КОНЦЕВАЯ КАБЕЛЬНАЯ МУФТА ДЛЯ ПРИСОЕДИНЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА К ВЫСОКОВОЛЬТНОМУ КАБЕЛЮ Российский патент 2018 года по МПК H02B13/35 

Изобретение относится к концевой кабельной муфте для присоединения распределительного устройства к высоковольтному кабелю.

Под концевой кабельной муфтой понимается подлежащее предусмотрению изготовителем распределительного устройства в герметично закрытом распределительном устройстве кабельное соединение. В данном случае имеется в виду концевая кабельная муфта, которая служит для присоединения высоковольтного распределительного устройства, в частности газоизолированного распределительного устройства (GIS), к трехфазному, соответственно, к трем однофазным высоковольтным кабелям. В частности, интерес представляет диапазон напряжения от 72,5 кВ до 170 кВ, в котором преимущественно используются три однофазных кабельных соединения. Для подачи газа в качестве защиты от непосредственного соприкосновения, а также от влияний окружающей среды, соединение между кабелем и распределительным устройством герметично закрыто в металлическом корпусе. В распределительном устройстве этот корпус установлен неподвижно. Таким образом, концевая кабельная муфта представляет предварительно смонтированное в распределительном устройстве кабельное гнездо. Это кабельное гнездо соединяется с расположенной на конце кабеля соединительной частью кабеля, за счет чего создается электрическое соединение.

Указанное выше электрическое соединение кабельного гнезда должно быть снабжено расширенной функцией, с целью обеспечения возможности создания при необходимости изоляционного промежутка в кабельном гнезде. Из уровня техники известна реализация изоляционного промежутка вертикально вдоль прохождения провода.

Исходя из уровня техники, задачей изобретения является предоставление концевой кабельной муфты для присоединения распределительного устройства к высоковольтному кабелю, с помощью которой может быть компактно реализована необходимая дополнительная функция изоляционного промежутка.

Эта задача решена с помощью концевой кабельной муфты, которая служит для присоединения распределительного устройства к трехфазному, соответственно, трем однофазным высоковольтным кабелям, содержащей:

- по меньшей мере один корпус,

- три выступающих в корпус, изолированных кабельных соединительных элемента с лежащим внутри проводом для создания электрического соединения распределительного устройства с соответствующим расположенным на одном конце одной фазы высоковольтного кабеля кабельным концевым усилением, и

- три также выступающие с противоположной кабельным соединительным элементам стороны в корпус, выполненные в виде полых тел фазовые соединительные части, в которые подлежат введению соответствующее одно из кабельных концевых усилений, при этом

- изолированные кабельные соединительные элементы расположены в первой плоскости, которая проходит перпендикулярно направлению входа кабельных соединительных элементов в корпус, так, что они образуют углы первого треугольника,

- фазовые соединительные части расположены в параллельной первой плоскости второй плоскости так, что они образуют углы второго треугольника,

- соответствующий один угол первого треугольника, который соответствует одному кабельному соединительному элементу, и соответствующий один угол второго треугольника, который соответствует одной подлежащей соединению с упомянутым кабельным соединительным элементом фазовой соединительной части, образуют два подходящих (комплектных) друг к другу угла,

- первый треугольник и второй треугольник повернуты относительно друг друга внутри своей соответствующей плоскости, при этом поворот осуществляется исходя из положения, в котором, при рассматривании перпендикулярно первой и второй плоскости, расстояния между соответствующими подходящими друг к другу углами первого и второго треугольника принимают минимально возможное значение,

- между соответствующим кабельным соединительным элементом и упомянутой подходящей фазовой соединительной частью расположен соединительный элемент.

За счет полного, соответственно, частичного удаления трех соединительных элементов можно прерывать электрическое соединение между первым и вторым треугольником, при этом само удаление может обеспечиваться с помощью любого механизма. При этом механизм для рассоединения обеспечивает возникновение изоляционного промежутка между кабелем и GIS.

При этом лежащие внутри провода кабельных соединительных элементов и фазы высоковольтного кабеля предпочтительно ориентированы параллельно друг другу внутри корпуса в первом направлении, и соединительные элементы перекрывают соответствующее, возникшее на основании поворота смещение между кабельным соединительным элементом и подходящей фазовой соединительной частью.

При этом, в частности, предпочтительным становится первое направление, которое проходит вертикально, за счет чего возникает смещение в горизонтальном направлении. Таким образом, возникающий после удаления соответствующего одного из соединительных элементов изоляционный промежуток между первым и вторым треугольником имеет составляющую по вертикали и по горизонтали, при этом составляющая по горизонтали имеет большую величину.

Ниже приводится более подробное описание изобретения на основании примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - пример газоизолированного распределительного устройства с концевой кабельной муфтой;

фиг.2 – боковой разрез известной концевой кабельной муфты;

фиг.3 - концевая кабельная муфта в изометрической проекции снаружи;

фиг.4 - образованные, согласно изобретению, с помощью кабельных соединительных элементов и фазовых соединительных частей треугольники;

фиг.5 – боковой разрез выполненной в соответствии с изобретением концевой кабельной муфты;

фиг.6 - разрез концевой кабельной муфты, согласно фиг.5, на виде сверху.

На фиг.1 показано известное из уровня техники газоизолированное распределительное устройство 1, которое стоит на фундаменте 3, приводится в действие с помощью электрошкафа 4 и имеет следующие выполненные трехфазными составляющие части: сборную шину 5 с комбинированным разделительным и заземляющим переключателем, силовой выключатель 6, трансформатор 7 тока, трансформатор 8 напряжения, комбинированный разделительный и заземляющий переключатель 9, заземляющий разъединитель 10 допустимого тока включения, а также концевую кабельную муфту 2, к которой присоединены высоковольтные кабели 11 и 12. Третий высоковольтный кабель, т.е. третья из трех фаз, не видна, поскольку она находится непосредственно позади высоковольтного кабеля 11.

На фиг.3 показана в изометрической проекции концевая кабельная муфта, состоящая из корпуса 40 и закрывающего дно элемента 48. Корпус открыт на противоположной закрывающему дно элементу 48 верхней торцевой стороне, за счет чего видно внутреннее пространство концевой кабельной муфты. За счет этого видна твердотельная изоляция 44, например, из литой смолы, в которую заделаны электрические выводы трех фаз 45, 46, 47 для присоединения к распределительному устройству. Эти выводы называются в последующем кабельными соединительными элементами.

Кроме того, можно видеть, что корпус 40 снабжен тремя соответствующими трем фазам блоками распознавания высокого напряжения, при этом на фиг.3 в действительности видны лишь два блока 42, 43 распознавания высокого напряжения. В соответствии с этим, корпус 40 имеет три предварительно выполненных отверстия для установки этих блоков распознавания высокого напряжения.

Дополнительно к уже указанным элементам, на фиг.2 в изображенной в боковом разрезе концевой кабельной муфте показаны находящиеся внутри корпуса 40 кабельные соединительные элементы 21, 22, которые соединены неподвижно с соответствующей одной из фазовых соединительных частей 23, 24. Снова можно видеть лишь два кабельных соединительных элемента и две фазовые соединительные части, в то время как соответствующие третьи кабельные соединительные элементы и фазовые соединительные части не видны.

При инсталляции высоковольтного распределительного устройства, в соответствующую фазовую соединительную часть вводятся не изображенные на фиг.2 кабельные концевые усиления, за счет чего примыкающий к кабельным концевым усилениям высоковольтный кабель электрически проводящим образом соединяется с подходящим (комплектным) к соответствующей фазовой соединительной части кабельным соединительным элементом. Это приведение в соединение высоковольтного распределительного устройства с высоковольтными кабелями может осуществляться либо изготовителем распределительного устройства, либо на месте инсталляции распределительного устройства.

Как показано на фиг.2 и 3, в известной концевой кабельной муфте кабельные соединительные элементы и соответствующие подходящие фазовые соединительные части расположены на прямой линии относительно друг друга, т.е. образованный кабельными соединительными элементами в плоскости их выхода из твердотельной изоляции 44 первый треугольник 49 находится на одной прямой с образованным фазовыми соединительными частями в плоскости их выхода из закрывающего дно элемента 48 вторым треугольником 50, при этом образованная кабельным соединительным элементом угловая точка первого треугольника 49 и образованная соединенной с этим кабельным соединительным элементом фазовой соединительной частью угловая точка второго треугольника 50 образуют относящиеся друг к другу углы. Понятие «находящиеся на одной линии» следует понимать здесь так, что при рассматривании сверху концевой кабельной муфты на фиг.3, подходящие друг к другу углы имеют минимально возможное расстояние друг от друга, т.е. при одинаково больших треугольниках лежат друг над другом.

На фиг.4 показаны образованные, согласно изобретению, кабельными соединительными элементами 51, 52, 53 и фазовыми соединительными частями 52, 54, 56 первый (57) и второй (58) треугольники, которые в этом примере повернуты относительно друг друга на 60°. Относящиеся друг к другу углы образованы следующими парами кабельных соединительных элементов и фазовых соединительных частей: [51, 52], [53, 54] и [55, 56].

На фиг.5 показана в боковом разрезе выполненная в соответствии с изобретением концевая кабельная муфта, а на фиг.6 - поперечный разрез этой концевой кабельной муфты на виде сверху. В последующем одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями.

Также на фиг.5 и 6 имеется снова удлиненный корпус 60, который на стороне верхней торцевой стороны закрыт твердотельной изоляцией 63, при этом через твердотельную изоляцию 63 в корпус выступают кабельные соединительные элементы 71, 73, 75. Кабельные соединительные элементы 71, 73, 75 имеют лежащие внутри провода для создания электрического соединения с соответствующим расположенным на одном из концов одной фазы высоковольтного кабеля, здесь не изображенным кабельным концевым усилением. Кроме того, с противоположной кабельным соединительным элементам стороны в корпус 60 выступают три выполненные в виде полых тел фазовые соединительные части 72, 74, 76, в которые подлежит введению соответствующее одно из кабельных концевых усилений.

На фиг.6 показана плоскость S разреза, вдоль которой проходит разрез на фиг.5. Поскольку соединительный элемент 61 направлен из плоскости S разреза назад в пространство, то от него в действительности виден лишь соединенный с подходящей фазовой соединительной частью 72 начальный участок. Элементы 71, 75, 76 и 63 не затрагиваются плоскостью S разреза, и поэтому вообще не видны на фиг.5.

Изолированные кабельные соединительные элементы 71, 73, 75 расположены в первой плоскости Е1, которая проходит перпендикулярно направлению (М1) входа кабельных соединительных элементов в корпус 60, так, что они образуют углы первого треугольника 77. Фазовые соединительные части 72, 74, 76 расположены в параллельной первой плоскости Е1 второй плоскости Е2 так, что они образуют углы второго треугольника 78. При этом соответствующий один угол первого треугольника 77, который соответствует одному кабельному соединительному элементу, и соответствующий один угол второго треугольника, который соответствует подлежащей соединению с кабельным соединительным элементом фазовой соединительной части, образуют два подходящих друг к другу угла: [71, 72], [73, 74]. Первый треугольник 77 и второй треугольник 78 повернуты внутри своей соответствующей плоскости Е1, Е2 относительно друг друга, при этом поворот осуществляется, исходя из показанного на фиг. 2 положения, в котором, при рассматривании перпендикулярно первой и второй плоскости, расстояния (а) между соответствующими относящимися друг к другу углами первого и второго треугольника имеют возможно меньшее значение.

Как показано на фиг.5 на примере кабельного соединительного элемента 73 и соответствующей фазовой соединительной части 74, кабельные соединительные элементы и фазовые соединительные части проходят по своей длине параллельно продольной оси Х корпуса 60, так же как в известной концевой кабельной муфте на фиг.2. Однако относящиеся друг к другу кабельные соединительные элементы и фазовые соединительные части [71, 72], [73, 74] и [75, 76], на основании относительного поворота образованных ими первого (77) и второго (78) треугольников, а также на основании различной величины этих треугольников, расположены со смещением относительно друг друга. Для перекрывания получающегося за счет этого расстояния (а) между средней осью М1 кабельного соединительного элемента и средней осью М2 соответствующей фазовой соединительной части и для соединения их друг с другом как электрически, так и механически, предусмотрен соответствующий лежащий между ними соединительный элемент, который образует со средними осями М1, М2 угол между 0° и 90°. Этот соединительный элемент выполнен с возможностью удаления по частям или полностью с помощью подходящего механизма, так что при необходимости можно создавать изоляционный промежуток между кабельным соединительным элементом и соответствующей фазовой соединительной частью.

Первый треугольник 77 и второй треугольник 78 в показанном здесь варианте выполнения являются равносторонними треугольниками, средние точки которых лежат друг над другом, поэтому расстояние (а) для всех соответствующих друг другу кабельных соединительных элементов и фазовых соединительных частей является одинаковым. При этом относительный поворот первого треугольника 77 и второго треугольника 78 осуществляется вокруг проходящей через средние точки Z треугольников поворотной оси. При не равносторонних треугольниках, например, равнобедренных или же неравномерных треугольниках, поворот может происходить вокруг поворотной оси, которая образована соединительной линией между так называемой отличительной точкой первого треугольника и соответствующей отличительной точкой второго треугольника, при этом к отличительным точкам относятся точка пересечения высот, средняя точка описанной окружности, средняя точка вписанной окружности и центр тяжести соответствующего треугольника.

На фиг.4-6 предполагается, что как кабельные соединительные элементы, так и фазовые соединительные части расположены в форме треугольника. Однако в качестве альтернативного решения, эти конструктивные элементы могут быть расположены также на одной линии, при этом расположение по линии возможно лишь на стороне кабельных соединительных элементов или лишь на стороне фазовых соединительных частей или же на обеих сторонах. В этом случае, а также при любых других расположениях возможно также создание горизонтального изоляционного промежутка за счет любого поворота или разведения проводов.

Таким образом, введение отдельных соединительных элементов между кабельным соединительным элементом и фазовой соединительной частью обеспечивает то преимущество, что можно отделять электрически концевую кабельную муфту с помощью ручной операции от распределительного устройства, без необходимости значительного увеличения для этого конструктивной высоты высоковольтного распределительного устройства.

А именно, если исходить из уровня техники, показанного на фиг.1, то можно вводить подлежащее обслуживанию вручную место разделения между концевой кабельной муфтой 2 и комбинированным разделительным и заземляющим переключателем 9 в виде проходящего в вертикальном направлении, т.е. в продолжение высоковольтных кабелей 11, 12, изоляционного промежутка, который предназначен для перемыкания вручную. Однако это приводило бы к необходимости увеличения конструктивной высоты распределительного устройства 1. За счет введения проходящих почти в поперечном направлении относительно продольной длины Х концевой кабельной муфты соединительных элементов 61, 62, 63, обеспечивается возможность за счет предусмотрения размыкаемого вручную соединения, в частности винтового или штекерного соединения, между соединительным элементом и подходящим кабельным соединительным элементом и/или подходящей фазовой соединительной частью приводимого вручную в действие места разделения, которое проходит в горизонтальном направлении и тем самым позволяет не изменять конструктивную высоту.

При этом ручной доступ к разъемному соединению между соединительными элементами 61, 62, 63 и подходящими кабельными соединительными элементами 71, 73, 75 и/или фазовыми соединительными частями 72, 74, 76 может осуществляться через без того предусмотренные в корпусе 60, служащие, например, для установки блоков распознавания высокого напряжения отверстия 64, 65 или через дополнительные монтажные отверстия в корпусе. Если имеется разъемное соединение к одному из обоих элементов, а именно, кабельному соединительному элементу, соответственно, фазовой соединительной части, то должно иметься по меньшей мере одно установленное с возможностью поворота соединение с другим элементом, так что соединительный элемент после размыкания разъемного соединения можно поворачивать в горизонтальной плоскости, т.е. вокруг проходящей параллельно средней оси (М1) кабельного соединительного элемента, соответственно, средней оси (М2) фазовой соединительной части поворотной оси, с целью создания тем самым достаточного изоляционного промежутка. Если же, в противоположность этому, соединительные элементы закреплены разъемно на обоих концах, то их можно удалять из внутреннего пространства корпуса 60 через предусмотренные в корпусе отверстия 64, 65. При необходимости соединительные элементы могут быть выполнены также из нескольких частей, с целью обеспечения возможности их удаления из корпуса 60 в виде нескольких отдельных частей.

Концевая кабельная муфта содержит три выступающих в корпус, изолированных кабельных соединительных элемента (71, 73, 75) с лежащим внутри проводом, а также три выступающие с противоположной кабельным соединительным элементам (71, 73, 75) стороны в корпус (60) выполненные в виде полых тел фазовые соединительные части (72, 74, 76), в которые подлежат введению соответствующее одно из кабельных концевых усилений. Кабельные соединительные элементы и фазовые соединительные части образуют соответствующие углы треугольника, повернутые относительно друг друга в своей соответствующей плоскости, так что возникает смещение. Для перекрывания смещения между подходящим кабельным соединительным элементом и подходящей фазовой соединительной частью расположен соединительный элемент (61, 62, 63), который для создания изоляционного промежутка выполнен с возможностью частичного или полного удаления. Изобретение обеспечивает присоединение распределительного устройства к высоковольтному кабелю, при котором компактно реализована необходимая дополнительная функция изоляционного промежутка. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Концевая кабельная муфта для присоединения распределительного устройства к высоковольтному кабелю, содержащая:

- по меньшей мере один корпус (60),

- три выступающих в корпус, изолированных кабельных соединительных элемента (71, 73, 75) с лежащим внутри проводом для создания электрического соединения распределительного устройства с соответствующим расположенным на одном конце одной фазы высоковольтного кабеля кабельным концевым усилением,

- три также выступающие с противоположной кабельным соединительным элементам (71, 73, 75) стороны в корпус (60), выполненные в виде полых тел фазовые соединительные части (72, 74, 76), в которые подлежат введению соответствующее одно из кабельных концевых усилений, при этом

- изолированные кабельные соединительные элементы (71, 73, 75) расположены в первой плоскости (Е1), которая проходит перпендикулярно направлению (М1) входа кабельных соединительных элементов в корпус так, что они образуют углы первого треугольника (77),

- фазовые соединительные части (72, 74, 76) расположены в параллельной первой плоскости (Е1) второй плоскости (Е2) так, что они образуют углы второго треугольника (78),

- соответствующий один угол первого треугольника (77), который соответствует одному кабельному соединительному элементу, и соответствующий один угол второго треугольника (78), который соответствует одной подлежащей соединению с кабельным соединительным элементом фазовой соединительной части, образуют два подходящих друг к другу угла ([71,72], [73,74], [75,76]),

- первый треугольник (77) и второй треугольник (78) повернуты относительно друг друга внутри своей соответствующей плоскости (Е1, Е2), при этом поворот осуществляется исходя из положения, в котором, при рассматривании перпендикулярно первой и второй плоскости, расстояния (а) между упомянутыми соответствующими подходящими углами первого и второго треугольника принимают минимально возможное значение, и

- между соответствующим кабельным соединительным элементом и подходящей фазовой соединительной частью расположен соединительный элемент (61, 62, 63).

2. Концевая кабельная муфта по п.1, отличающаяся тем, что лежащие внутри провода кабельных соединительных элементов и фазы высоковольтного кабеля ориентированы параллельно друг другу внутри корпуса (60) в первом направлении (Х), и соединительные элементы перекрывают соответствующее, возникшее на основании поворота смещение между кабельным соединительным элементом (71, 73, 75) и подходящей фазовой соединительной частью (72, 74, 76).

3. Концевая кабельная муфта по п.1 или 2, отличающаяся тем, что соединительные элементы (61, 62, 63) соединены каждый со своим подходящим кабельным соединительным элементом и/или с подходящей фазовой соединительной частью разъемно, в частности, с помощью винтового или штекерного соединения.

4. Концевая кабельная муфта по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что соединительные элементы (61, 62, 63) в их месте контакта с их подходящим кабельным соединительным элементом и/или с подходящей фазовой соединительной частью выполнены с возможностью поворота.

5. Концевая кабельная муфта по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что соединительные элементы (61, 62, 63) выполнены из нескольких частей.

6. Концевая кабельная муфта по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что первый треугольник первого выполнения корпуса с первой продольной длиной (L) выбран точно такой величины, что и первый треугольник второго выполнения корпуса со второй, отличной от первой продольной длиной (L2), и что первый треугольник и подходящий второй треугольник в обоих выполнения повернуты относительно друг друга настолько, что расстояния (а) между подходящими друг к другу углами треугольников первого выполнения имеют приблизительно точно такую же величину, что и расстояния между подходящими друг к другу углами треугольников второго выполнения.

7. Концевая кабельная муфта по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что соединительная линия между первой отличительной точкой (Z) первого треугольника (77) и второй отличительной точкой (Z) второго треугольника (78) проходит перпендикулярно первой, соответственно, второй плоскости (Е1, Е2), и поворот осуществляется вокруг образованной с помощью соединительной линии оси, при этом отличительными точками являются, в частности, точка пересечения высот, средняя точка описанной окружности, средняя точка вписанной окружности или центр тяжести соответствующего треугольника.

8. Концевая кабельная муфта по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что по меньшей мере первый треугольник (77) или второй треугольник (78) является равнобедренным или равносторонним треугольником.

9. Концевая кабельная муфта по п.8, отличающаяся тем, что первый треугольник (77) и второй треугольник (78) являются каждый равносторонним треугольником, поворот которых выполнен вокруг линии соединения средних точек (Z) обоих треугольников.