй части и большого количества юбок в виде неразъемного изоляционного тела. Первая часть включает в себя объединенный первый соединитель для соединения концевой заделки, предназначенной для использования вне помещений, с кабелем высокого напряжения. Вторая часть функционирует как конус напряжений и соединяется со вторым выходом для соединения с землей. Первая часть имеет, в общем, цилиндрическую форму, а конус напряжений имеет, в общем, коническую форму. Первая часть переходит во вторую часть без каких-либо резких изменений площади поперечного сечения, позволяя избежать при этом увеличения электрических полей. Объединенная концевая заделка для использования вне помещения может быть изготовлена предварительно с применением такого материала, как силикон. Юбки проходят приблизительно перпендикулярно продольной оси изоляционного тела и могут быть равномерно распределены вдоль этой оси. Посредством равномерного распределения юбок можно избежать опасности пробоя. Изобретение обеспечивает снижение утечек тока и возможности поверхностного пробоя благодаря выполнению изоляционного тела в виде одной детали. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Концевая заделка в виде одной детали для кабеля высокого напряжения, содержащая: первую часть, выполненную с возможностью соединения с кабелем высокого напряжения; вторую часть, образованную в единое целое с первой частью, в виде изоляционного тела, отформованного в одну деталь, причем вторая часть является конусом напряжений, выполненным с возможностью соединения с землей.

2. Концевая заделка в виде одной детали для кабеля высокого напряжения по п.1, дополнительно содержащая первый выход, образованный в пределах первой части, причем первый выход выполнен с возможностью вмещения кабеля высокого напряжения.

3. Концевая заделка в виде одной детали для кабеля высокого напряжения по п.1, дополнительно содержащая второй выход, образованный в пределах второй части, при этом второй выход выполнен с возможностью вмещения заземляющего кабеля.

4. Концевая заделка в виде одной детали для кабеля высокого напряжения по п.1, дополнительно содержащая множество юбок, сформированных в единое целое с первой частью и второй частью, как часть изоляционного тела, отформованного в одну деталь.

5. Концевая заделка в виде одной детали для кабеля высокого напряжения по п.4, в которой множество юбок проходят, по существу, перпендикулярно и являются, по существу, равномерно отстоящими друг от друга вдоль продольной оси первой части и второй части.

6. Концевая заделка в виде одной детали для кабеля высокого напряжения по п.1, в которой первая часть имеет, по существу, цилиндрическую форму и вторая часть имеет, по существу, коническую форму с меньшим концом и большим концом, и при этом один конец первой части образован в единое целое с меньшим концом второй части, образующим плавный переход в поперечном сечении по направлению к большему концу второй части.

7. Концевая заделка в виде одной детали для кабеля высокого напряжения по п.1, в которой изоляционное тело, отформованное в одну деталь, формируется из силикона.

8. Концевая заделка в виде одной детали для кабеля высокого напряжения по п.1, причем концевая заделка способна поддерживать кабель высокого напряжения, пропускающий напряжение по меньшей мере в 69 кВ.

9. Способ изготовления концевой заделки для кабеля высокого напряжения, содержащий этапы, на которых:
формуют изоляционное тело в виде одной детали, образованное из первой части, выполненной с возможностью соединения с кабелем высокого напряжения, второй части, служащей в качестве конуса напряжений, выполненного с возможностью соединения с землей, и множества юбок, проходящих, по существу, перпендикулярно и равномерно отстоящих друг от друга вдоль продольной оси первой части и второй части;
формируют первый выход в пределах первой части, причем первый выход выполнен с возможностью вмещения кабеля высокого напряжения; и
формируют второй выход в пределах второй части, при этом вторая часть выполнена с возможностью вмещения заземляющего кабеля.

10. Способ изготовления концевой заделки для кабеля высокого напряжения по п.9, при котором первая часть имеет, по существу, цилиндрическую форму и вторая часть имеет, по существу, коническую форму с меньшим концом и большим концом, и при этом один конец первой части образован в единое целое с меньшим концом второй части, образующим плавный переход в поперечном сечении по направлению к большему концу второй части.

11. Способ изготовления концевой заделки для кабеля высокого напряжения по п.9, при котором изоляционное тело, отформованное в одну деталь, формируется из силикона.

12. Способ изготовления концевой заделки для кабеля высокого напряжения по п.9, при котором концевую заделку изготавливают перед установкой.

13. Способ изготовления концевой заделки для кабеля высокого напряжения по п.9, при котором концевая заделка способна поддерживать кабель высокого напряжения, пропускающий напряжение по меньшей мере в 69 кВ.