用於電力電纜的末端連接裝置製造方法

2023-09-18 01:42:45 3

用於電力電纜的末端連接裝置製造方法
【專利摘要】一種用於將中壓或高壓電力電纜(42)的端部連接到連接點的末端連接裝置(10)，所述末端連接裝置(10)包括具有第一端部部分和第二端部部分的接口電纜(12)，所述接口電纜(12)包括內導體(14)和導電或半導電層(18)。所述末端連接裝置還包括第一應力控制管(36)，所述第一應力控制管包括應力控制元件(38)和布置在所述應力控制元件(38)周圍的絕緣層(40)，其中所述第一應力控制管(36)安裝在所述接口電纜(12)的所述第一端部部分上。所述末端連接裝置還包括用於將所述接口電纜(12)連接到所述電力電纜(42)的第一電纜連接器(24)，所述第一電纜連接器(24)連接到所述接口電纜(12)的所述第二端部部分；所述末端連接裝置(10)還包括第二應力控制管(36』)，所述第二應力控制管包括應力控制元件(38)和布置在所述應力控制元件(38)周圍的絕緣層(40)，其中所述第二應力控制管(36』)安裝在所述接口電纜(12)的所述第二端部部分以及所述第一電纜連接器(24)的至少一部分之上；所述末端連接裝置還包括一個或多個管狀可收縮套管(52,52』,52」)。所述管狀可收縮套管(52,52』,52」)中的一個的至少一部分在所述第一應力控制管(36)的至少一部分之上延伸。所述管狀可收縮套管(52,52』,52」)中的一個的至少一部分在所述第二應力控制管(36』)的至少一部分之上延伸。在所述第一應力控制管(36)的至少一部分之上延伸的所述管狀可收縮套管(52,52」)的所述部分在所述第一應力控制管(36)的至少一部分周圍收縮。
【專利說明】用於電力電纜的末端連接裝置

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用於電力電纜、特別是中壓或高壓電力電纜的末端連接裝置，並 且涉及一種將中壓或高壓電力電纜的端部連接到連接點的方法。

【背景技術】
[0002] 通常已知採用徑向可收縮套管用於封閉連接到另一根電纜或阻擋件端部的電纜。 用於覆蓋電纜連接器或阻擋件端部的電纜接端的已知徑向可收縮套管在ΕΡ-Β-0 435 569 中有所描述。可收縮套管包括作為中間絕緣層的電介質材料、與局部塗覆的內導電層結合 的電場控制內層和導電外層。優選的是，這種多層套管通過擠出製備，而優選的是包含矽樹 脂或ETOM。
[0003] 當通過已知徑向可收縮套管制備電纜接合或電纜末端接線端時，有必要在所述連 接器一側提供自由空間（停放位置），該空間與可收縮套管的整個長度相對應。建立電纜連 接之後，將可收縮套管在電纜連接上居中，然後通過施加熱量或移除使可收縮套管保持在 徑向延伸狀態的外部或內部支承，將可收縮套管收縮。ΕΡ-Β-0 541 000公開一種徑向伸展 狀態下的徑向可收縮套管，該套管被位於彼此相鄰的兩個可移除的支撐芯固定。在ΕΡ-Β-0 966 780中公開了另一種徑向可收縮套管，該套管具有用於套管不同部分的單獨的支撐芯。 在本已知組件中，通過將套管摺疊的方法，套管的不同部分被同心地布置，其中各個部分通 過可移除的支承芯或類似的支承元件保持在它們的相應的徑向伸展狀態。
[0004] W090/13933公開了一種插入式連接，特別是一種用於高壓塑性電纜的套管，該套 管包括緊密地配合到電纜端部的電絕緣體，該電纜絕緣體具有用於掩蔽收納於其中的電纜 導體連接元件的導電應力控制主體、環繞所述應力控制主體的絕緣主體、以及完全地或部 分地環繞所述絕緣主體的導電護套。絕緣體設有併入到應力控制主體中的用於電纜導體連 接元件的空間中的軸向緊密配合通道。電纜導體連接元件包括至少一個插塞部件和至少一 個相對插塞部件以及用於將插塞部件和相對插塞部件互鎖的裝置。
[0005] W096/10851旨在提供一種用於額定功率高達400KV及以上的高壓電力電纜的簡 化連接系統，尤其是一種用於所有附件和互連件的通用電纜連接系統。所述連接系統使用 通用的界面與多種不同設備互連，並且包括由彈性主體組成的電纜接線端，所述連接系統 中整合有應力消除裝置、連接器罩、具有錐形界面表面和外部導電網的絕緣件以及具有對 應於電纜接線端的界面表面的錐形界面表面的剛性絕緣體。
[0006] 當必須用新的電纜接線端替換現有電纜接線端（由於修復/維護或結構升級）但 不需要替換現有電纜（即，翻新）的情況下，最困難的操作是將現有電力電纜重新連接到新 的接線端。替換電纜接線端需要將現有電纜接線端在其安裝位置處切斷。通常，安裝位置 是接電裝置封裝件、匯流條機櫃、或鄰近的發電機、馬達、變壓器等。當移除現有的電纜接 線端時，剩餘的電力電纜不足夠長以與標準電纜接線端端接並再次重新連接到接電裝置電 極、匯流條、發電機等。
[0007] 另外，在需要修復時，就對服務連貫性的影響和能源網絡管理的違約成本來說，重 新連接電力電纜所花費的時間是一個問題。
[0008] 因此，需要一種改善的、特別是用於中壓或高壓電力電纜的電纜接線端，其提供合 適於在極有限的空間內被快速安裝和起作用的結構/尺寸解決方案。


【發明內容】

[0009] 本發明提供一種用於將中壓或高壓電力電纜的端部連接到連接點的末端連接裝 置，所述末端連接裝置包括：
[0010] a)具有第一端部部分和第二端部部分的接口電纜，所述接口電纜包括內導體和導 電或半導電層，
[0011] b)第一應力控制管，包括應力控制元件以及布置在該應力控制元件周圍的絕緣 層，其中第一應力控制管安裝在接口電纜的第一端部部分上；
[0012] c)用於將接口電纜連接到電力電纜的第一電纜連接器，該第一電纜連接器連接到 所述接口電纜的第二端部部分；
[0013] d)第二應力控制管，包括應力控制元件以及布置在應力控制元件周圍的絕緣層， 其中第二應力控制管安裝在所述接口電纜的第二端部部分以及第一電纜連接器的至少一 部分之上；
[0014] e) -個或多個管狀可收縮套管，該管狀可收縮套管中的一個的至少一部分在第一 應力控制管的至少一部分之上延伸，並且管狀可收縮套管中的一個的至少一部分在第二應 力控制管的至少一部分之上延伸，其中在第一應力控制管的至少一部分之上延伸的管狀可 收縮套管的部分圍繞第一應力控制管的至少一部分收縮。
[0015] 末端連接裝置實際上是一個一體化接頭，並且通過接口電纜在兩個部分之間端 接。由於末端連接裝置的一體化特徵，其允許在禁閉的空間內，進行切斷電力電纜和連接點 的快速且直接的連接。本發明的末端連接裝置有利於容易地將電力電纜連接到裝置以及較 容易地將裝置連接到連接點。另外，其一體化結構也降低了在安裝期間出錯的可能性，對於 具有許多必須附接到電纜和/或連接點的單獨元件的接線端來說，在安裝期間出錯可能是 一個問題。所述連接點可以是在例如發電機或變壓器的一件設備上，或者可以是接電裝置 電極或匯流條。具體地講，當連接已安裝的電力電纜到連接點的現有末端裝置被移除時，通 過切斷末端設備安裝在電力電纜的部分，末端連接裝置是可用的。剩下的已安裝電纜則太 短而不能達到連接點。必須安裝合適的新末端裝置。因為本發明的末端連接裝置的接口電 纜可使用一段商購電纜，所以本發明的末端連接裝置可容易製備成多種不同長度，並且使 用不同類型的電力電纜而不增加另外的製造成本，因此，可適應對多種長度、尺寸和類型的 電纜末端裝置的需求。
[0016] 在本發明的末端連接裝置中，電力電纜可非常容易地連接到第一電纜連接器。第 一電纜連接器固定地連接並且布置在所述末端連接裝置內。附接到配接的第二電纜連接器 的電力電纜可以容易地連接到第一電纜連接器，因為配接的第二電纜連接器被插入到第二 應力控制管和管狀套管的若干部分中，該套管通過支撐心保持伸展狀態以便通過簡單地把 第二電纜連接器插入到第一電纜連接器中，或者反之亦然而實現與第一電纜連接器的電連 接。如果使用中間連接器，則可很容易地將第二電纜連接器插入到中間連接器中。另外，剛 性套管可以固定在第一電纜連接器周圍，並且可以充分地延伸超出第一電纜連接器的配接 面，以在第二電纜連接器配接到第一電纜連接器時覆蓋所述第二電纜連接器。因此，末端連 接裝置的任何部分都不需要在電力電纜上的停放位置或任何自由空間。
[0017] 在本發明的特定方面，管狀可收縮套管中的至少一個的一部分圍繞接口電纜的一 部分收縮。
[0018] 在另一方面，在第二應力控制管的至少一部分之上延伸的管狀可收縮套管包括適 用於圍繞電力電纜的一部分收縮的一部分。
[0019] 在另一方面，所述接口電纜的第一端部部分附接到凸耳。
[0020] 在另一方面，所述第一和第二應力控制管中的一個或兩個的應力控制元件是幾何 應力控制元件或電容性應力控制元件。
[0021] 在本發明的特定方面，在第一應力控制管的至少一部分之上延伸的管狀可收縮套 管在外側上包括用於減少跟蹤電流的一個或多個裙座。
[0022] 在另一方面，所述接口電纜還包括同中心地布置在內導體的至少軸向片段周圍的 絕緣層，並且末端連接裝置包括具有印刷電路板元件的電容性電壓傳感器。所述印刷電路 板元件可被設置在導電或半導電材料的電隔離件之上。所述導電或半導電材料的電隔離件 可被布置在接口電纜的絕緣層上，且可操作以形成用於感測內導體的電壓的感測電容器的 電極。所述絕緣層可操作以形成感測電容器的電介質。
[0023] 在另一方面，所述末端連接裝置還包括另外的半導電材料，所述另外的半導電材 料同中心地布置在絕緣層的至少軸向片段周圍、在導電或半導電材料的電隔離件的任一側 上。所述另外的半導電材料可以包括兩個半導電軸向片段，所述兩個半導電軸向片段通過 非導電軸向片段與導電或半導電材料的電隔離件電隔離。
[0024] 所述導電或半導電材料的電隔離件或者所述另外的半導電材料中的一些或全部 可以粘接性地附連到絕緣層。
[0025] 在特定方面，所述印刷電路板元件包括與所述導電或半導電材料的電隔離件電接 觸的圖案化的鍍金銅層。
[0026] 在本發明的另一方面，所述導電或半導電材料的電隔離件包括接口電纜的半導電 層的一部分。
[0027] 本發明還提供了一種將中壓或高壓電力電纜的端部連接到連接點的方法，所述方 法包括以下步驟：
[0028] a)提供如上述的末端連接裝置；
[0029] b)提供中壓或高壓電力電纜；
[0030] c)通過經由第一電纜連接器將接口電力電纜連接到電纜的端部而將所述末端連 接裝置連接到電力電纜的端部；和
[0031] d)通過將接口電纜的第一端部部分連接到連接點而將所述末端連接裝置連接到 所述連接點。
[0032] 在本發明的至少一個實施例中，在將第一電纜連接器配接到第二電纜連接器之 後，第二應力控制管圍繞配接的連接器和電力電纜的一部分收縮，然後在第二應力控制管 的一部分之上延伸的管狀套管的部分在第二應力控制管和電力電纜的一部分之上收縮。由 於所述末端連接裝置包括一體化接頭部分和接線端部分，因此其允許使用所述接頭部分容 易地連接到電力電纜以及使用接線端部分容易地連接到連接點。
[0033] 根據本發明的至少一個實施例的末端連接裝置的第一電纜連接器可以被構造成 插座或插頭。為確保插座-插頭連接能夠承載高電流，現有技術提供各種如在（例如） ΕΡ-Α-0 716 474、DE-A-38 13 001 和 DE-A-29 39600 中所公開的接觸技術。
[0034] 如果使用中間連接器，則它可以是柔性的、部分柔性的或剛性的。柔性的或部分柔 性的中間連接器起到有利於將電力電纜連接到第一電纜連接器的應用的作用。當在狹窄空 間中使用預裝配的末端連接裝置時，這是有利的。
[0035] 根據本發明的一個實施例，接口電纜和第二電纜它們的相應的連接器（其又將互 相連接）之間的機械連接和電連接是通過捲曲或緊固螺釘或類似的緊固元件實現的。優選 的是，所述緊固螺釘被構造為可剪切螺釘。在W0-A-95/25229、W0-A-96/31706、EP-B-0 470 388、ΕΡ-Β-0 688 960、ΕΡ-Β-0 692 643、ΕΡ-Α-0 769 825、ΕΡ-Β-0 819 222、ΕΡ-Β-0 984 176和US-A-6 045 373中公開了適用於電纜（或阻擋件端部元件）和第二電纜連接器之間 的連接的緊固元件實例。
[0036] 基本上，熱收縮元件和冷收縮元件兩者都可以用於根據本發明的預裝配末端連接 裝置。然而，為了避免將熱量應用於收縮所述管和套管，冷收縮材料是優選的。總體上，這 些材料是本領域中已知的，且優選地使用矽氧烷或EPDM。在冷收縮套管或管的情況下，可 使用可移除的支承芯將套管或管的一部分保持在徑向伸展狀態下。適用的支承體通常對本 領域內的技術人員是已知的。具體地講，已知使用適用於被插入到冷收縮套管或管中的至 少一個支承芯以將其保持在徑向伸展狀態下，並從冷收縮套管或管上取下所述支承芯以使 套管或管收縮。在本發明的至少一個實施例中，支承芯將應力控制管的一部分保持在徑向 伸展狀態下，且包括螺旋纏繞帶，所述螺旋纏繞帶適用於通過牽拉所述帶的在支承芯的第 一端部開始的一端經過所述芯的中心並從所述芯的第二端部離開而從應力控制管上取下， 使得所述帶的被牽拉端部通過從芯的第一端部開始纏繞而與所述芯的其餘部分分離。在 DE-A-39 43 296、DE，A-42 33 202、W0-A-95/11542、W0-A-95/318 845、EP-A-0 291 213、 ΕΡ-Α-0 399 263、ΕΡ-Α-0 500 216、ΕΡ-Α-0 631 117、ΕΡ-Α-0 631 357、ΕΡ-Α-0 702 444、 ΕΡ-Β-0 966 780、US-A-3 515 798、US-A-4 135 553、US-A-4 179 320、US-A-4 503 105、 US-A-4 656 070、US-A-5 098 752以及US-4 585 607中公開了用於將第二管狀部分保持 在徑向伸展狀態下的各種支承件以及芯的實例。
[0037] 所述第二應力控制管可以被布置成在將末端連接裝置連接到電力電纜之前延伸 超過第一電纜連接器和/或剛性套管，並因此被保持在如先前提及的徑向伸展狀態下。在 可供選擇的實施例中，第二應力控制管可以在第一電纜連接器之上摺疊，並且，如果所述第 二應力控制管由冷收縮材料製成，則可被保持在徑向伸展狀態下。
[0038] 所述應力控制管在其安裝狀態下包括內層和外部介質層（如，矽氧烷或乙烯丙烯 雙烯單體橡膠（EPDM))，所述內層是應力控制元件。所述應力控制元件可以通過使用特定材 料（如高K材料）或者通過使用幾何應力控制形狀而實現應力控制。接頭部分的應力控制 管通常還包括在應力控制元件的一部分內部的薄的導電或半導電層，以及在介質層外部的 薄的導電或半導電層。本領域的技術人員總體上已知的這些應力控制管可以是推接式的， 或者可以由熱收縮材料或冷收縮材料製成。所述應力控制管可以通過模製工藝或者擠出工 藝來加工。為了獲得具有兩個層的應力控制管，可使用標準共擠出工藝，例如將內導電或半 導電層與外部介質層一起擠出。在W097/08801中描述和示出了合適的模製應力控制管的 實例。
[0039] 通常必須為接頭使用一個管狀套管並為接線端使用一個管狀套管。這可以在本發 明的末端連接裝置中實現，其中單獨的管狀套管覆蓋裝置的接頭和接線端部分。或者，單個 管狀套管可以覆蓋裝置的接頭和接線端部分兩者。如果使用兩個單獨的管狀套管，則它們 可以在兩部分之間重疊，通常在接口電纜的一部分之上。還可以布置兩個管狀套管，使得他 們不重疊。在這種情況下，外部絕緣護套通常需要保持在接口電纜的暴露部分中，或者接口 電纜需要用第三管狀套管或一些其它類型的絕緣材料絕緣。如果所述末端連接裝置使用特 別長的一段電纜用於接口電纜，則將絕緣護套留在接口電纜上可以是最有效和經濟的。
[0040] 在本發明的至少一個實施例中，末端連接裝置是預裝配的，因為在使用末端連接 裝置連接到和終止電力電纜之前，第一電纜連接器和接口電纜固定地布置在應力控制管和 外部管狀套管中。預裝配是有利的，因為這可使現場裝配過時。末端連接裝置的現場裝配 可以是困難的，因為可以是相對較短的接口電纜需要剝露和製備以安裝應力控制管和第一 纜線連接器。在現場製備接口電纜並將應力控制管和第一電纜連接器安裝在它上面會增加 在末端連接裝置的各層之間夾帶有汙垢粒子和氣穴的風險。這些粒子和氣穴可以導致末端 連接裝置的局部放電和潛在損壞。
[0041] 在本發明的另一實施例中，可以將一個或多個傳感器整合到所述末端連接裝置 中。此類傳感器可以用於感測、測量、記錄並存儲或傳輸關於電力電纜的狀況或操作的信 息，例如電流、電壓、溫度等。所述傳感器可在其構造期間被整合到本發明的末端連接裝置 中。傳感器的優選整合位置將是連接器與接線端片段之間的區域、或在接線端片段中。所 述傳感器通常將包括一些類型的信息傳輸系統，以將信息傳輸到外部信息收集和/或處理 裝置。所述傳輸系統可以是包括硬接線或無線傳輸系統的任何合適的系統。所述傳感器可 以位於與接口電纜的導電或半導電層電隔離的導電或半導電材料層上。然而，需要在整個 傳感器上形成接地電流。為了實現這一點，可以通過移除在將隔離的部分的每一側上的、接 口電纜的半導電層的兩個環狀片段而隔離半導電層的一部分。然後將所述傳感器安裝在並 連接至該隔離部分，將絕緣材料設置在所述傳感器之上，並將導電或半導電材料設置在所 述絕緣材料之上以屏蔽所述傳感器免受外部電場。可以剝露電纜半導電層的所述區域，並 且可以（例如）通過將導電或半導電材料墊片粘附到接口電纜的絕緣層而將所述墊片設置 在所述絕緣層上，而不是使用接口電纜半導電層。一個傳感器可以是設置在導電或半導電 材料的電隔離件之上的電容性電壓傳感器，其中導電或半導電材料布置在接口電纜的絕緣 層上且可操作以形成感測電容器的電極，用於感測接口電纜的內導體的電壓。所述接口電 纜的絕緣層可操作以形成感測電容器的電介質。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042] 本發明的全面以及有利的公開（包括其所述最佳模式，使得在本領域中的普通技 術人員能夠執行本發明）在以下【具體實施方式】中結合所述附圖予以更詳細的闡述，其中： [0043] 圖1為本發明的末端連接裝置的第一實施例的剖視圖，
[0044] 圖2為根據圖1的末端連接裝置的可供選擇的實施例的剖視圖，
[0045] 圖3為本發明的至少一個實施例的末端連接裝置的接頭部分的剖視圖，
[0046] 圖4示出了本發明的至少一個實施例的末端連接裝置的接線端部分的剖視圖，
[0047] 圖5示出了本發明的至少一個實施例的末端連接裝置的接線端部分的部分剖視 圖，其中所述接線端部分包括傳感器裝置。

【具體實施方式】
[0048] 本發明的多種實施例在本文下面有所描述並在所述圖中示出，其中類似的元件具 有相同的附圖標記。
[0049] 圖1示出了用於將中壓或高壓電力電纜的端部連接到連接點的預裝配末端連接 裝置的第一實施例。預裝配末端連接裝置10包括接口電纜12,所述接口電纜具有內導體 14、環繞導體14的絕緣層16、以及環繞絕緣層16的導電或半導體層（在下文中稱為半導體 層）18。如圖1所示，通常移除接口電纜12的任何另外層，例如環繞半導體層18的金屬電 纜網和環繞所述金屬電纜網的外部電纜護套。然而，在一些實施例中，這些層可以保持接口 電纜12的一部分上。末端連接裝置10實際上由接頭部分20和接線端部分22構成。在一 些實施例中，接頭和接線端部分之間可以存在中間部分。
[0050] 在末端連接裝置10的接頭部分20中，第一電纜連接器24附接到接口電纜12的 內導體14的一端。可以通過任何合適方法來附接所述第一電纜連接器，例如通過捲曲或使 用螺釘。第一電纜連接器24被構造成與第二電纜連接器26配接，所述第二電纜連接器並 非預裝配的末端連接裝置10的一部分。例如，第一電纜連接器24可以是插座連接器，且第 二電纜連接器26可以是插頭連接器。第一電纜連接器24可以任選地由剛性套管28封閉 並任選地固定在所述剛性套管內，所述剛性套管可以是絕緣的、導電的、或者半導電的。剛 性套管28可以任選地延伸超過第一電纜連接器24的配接面，使得當第一電纜連接器24和 第二電纜連接器26配接在一起時，第二電纜連接器26也被剛性套管28封閉。連接器26 附接到電力電纜42的內導體44。內導體44由絕緣層46環繞，所述絕緣層由導電或半導電 層48環繞。連接器24可以具有與剛性套管28上的凹口 32接合的掣爪30,以將連接器24 牢固地保持在剛性套管28內。本領域中已知的其它合適的裝置也可以用於將連接器24固 定在剛性套管28中。
[0051] 在末端連接裝置10的接線端部分22中，通常將凸耳34附接到接口電纜12的內 導體14的端部，該端部與附接到連接器24的端部相對的。從接口電纜12的端部剝去半導 體層18,從而暴露絕緣層16。包括內高K層38和外部絕緣層40的第一應力控制管36被 安裝在接口電纜12的鄰近凸耳34的端部部分上，並沿著末端連接裝置10的末端部分22 延伸，使得所述第一應力控制管與接口電纜12的半導電層18的一部分重疊。第一應力控 制管36由可收縮材料製成，通常為矽氧烷或EPDM。其可以是熱收縮或冷收縮材料。如圖1 所示，所述第一應力控制管在末端連接裝置10的接線端部分22之上收縮。
[0052] 如圖1所示，第二應力控制管36 '沿著連接器10的接頭部分（包括在連接器24之 上）延伸，並被製成足夠長以覆蓋連接器26和電力電纜42的一部分，在完全安裝末端連接 裝置10時，連接器26會附接到所述電纜部分。類似於第一應力控制管36,第二應力控制管 36'由可收縮材料、通常為矽氧烷或EPDM製成。其可以是熱收縮材料或冷收縮材料，但在圖 1中示出為冷收縮材料。第二應力控制管36'與第一應力控制管36的不同之處在於，第二 應力控制管具有在應力控制層38內部、沿著應力控制層38的將覆蓋連接器24和26的部 分的薄的內部半導體層（未示出）。所述薄的內半導體層的長度足以使得在完全安裝末端 連接裝置10時所述薄的內半導體層覆蓋接口電纜12的絕緣層16的一部分以及電力電纜 42的絕緣層46的一部分。所述薄的半導體層可以被塗刷在應力控制層38的內表面上，或 者可以是單獨的材料層。應力控制管36'與應力控制管36的不同之處還在於，應力控制管 36'在絕緣層40外側上具有薄的外部半導電層（未示出）。所述薄的外部半導電層沿著應 力控制管36'的絕緣層40的整個長度延伸。所述薄的外部半導體層可以被塗刷在絕緣層 40的外表面上，或者可以是單獨的材料層。
[0053] 如圖1中進一步示出，在第一電纜連接器24和第二電纜連接器26的配接之前，將 支承芯50設置在第二應力控制管36'的將覆蓋電力電纜42的部分內。支承芯50將第二 應力控制管36'的該部分保持在伸展狀態下，以允許將連接器26容易地插入到剛性套管28 中，使得其可以牢固地配接連接器24。在圖1的實施例中，末端連接裝置10還包括在接頭 部分20和接線端部分22之上延伸的單個管狀套管52。管狀套管52包括絕緣層。在管狀 套管52和第二應力控制管36'之間，通常存在由導電或半導電材料製成的"套筒"54。所 述套筒的目的是在完全安裝末端連接裝置10時分別形成接口電纜12的半導電層18和電 力電纜42的半導電層48之間的電連接，並在整個接頭上將第二應力控制管36'的薄的外 部導電層（未示出）維持在接地電勢處。在圖1所示的實施例中，管狀套管52定位在第一 應力控制管36和第二應力控制管36'的整個長度以及接口電纜12的並未被任一應力控制 管環繞的部分之上。管狀套管52由可收縮材料製成，通常為矽氧烷或EPDM。其可以是熱收 縮材料或冷收縮材料，但在圖1中示出為冷收縮材料。在所示實施例中，管狀套管52包括 在末端連接裝置10的接線端部分中的裙座56。所述裙座用於減小跟蹤電流，且通常僅用在 戶外接線端裝置上。
[0054] 如圖1中進一步示出，在第一電纜連接器24和第二電纜連接器26的配接之前，將 支承芯58設置在第二應力控制管36'的由支承芯50保持為伸展狀態的部分周圍，並且將 管狀套管52的一部分摺疊在支承芯58之上。在完全安裝末端連接裝置10時，管狀套管52 的該摺疊部分將覆蓋電力電纜42。
[0055] 支承芯50和58以及本文所述的其它支承芯可以是任何合適類型的支承芯，但通 常將包括通過退繞帶而移除的螺旋纏繞帶，使得冷收縮材料從附接到導體26的電纜端部 處開始在電力電纜42之上收縮。這種支承芯技術對於本領域內的技術人員通常是已知的。
[0056] 圖2所示的實施例類似於圖1的實施例，不同的是，管狀套管52包括兩個單獨部 件52'和52"。在圖2的實施例中，部件52'和52"具有重疊部分。在替代實施例（未示 出）中，部件52'和52"不重疊。在這個實施例中，接口電纜12的未被管狀套管覆蓋的部 分將具有一些其它外部絕緣裝置。例如，可以將電纜外部絕緣護套留在接口電纜12的該部 分上，或者，如果移除了外部護套，則可以將單獨的可收縮材料層應用在接口電纜12的該 部分周圍。
[0057] 圖3示出了末端連接裝置10的接頭部分20的替代實施例。在該實施例中，將第 一電纜連接器24附接到接口電纜12的內導體14的一端。可以通過任何合適方法來附接 所述第一電纜連接器，例如通過捲曲或使用螺釘。在圖3中，通過螺釘25來附接。第一電 纜連接器24被構造成與導電中間連接器60的第一插座62配接。中間連接器60具有被構 造成與第二電纜連接器26配接的第二插座64,所述第二電纜連接器附接到電力電纜42的 內導體44。第二電纜連接器26和電力電纜42不是預裝配的末端連接裝置10的一部分。 第一電纜連接器24和第二電纜連接器26以及中間連接器60可以任選地由剛性套管（未 包含於圖3中）封閉並任選地固定在剛性套管內，所述剛性套管可以是絕緣的或半導電的。
[0058] 如圖3所示，第二應力控制管36'沿著末端連接裝置10的接頭部分延伸，包括在 連接器24之上以及在中間連接器60的一部分之上。如此前所述，第二應力控制管36'具 有在應力控制層38內、沿著應力控制層38的部分將覆蓋連接器24和26 (以及中間連接器 60)的薄的內半導體層（未示出）。所述薄的內半導體層的長度足以使得在完全安裝末端 連接裝置10時所述薄的內半導體層覆蓋接口電纜12的絕緣層16的一部分以及電力電纜 42的絕緣層46的一部分。所述薄的內半導體層可以被塗刷在應力控制層38的內表面上， 或者可以是單獨的材料層。應力控制管36'還具有在絕緣層40外部的薄的外部半導電層 (未示出）。所述薄的外部半導電層沿著應力控制管36'的絕緣層40的整個長度延伸。所 述薄的外部半導體層可以被塗刷在絕緣層40的外表面上，或者可以是單獨的材料層。在圖 3的實施例中，末端連接裝置10的接頭部分20還包括在應力控制管36'之上從接口電纜 12延伸到電力電纜42的管狀套管52。管狀套管52包括絕緣層。在管狀套管52和第二應 力控制管36'之間，通常存在由導電或半導電材料製成的"套筒"54。所述套筒的目的是在 完全安裝末端連接裝置10時分別形成接口電纜12的半導電層18和電力電纜42的半導電 層48 (未示出）之間的電連接，並在整個接頭上將第二應力控制管36'的薄的外部導電層 (未示出）維持在接地電勢處。
[0059] 如圖3中進一步示出，在第二電纜連接器26與中間連接器60的配接之前，將管狀 套管52和應力控制管36'兩者摺疊在中間連接器60、第一電纜連接器24和接口電纜12之 上，以允許將第二電纜連接器26容易地插入到中間連接器60中。首先，將支承芯57設置在 管狀套管52周圍、總體上在第一電纜連接器24之上，並將管狀套管52的一部分摺疊和設 置在支承芯57上，所述支承芯57將管狀套管52的摺疊部分保持在伸展狀態下。接下來， 將支承芯55設置在管狀套管52的摺疊部分之上，並將應力控制管36'的一部分摺疊和設 置在支承芯55上，所述支承芯55將應力控制管36'的摺疊部分保持在伸展狀態下。在將 第二電纜連接器26與中間連接器60配接之後，移除支承芯55並展開應力控制管36'，使得 所述應力控制管覆蓋第二電纜連接器26和足夠多的電力電纜42,使得應力控制層38與電 力電纜42的半導電層48 (未示出）重疊。隨後，移除支承芯57,並展開管狀套管52,使得 管狀套管52覆蓋應力控制管36'和電力電纜42的外部護套的一部分（未示出）。
[0060] 圖4為末端連接裝置10的末端部分22的替代實施例。在該實施例中，採用幾何 應力控制代替高K應力控制材料。另外，末端部分22包括分離的連接器元件，所述連接器 元件提供用於除使用裸凸耳之外的不同類型的連接。圖4示出了附接到接口電纜12的導 體14的電纜連接器72。電纜連接器72是通過任何合適的手段而附接，通常通過捲曲，並且 包括凸耳34。末端部分22包括總體上限定第一腔室84和第二腔室86的殼體82。第一腔 室84和第二腔室86相交,使得第一腔室84的內部與第二腔室86的內部連通。第一腔室 84和第二腔室86可以相交，以形成如圖4所示的大致T形，或者形成大致L形（未示出）。 殼體82還可以包括外部半導電層90和中間絕緣層92以及內半導電層94。如圖4所示，在 殼體82的第一腔室84內壁上的內半導電層94與電纜連接器72緊密接觸。優選地，內半 導電層94還與接口電纜12的絕緣層16緊密接觸。第一腔室84的內壁的一部分由中間絕 緣層92製成。該部分優選地與絕緣層16緊密接觸。第一腔室84的內壁的一部分由外部 半導電層90製成。該部分優選地與半導電層18緊密接觸。然後將管狀套管52定位在外 部半導電層90和接口電纜12的至少一部分之上。立柱（未示出）可以通過凸耳34中的 孔插入，並且一個或多個配接裝置96可以插入到第二腔室86中，並通過所述立柱而附接到 凸耳34或抵靠凸耳34保持就位。
[0061] 殼體82可以由任何適於冷收縮應用的材料製成。大多數合適的材料是例如具有 低永久性設定的高彈性橡膠材料，例如乙烯丙烯二烯單體（EPDM)、彈性體矽樹脂或者它們 的混合。半導電材料和絕緣材料可以由相同或不同類型的材料構成。根據所用材料的固有 特性或者根據添加至材料中的添加劑，半導電材料和絕緣材料可以具有不同的導電程度和 絕緣程度。
[0062] 圖5為末端連接裝置10的末端部分22的替代實施例。在該實施例中，將電壓和 電流傳感器整合到末端部分22中。在圖5的舉例說明中，絕緣層16、接口電纜12的半導電 層18、以及傳感器和一些有關元件並未以橫截面示出，而應力控制管36、管狀套管52以及 絕緣層107是以橫截面示出的。如圖5所示，移除半導電層18的環形條以在半導體層中形 成暴露出下伏的絕緣層16的非導電軸向片段或間隙100。為清楚起見，半導電層18的由 間隙100分離的若干部分被標記為18a、18b和18c。在替代實施例中，半導電層18可以與 部分18a端接，並且導電或半導電材料件可以定位在接口電纜12上，以起到與半導電層18 的部分18b和18c相同的作用。在另一個替代實施例中，可以使用在附接到接口電纜12之 前附接到電壓傳感器102背部的導電或半導電材料來代替半導電層18的部分18b。在另一 個實施方案中，將電壓傳感器102直接附接到接口電纜12的絕緣層。如圖5所示，將電壓 傳感器102設置在半導電層部分18b上，所述半導電層部分通過間隙100與部分18a和部 分18c電隔離。儘管本發明涉及將傳感器附接到接口電纜12,但在一些實施例中，接口電纜 12本身即用作傳感器的一部分。在此類示例中，文中對電壓傳感器102的提及是指傳感器 的附接到接口電纜12的部分，例如印刷電路板（PCB)。在本發明的至少一個實施例中，電 壓傳感器是電容性分壓器，其中第一電容器由電纜內導體14、電纜絕緣層16和半導電部分 18b組成。第二電容器設置在附接到半導電層部分18b的PCB上。半導電層部分18b的內 電阻是微小的。
[0063] 絕緣材料條（未示出）覆蓋間隙100以分離半導電部分18b和除電壓傳感器102 之外的任何其它導電或半導電材料或元件，並且防止間隙100中存在空氣，所述空氣可導 致局部放電和電壓傳感器102的故障。所述絕緣材料可以是任何合適的材料，例如乳香脂 (其將更易於填充間隙100)和設置在乳香脂之上的PVC條帶的組合。所述PVC條帶也可以 起到將電壓傳感器102附接到接口電纜12的作用。電壓傳感器102測量接口電纜12的內 導體14的電壓。電壓傳感器102的接地板（未示出）通過導電元件104電連接到半導電 層部分18a和18c中的一個或兩個，所述導電元件可以是可纏繞半導電層部分18a和18c 中的一個或兩個並被焊接到電壓傳感器102上的連接點106的絲網。如果導電元件104的 從半導電層部分18a和18c跨接到電壓傳感器102的部分並非絕緣的，則在間隙100之上 的絕緣材料帶（未示出）將防止所述導電元件部分與下伏的半導電部分18b電接觸。絕緣 層107覆蓋電壓傳感器102和半導電層的鄰近間隙100的部分。導電或半導體材料層（未 示出）被設置在絕緣層107之上。在至少一個實施例中，導電或半導電材料層結合絕緣層 107,使得絕緣層107具有面向傳感器的絕緣層和面向應力控制管36的導電或半導電材料 層。所述導電或半導電層屏蔽所述傳感器免受外部電場。應力控制管36覆蓋絕緣層107， 並延伸到凸耳34所附接到的接口電纜12的端部。電流傳感器108定位於鄰近電壓傳感器 102的半導電層18之上。線材110連接到電壓傳感器102,並且線材112連接到電流傳感 器108,所述電流傳感器可以是羅戈夫斯基線圈（Rogowski coil)。線材110、112兩者都是 絕緣的，以免引起任何短路。在圖5中，管狀套管52"沿著末端連接裝置10的接線端部分 22的整個長度從凸耳34延伸到末端連接裝置10的接頭部分，在所述接頭部分處管狀套管 52"覆蓋接頭部分20的管狀套管52'。線材110、112兩者都經過管狀套管52"和管狀套管 52'的重疊部分之間、到達末端連接裝置10外部，在此處所述線材可以連接到（例如）積分 電路、測量裝置、控制裝置或者其它合適類型的裝置。
[0064] 在至少一個實施例中，電壓傳感器102包括雙面柔性印刷電路板。如本文所述， PCB的頂部或前面是面向絕緣層107的部分。PCB的頂部通常包括電連接到外部裝置的導 電結構。PCB的底部或背部面向接口電纜12。為了在傳感器102和半導電層部分18b之間 形成儘可能好的電接觸，期望最大化傳感器102背部上的接觸面積。據發現，儘管銅箔或鍍 金銅箔將是可行的，但圖案化的鍍金銅層會意外地產生優於替代方案的優秀結果。可用任 何合適的方式形成所述圖案。例如，可以使用光致抗蝕劑工藝，以通過將光致抗蝕劑按暴露 若干銅層區域的圖案塗覆和擴展在電路板的底部銅層上（以及任選地在為使傳感器起作 用而電路化的部分之外的頂部銅層部分上），其中所述被暴露的銅層區域將被移除以形成 期望的銅圖案。銅層的暴露部分然後可以暴露在銅蝕刻劑溶液下，以移除暴露的銅區域。然 後移除被圖案化的光致抗蝕劑，在電路板的底側上留下銅圖案。然後將鎳層電鍍在銅上，再 將金或金的合金（有時在下文中僅稱為金）電鍍在所述鎳層上。所述PCB的圖案化的鍍金 銅層確保了半導電層部分18b和PCB的導電通孔之間的良好電連接，其中所述導電通孔連 接到PCB頂表面上的電路元件。據發現，在PCB中並未捕集大量的空氣，因為PCB背部上的 圖案化的鍍金銅層被壓印到半導電層部分18b中，從而確保了半導電層部分18b和電壓傳 感器之間的最佳電接觸。來自電壓傳感器的PCB輸出信號約為1伏特，而電流約為幾微安。 [0065] 類似於實心層，本發明的圖案化的鍍金銅層將提供無限量的接觸點。如同實心層 一樣，從一個接觸點到另一個接觸點的距離是微小的。在銅層中形成的圖案可以是任何合 適的圖案，包括但不限於具有正方形或菱形的網格圖案。據信，與例如在為未圖案化的銅箔 鍍金而將存在的鍍金平面相比，圖案化的鍍金銅層不太可能發生片狀剝落。對於那些由於 其彎曲能力而受到機械應力的薄的柔性PCB來說，這尤其是一個問題。
[0066] 本文所述的電壓傳感器PCB與標準PCB的不同之處在於，標準PCB具有覆蓋PCB 的前表面和後表面的阻焊層，但將形成電接觸（通常通過焊接）的導電區域除外。在本發 明的電壓傳感器102中，PCB的底部上並不存在阻焊劑。據信，由於在鍍金之前對銅層進行 圖案化而使得並不需要PCB背部的焊料層（其通常抑制平坦的鍍金層發生片狀剝落）。據 信，與實心銅箔相比，所述圖案化的銅層更易於耗散機械應力。
[0067] 除了上述之外，在本專利申請中使用PCB還限制了施加到PCB的機械應力的量。所 述PCB在發生彎曲並且設置到接口電纜12周圍時會受到機械應力。儘管一旦所述PCB附 連（例如，通過PVC條帶）到接口電纜12上且尤其是在應力控制管36和管狀套管52圍繞 接口電纜12收縮之後，該彎曲構型可以將一些應力置於PCB上，從而將徑向力施加到電壓 傳感器102的PCB，但柔性PCB仍處於相對靜態狀態下。
[0068] 儘管已經結合其特定示例性實施例描述並示例本發明，但並非要將本發明局限於 這些示例性實施例。本領域內的技術人員將認識到，在不脫離以下所述權利要求限定的本 發明的所述真實範圍的條件下，可以進行變型以及修改。因此，旨在所述發明內包括所述附 加的權利要求及其等同要求範圍內的所有這種變型以及修改形式。
【權利要求】
1. 一種用於將中壓或高壓電力電纜（42)的端部連接到連接點的末端連接裝置，所述 末端連接裝置（10)包括： a) 具有第一端部部分和第二端部部分的接口電纜（12)，所述接口電纜（12)包括內導 體（14)和導電或半導電層（18)， b) 第一應力控制管（36)，所述第一應力控制管包括： -應力控制元件（38)，和 -布置在所述應力控制元件（38)周圍的絕緣層（40)， 其中所述第一應力控制管（36)安裝在所述接口電纜（12)的第一端部部分上； c) 用於將所述接口電纜（12)連接到所述電力電纜（42)的第一電纜連接器（24)，所述 第一電纜連接器（24)連接到所述接口電纜（12)的第二端部部分； d) 第二應力控制管（36'），所述第二應力控制管包括： -應力控制元件（38)，和 -布置在所述應力控制元件（38)周圍的絕緣層（40)，其中所述第二應力控制管（36'） 安裝在所述接口電纜（12)的所述第二端部部分以及所述第一電纜連接器（24)的至少一部 分之上； e) -個或多個管狀可收縮套管（52, 52'，52"）， 所述管狀可收縮套管（52, 52'，52"）中的一個的至少一部分在所述第一應力控制管 (36)的至少一部分之上延伸，以及所述管狀可收縮套管（52, 52'，52"）中的一個的至少一 部分在所述第二應力控制管（36'）的至少一部分之上延伸， 其中在所述第一應力控制管（36)的至少一部分之上延伸的所述管狀可收縮套管 (52, 52"）的部分在所述第一應力控制管（36)的至少一部分周圍收縮。
2. 根據權利要求1所述的末端連接裝置，其中所述第一電纜連接器（24)適用於通過 所述第一電纜連接器（24)和安裝在所述電力電纜（42)的端部上的配接的第二電纜連接器 (26)之間的接合而連接到所述電力電纜（42)。
3. 根據權利要求1或權利要求2所述的末端連接裝置，其中所述管狀可收縮套管 (52, 52'，52"）中的至少一個的一部分在所述接口電纜（12)的一部分周圍收縮。
4. 根據前述權利要求中任一項所述的末端連接裝置，其中在所述第二應力控制管 (36'）的至少一部分之上延伸的所述管狀可收縮套管（52, 52'）包括適用於在所述電力電 纜（42)的一部分周圍收縮的一部分。
5. 根據前述權利要求中任一項所述的末端連接裝置，其中所述接口電纜（12)的所述 第一端部部分附接到凸耳（34)。
6. 根據前述權利要求中任一項所述的末端連接裝置，其中所述第一應力控制管和第二 應力控制管（36,36'）中的一個或兩個的所述應力控制元件（38)是幾何應力控制元件或電 介質應力控制元件。
7. 根據前述權利要求中任一項所述的末端連接裝置，其中在所述第一應力控制管 (36)的至少一部分之上延伸的所述管狀可收縮套管（52, 52"）在外側上包括用於減少跟蹤 電流的一個或多個裙座（56)。
8. 根據前述權利要求中任一項所述的末端連接裝置，其中所述接口電纜（12)還包括 同中心地布置在所述內導體（14)的至少軸向片段周圍的絕緣層（40)， 並且其中所述末端連接裝置（10)包括具有印刷電路板元件的電容性電壓傳感器 (102)，所述印刷電路板元件設置在導電或半導電材料的電隔離件之上，所述導電或半導電 材料的電隔離件布置在所述接口電纜（12)的所述絕緣層（40)上且可操作以形成用於感測 所述內導體（14)的電壓的感測電容器的電極，並且其中所述絕緣層（40)可操作以形成所 述感測電容器的電介質。
9. 根據權利要求8所述的末端連接裝置，其中所述末端連接裝置（10)還包括另外的半 導電材料，所述另外的半導電材料同中心地布置在所述絕緣層（40)的至少軸向片段周圍、 在所述導電或半導電材料的所述電隔離件的任一側上，所述另外的半導電材料包括通過非 導電軸向片段（100)與所述導電或半導電材料的電隔離件電隔離的兩個半導電軸向片段。
10. 根據權利要求8至9中任一項所述的末端連接裝置，其中所述導電或半導電材料的 電隔離件或者所述另外的半導電材料中的一些或全部粘接性地附連到所述絕緣層（40)。
11. 根據權利要求8至10中任一項所述的末端連接裝置，其中所述印刷電路板元件包 括與所述導電或半導電材料的電隔離件電接觸的圖案化的鍍金銅層。
12. 根據權利要求8至11中任一項所述的末端連接裝置，其中所述導電或半導電材料 的電隔離件包括所述接口電纜（12)的所述半導電層（18)的一部分。
13. -種將中壓或高壓電力電纜（42)的端部連接到連接點的方法，所述方法包括以下 步驟： a) 提供根據權利要求1至12中任一項所述的末端連接裝置（10); b) 提供中壓或高壓電力電纜（42); c) 通過經由所述第一電纜連接器（24)將所述接口電纜（12)連接到所述電力電纜 (42)的端部而將所述末端連接裝置（10)連接到所述電力電纜（42)的所述端部；以及 d) 通過將所述接口電纜（12)的所述第一端部部分連接到所述連接點而將所述末端連 接裝置（10)連接到所述連接點。
【文檔編號】H02G15/184GK104115358SQ201280063444
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2012年12月19日 優先權日:2011年12月21日
【發明者】朱利亞諾·博爾卡託, 延斯·魏克霍爾德, 帕斯誇萊·扎諾利, 馬克·格雷弗曼, 麥可·斯塔爾德, 霍爾格·庫爾茨哈爾斯, 塞巴斯蒂安·埃格特, 克裡斯蒂安·魏因曼 申請人:3M創新有限公司