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1、(10)申请公布号 CN 102790371 A (43)申请公布日 2012.11.21 C N 1 0 2 7 9 0 3 7 1 A *CN102790371A* (21)申请号 201110397223.2 (22)申请日 2011.11.29 61/488,186 2011.05.20 US H02G 15/02(2006.01) H02G 15/04(2006.01) H02G 15/064(2006.01) (71)申请人 ABB技术有限公司 地址瑞士苏黎世 (72)发明人 M霍格伦德 L约翰森 (74)专利代理机构北京市金杜律师事务所 11256 代理人王茂华 王小衡 (54)。
2、 发明名称 电缆端接装置及其预制方法和用于实现电缆 端接的方法 (57) 摘要 本发明涉及电缆端接装置及其制造方法和用 于实现电缆端接的方法。一种用于端接高压电缆 的干式电缆端接装置，包括具有上端和下端且具 有空心内部的绝缘体外壳，下端具有用于插入电 缆的开口。该装置还包括位于绝缘体外壳内部且 适合于安装在高压电缆上的应力控制器装置以及 填充绝缘体外壳的空心内部的至少一部分并围绕 应力控制器装置的至少一部分的电绝缘凝胶。此 外，应力控制器装置从绝缘体外壳的下端延伸至 外壳中，在那里其具有自由端，由此，在应力控制 器装置与绝缘体外壳的内壁之间形成空间，并且 所述空间填充有绝缘凝胶直至在绝缘体外壳。
3、内部 的应力控制器装置的自由端下面的水平。还涉及 预制电缆端接装置的方法和实现高压电缆上的电 缆端接的方法。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 2 页 1/2页 2 1.一种干式电缆端接装置，其用于端接高压电缆(30)，包括具有上端(10)和下端(11) 且具有空心内部(9)的绝缘体外壳(1)，该下端具有用于插入电缆的开口，还包括位于绝缘 体外壳内部且适合于安装在高压电缆上的应力控制器装置(5)以及填充绝缘体外壳的空 心内部(9)的至少一部分并围。
4、绕应力控制器装置(5)的至少一部分的电绝缘凝胶(23)，其 特征在于应力控制器装置(5)被安装在绝缘体外壳(11)的下端处并从绝缘体外壳的下端 (11)延伸到外壳中，其在所述外壳中具有自由端(25)，由此，在应力控制器装置(5)与绝缘 体外壳的内壁(12)之间形成空间，并且所述空间被填充绝缘凝胶(23)至在绝缘体外壳内 部的应力控制器装置的自由端(25)以下的水平。 2.根据权利要求1所述的电缆端接装置，其中，应力控制器装置(5)具有比绝缘体外壳 的空心内部(9)的长度短的在绝缘体外壳(1)的内部延伸的长度。 3.根据前述权利要求中的任一项所述的电缆端接装置，其中，应力控制器装置(5)包 括应。
5、力控制部件(6)和支撑管(7)，并且其中，应力控制部件(6)借助于支撑管(7)安装到 绝缘体外壳(1)。 4.根据前述权利要求中的任一项所述的电缆端接装置，其中，应力控制器装置(5)提 供有偏转器装置(21)。 5.根据前述权利要求中的任一项所述的电缆端接装置，其中，所述应力控制器装置 (5)包括圆锥形状的应力控制部件(6)，其中，圆锥形应力控制部件的截平顶部提供有管状 延伸部分(27)，该管状延伸部分(27)具有组成应力控制器装置(5)的所述自由端(25)的 自由端。 6.根据前述权利要求中的任一项所述的电缆端接装置，其中，所述应力控制器装置 (5)包括圆锥形状的应力控制部件(6)，并且所述。
6、应力控制器装置还包括安装在圆锥形应 力控制部件(6)的截平顶部上的管状延伸部件(27)，该管状延伸部件具有组成应力控制器 装置的所述自由端(25)的自由端。 7.根据前述权利要求中的任一项所述的电缆端接装置，其中，所述电缆端接装置是自 支撑的。 8.根据前述权利要求中的任一项所述的电缆端接装置，其中，所述应力控制器装置 (5)和周围电绝缘凝胶(23)形成能够适合于不同电缆直径的可压缩单元。 9.根据前述权利要求中的任一项所述的电缆端接装置，其中，所述电缆端接装置是在 安装在电缆(30)上之前预制的。 10.一种用于预制用于高压电缆(30)的电缆端接装置的方法，包括： -通过将应力控制器装置安装。
7、到绝缘体外壳的下端(11)，将具有适合于插入电缆(30) 的空心内部(19)的应力控制器装置(5)安装在绝缘体外壳(1)的空心内部(9)内，所述下 端(11)具有用于将电缆(30)插入绝缘体外壳中的开口， -在应力控制器装置(5)与绝缘体外壳的内壁(12)之间的空间中将电绝缘凝胶(23) 填充到绝缘体外壳(1)中，使得应力控制器装置(5)的一部分被绝缘凝胶(23)围绕，并达 到其中绝缘凝胶在绝缘体外壳内部的应力控制器装置的自由端(25)下面的水平。 11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于将应力控制部件(6)安装在支撑管 (7)上，从而形成应力控制器装置(5)，并借助于支撑管将应力控制部件。
8、安装到绝缘体外壳 (1)。 权 利 要 求 书CN 102790371 A 2/2页 3 12.根据权利要求10-11中的任一项所述的方法，其特征在于将管状延伸部件(27)安 装在圆锥形应力控制部件(6)的截平顶部上，该管状延伸部件具有组成应力控制器装置的 所述自由端(25)的自由端。 13.一种用于实现高压电缆(30)上的电缆端接的方法，包括将如权利要求1-9中的任 一项所述的预制电缆端接装置安装在高压电缆(30)上。 权 利 要 求 书CN 102790371 A 1/5页 4 电缆端接装置及其预制方法和用于实现电缆端接的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种干式电缆端接装置和一种用于预。
9、制此类电缆端接装置的方法。其 还涉及一种用于在诸如高压电缆的电缆上实现电缆端接的方法。特别地，本发明涉及用于 被用于配电的电缆的端接。 背景技术 0002 被用于配电的电缆通常在几千伏下操作，因此在端接这些电缆并将其连接至诸如 开关装置单元的电气组件时必须小心操作。在其中对电缆进行端接的点处，发生需要控制 的电应力。 0003 电缆端接通常要求去除围绕中心载流导体的各种电介质、绝缘、半导电和导电屏 蔽层，并且将各种半导电和导电围绕层适当地连接至有关电气设备。特别地，电应力在电缆 屏蔽系统中的突然变化处发生，例如在半导电外层被切开的地方。 0004 用于中压和高压的电缆端接装置通常地是包括外壳的。
10、绝缘体，被安装在电缆上的 应力控制装置位于外壳内部。绝缘体外壳通常是瓷或复合材料的。应力控制装置的功能是 控制电场，例如在外半导体层被切开的地方。应力控制装置常常是锥形的，并且称为应力 锥。外壳充满电绝缘介质。此绝缘介质传统上是油，在这种情况下，将电缆端接装置称为是 湿式的。电缆端接装置可以替换地是所谓的干式的，例如当绝缘材料是如在US 5,130,495 中的弹性化合物或某个适当种类的凝胶，例如聚合物或硅树脂凝胶。 0005 传统上，在最终现场处将电缆端接装置的不同部分组装并安装在电缆上。然后将 该装置竖起在竖直位置上。最后，向绝缘体外壳中填充诸如油的电绝缘介质，并且然后通过 安装顶端盖和外。
11、部电连接来将外壳密封。 0006 现场的组装工作是耗费时间的程序，有诸如油的对环境不友好的介质。涉及到风 险，例如，如果电缆端接应爆破，则在燃烧的油的情况下，损害将会是严重的。 0007 现有的干式电缆端接装置具有昂贵的主要缺点。 发明内容 0008 本发明的目的是提供一种干式电缆端接装置，其用于端接包括高压载流导体的电 缆，并且可以将该电缆端接装置预制并然后运送至最终现场，在所述最终现场以简单且安 全的方式将其安装在电缆上。另一目的是提供一种用于预制此类电缆端接装置的方法。用 所使用的术语“高压”来指示36kV及以上的电压，并且常常更加高得多，诸如几十万伏。 0009 由如专利权利要求1中所。
12、定义的电缆端接装置和专利权利要求10中所定义的方 法、以及进一步地由如权利要求13中定义的用于实现电缆端接的方法来实现本发明的目 的。 0010 因此定义了一种干式电缆端接装置，其用于端接高压电缆，包括具有上端和下端 且具有空心内部的绝缘体外壳，该下端具有用于插入电缆的开口，还包括位于绝缘体外壳 内部且适合于安装在高压电缆上的应力控制器装置以及填充绝缘体外壳的空心内部的至 说 明 书CN 102790371 A 2/5页 5 少一部分并围绕应力控制器装置的至少一部分的电绝缘凝胶，其特征在于应力控制器装置 被安装在绝缘体外壳的下端处并从绝缘体外壳的下端延伸到外壳中，其在所述外壳中具有 自由端，由。
13、此，在应力控制器装置与绝缘体外壳的内壁之间形成空间，并且所述空间被填充 绝缘凝胶至在绝缘体外壳内部的应力控制器装置的自由端以下的水平。 0011 通过本发明实现了这样的优点，即可以预制电缆端接装置，包括用绝缘介质填充 该装置。在该装置内部的绝缘介质是凝胶，其可以采取最初可以在装置处于竖直位置时将 其注入绝缘体外壳中的粘性形式，并且其然后在短时间段之后将形成凝胶，因此允许在没 有对整个装置是竖直还是侧面放倒等的任何考虑的情况下对其进行搬运和储存。因此，可 以容易地将预制装置运送到其最终现场。绝缘凝胶的水平只须高到足以围绕应力控制器装 置的大部分，因此与用绝缘介质填充整个绝缘体外壳相比将实现节省。。
14、绝缘凝胶的示例是 基于聚合物的绝缘凝胶、硅树脂凝胶或能够处于液体形式以便被注入到绝缘体外壳中的任 何其它类型的适当凝胶，在绝缘体外壳那里其将改变或使其变成凝胶形式。 0012 根据本发明的干式电缆端接装置还具有更简单、更安全和更快的安装的优点，因 为不必在安装现场将绝缘介质注入装置中，所以其是更加环境友好的产品，并且在发生故 障的情况下，对周围环境造成损害的风险较小。例如，如果将存在爆破，则绝缘凝胶与油相 比接近于无害。 0013 根据本发明的电缆端接装置不一定必须在垂直地竖直的位置上安装，而是还可以 与垂直面成一定角度(达到45的近似最大值)地安装。 0014 根据一个特征，应力控制器装置具。
15、有比绝缘体外壳的空心内部的长度短的在绝缘 体外壳内部延伸的长度。这允许节省绝缘凝胶，并且当装置的内部的上部未被填充绝缘凝 胶时，还将更容易将电缆插入应力控制器装置中并一直到装置的端盖和顶部连接。优选地， 该应力控制器装置相当多地短于绝缘体外壳的空心内部的长度，例如其长度的约一半或三 分之二。 0015 根据另一特征，该应力控制器装置包括应力控制部件和支撑管，并且应力控制部 件借助于支撑管被安装到绝缘体外壳。使用支撑管并在支撑管上安装应力控制部件(即， 执行应力控制功能的部件)的优点是应力控制部件将位于绝缘体外壳中的更高处，这将导 致更好的应力控制功能。支撑管还保持在应力控制部件下面的绝缘体外壳。
16、的内部部分没有 绝缘凝胶，并因此促进电缆到外壳中和到应力控制部件中的插入。应力控制部件可以具有 如常见的圆锥形状。 0016 此外，应力控制器装置提供有偏转器装置。其形成应力控制部件的一部分，并且是 与电缆的外半导电层或导电层接触的功能部分。 0017 根据另一实施例，电缆端接装置可以具有应力控制器装置，其包括圆锥形状的应 力控制部件，其中，圆锥形应力控制部件的截平顶部提供有管状延伸部分，该管状延伸部分 具有组成应力控制器装置的所述自由端的自由端。应力控制部件的管状延伸部分使得可以 将绝缘凝胶填充得更高。 0018 根据替换实施例，应力控制器装置可以包括圆锥形状的应力控制部件，并且应力 控制器。
17、装置还可以包括安装在圆锥形应力控制部件的截平顶部上的管状延伸部件，该管状 延伸部件具有组成应力控制器装置的所述自由端的自由端。根据此替换，应力控制部件的 管状延伸部分是能够可选地安装在圆锥形应力控制部件上的单独部分。 说 明 书CN 102790371 A 3/5页 6 0019 根据另一特征，电缆端接装置可以是自支撑的，这使得更容易搬运、运送和安装。 0020 应力控制器装置和周围电绝缘凝胶还可以形成能够适合于不同电缆直径的可压 缩单元。通常，可压缩性还将促进电缆到应力控制器装置和整个装置中的插入。 0021 根据再另一特征定义的是在安装在电缆之前，可以预制根据本发明的电缆端接装 置。 00。
18、22 根据本发明还定义了一种用于预制用于高压电缆的电缆端接装置的方法，包括： 0023 通过将应力控制器装置安装到绝缘体外壳的下端，将具有适合于插入电缆的空心 内部的应力控制器装置安装在绝缘体外壳的空心内部内，所述下端具有用于将电缆插入绝 缘体外壳中的开口， 0024 在形成于应力控制器装置与绝缘体外壳的内壁之间的空间中向绝缘体外壳中填 充电绝缘凝胶，使得应力控制器装置的一部分被绝缘凝胶围绕，达到绝缘凝胶在绝缘体外 壳内部的应力控制器装置的自由端下面的水平。 0025 本方法提供了对应于上述优点的优点。 0026 本发明的方法特征还可以在于将应力控制部件安装在支撑管上，从而形成应力控 制器装置。
19、，并借助于该支撑管将应力控制部件安装到绝缘体外壳。 0027 根据另一特征，可以在圆锥形应力控制部件的截平顶部上安装管状延伸部件，该 管状延伸部件具有组成应力控制器装置的所述自由端的自由端。 0028 根据本发明的另一方面定义了一种用于实现高压电缆上的电缆端接的方法，包括 在高压电缆上安装如在定义此类装置的权利要求中的任一项中所定义的预制的电缆端接 装置。 0029 总而言之，通过本发明获得了在电缆上的安装之前和之后都干燥的电缆端接装置 和在其到达安装现场时被预制并全部准备好安装在电缆上的电缆端接装置(换言之“即插 即用”式的电缆端接装置)的优点。此外，该电缆端接装置能够在具有不同直径的电缆上。
20、使 用。 附图说明 0030 通过对举例说明仅仅作为示例给出的本发明的不同方面和实施例的所附示意图 进行参考，现在将更详细地描述本发明，并且在所述附图中： 0031 图1部分地以横截面方式示意性地示出根据本发明的电缆端接装置的实施例， 0032 图2以横截面方式示意性地示出安装在电缆上时的图1的电缆端接装置， 0033 图3部分地以横截面方式示意性地示出根据本发明的电缆端接装置的另一实施 例，以及 0034 图4部分地以横截面方式示意性地示出根据本发明的电缆端接装置的替换实施 例。 0035 在图中，已经对不同实施例中的相同元件或相应元件提供相同的附图标记。 具体实施方式 0036 根据本发明。
21、(其实施例在图1中示出)的电缆端接装置包括绝缘体外壳1和应力 控制器装置5，所述绝缘体外壳包括底座部件3。所示示例中的应力控制器装置包括应力控 说 明 书CN 102790371 A 4/5页 7 制部件或应力锥6以及中间支撑管7。应力控制部件6被安装在中间支撑管7上，中间支 撑管7又被安装在绝缘体外壳1的底座部件3上。应力控制器装置5位于绝缘体外壳1的 内部。绝缘体外壳1具有空心内部9，并且其具有两个开放末端，上端10和下端11。通常， 绝缘体外壳的形状是基本上圆筒形的，中心孔12形成绝缘体外壳的内壁，有时在一个或两 个末端处逐渐变细。绝缘体外壳提供有在其外部表面上且从那里向外延伸的一系列侧。
22、板 (skirt)13。优选地，绝缘体外壳是刚性的且由玻璃纤维、环氧树脂、硅树脂、聚合物、瓷、橡 胶或通常地用于此类装置的任何其它材料制成。绝缘体外壳还可以具有由一种材料(例如 玻璃纤维加强环氧树脂)制成的芯，并且侧板13可以由例如硅树脂的不同材料制成。在上 端10处，绝缘体外壳被端盖15密封，提供有电缆的内导体被连接到其的外部电连接17。 0037 应力控制器装置5借助于被安装在绝缘体外壳的下端11处的支撑管7被安装在 绝缘体外壳1的空心内部9，外壳的底座部件3位于所述下端11处。应力控制器装置5从 下端11延伸到绝缘体外壳中，并且其具有比绝缘体外壳1的空心内部9短的长度，即，其并 不一直伸。
23、展至端盖15。原因是应力控制部件6越长，将越难以插入电缆，因此，不应使应力 控制部件6比获得电场的要求控制所需的更长。应力控制器装置的上端25在其本身未被 附着于绝缘体外壳的意义上是自由端，因此，其是相对于绝缘体外壳1的自由端。 0038 参见图2，可以对其使用本发明的电缆端接装置的电缆30的示例是XLPE式的高压 电缆，具有被XLPE的绝缘层32围绕的内导体31和外导电或半导电层33。在将电缆插入电 缆端接装置中之前，通过剥落外导电或半导电层33来准备电缆末端，使得从应力控制器装 置5延伸至端盖15的电缆末端没有此层。 0039 在所示的示例中，应力控制部件6具有圆锥形外部形状，这促进电缆的。
24、插入。然 而，其还可以具有例如更加圆筒形的形状。在应力控制部件的内部提供了适合于接收电缆 的中心孔19。应力控制部件6优选地是至少略微具有弹性的聚合材料、橡胶或类似物。应 力控制部件的功能是控制并减小电场并使在电缆端接处产生的电应力最小化。应力控制部 件在其下端处提供有偏转器装置21，电缆在所述下端处被插入，并且其将围绕电缆。如上文 所解释的，偏转器装置21具有控制并减小电场并使在其中去除了电缆的外导电或半导电 层的区域中发生的电应力最小化的功能。 0040 支撑管7具有使得可以将应力控制器装置5的应力控制部件6更高地定位于绝缘 体外壳1的内部的功能。应力控制部件的较高位置提供更好的效果。支撑。
25、管7还提供在应 力控制部件6下面的自由空间，这促进了电缆30到绝缘体外壳中和到应力控制部件6中的 插入。支撑管由电绝缘材料制成。 0041 绝缘体外壳1在其下部中提供有电绝缘凝胶23。绝缘凝胶围绕应力控制器装置的 大部分，但是绝缘凝胶的水平将始终保持在应力控制器装置的上端25下面，使绝缘体外壳 的空心内部9的上部是空的，以免妨碍电缆30的插入。 0042 绝缘凝胶可以是任何适当类型的，例如聚合物、硅树脂凝胶。绝缘凝胶23可以是 可压缩的类型。应力控制器装置5和周围绝缘凝胶23从而可以组成可压缩单元，其允许将 电缆端接装置用于不同直径的电缆。绝缘凝胶23可以是能够被注入绝缘体外壳中(通常 地在绝。
26、缘体外壳处于竖直位置的情况下)且将在其已被注入绝缘体外壳1中之后变成凝胶 的类型。然后其应具有即使在将电缆端接装置侧面放倒的情况下运送电缆端接装置时、也 将其牢固地保持在原位的坚固性。绝缘凝胶还应具有到绝缘体外壳的内壁以及还到应力控 说 明 书CN 102790371 A 5/5页 8 制器装置的良好粘附能力，以便完全填充应力控制器装置5与绝缘体外壳1的内壁12之间 的空间。 0043 在图2中示出了具有安装在其末端处的根据本发明的电缆端接装置的电缆30。 0044 图3和图4举例说明其中已经为应力控制部件6提供延伸部分27、以便使得可以 将更多的绝缘凝胶23填充到绝缘体外壳1中的替换实施例。。
27、 0045 在图3中，应力控制部件6具有圆锥形状，并且在其截平上端处，其以管状延伸部 分27延伸。此管状延伸部分被与应力控制部件制成一块，并且其具有组成应力控制器装置 5的自由端的自由端25。 0046 在图4中，管状延伸部分被制成为借助于安装装置29安装在圆锥形应力控制部件 6的上截平末端处的单独部件27。管状延伸部件27由电绝缘材料、优选地与应力控制部件 6相同的材料制成。并且，在这种情况下，管状延伸部件27具有组成应力控制器装置5的自 由端的自由端25。 0047 根据本发明还提供了一种涉及预制电缆端接装置的提供的方法。用于预制电缆端 接装置的该方法包括： 0048 -在绝缘体外壳1的空。
28、心内部9内安装具有适合于插入电缆30的空心内部19的 应力控制器装置5，通过将应力控制器装置5安装到绝缘体外壳的下端11，所述下端11具 有用于经由其下端11将电缆30插入绝缘体外壳1中的开口， 0049 -在应力控制器装置与绝缘体外壳1的内壁12之间的空间中将液体形式的电绝缘 凝胶23填充到绝缘体外壳1中，使得应力控制器装置5的一部分被绝缘凝胶23围绕，并达 到其中绝缘凝胶在绝缘体外壳内部的应力控制器装置5的自由端25下面的水平。 0050 电缆端接装置的制造通常地还将包括在绝缘体外壳1的上端10处将其密封。根 据本发明，这可以作为用于电缆端接装置的预制过程的一部分来执行，或者其可以替换地 。
29、在将电缆端接装置安装在电缆上时在安装现场处完成。 0051 此外，电缆端接装置的预制还可以包括通过将应力控制部件6安装在支撑管7上 从而形成应力控制器装置5并借助于支撑管7将应力控制部件6安装到绝缘体外壳1来准 备应力控制器装置5。 0052 在附加步骤中，该方法还可以包括将管状延伸部件27安装在圆锥形应力控制部 件6的截平顶部上，该管状延伸部件具有组成应力控制器装置的所述自由端25的自由端。 0053 在将预制电缆端接装置安装在电缆上之前，电缆30还应经历用于安装的必要准 备，诸如在电缆的末端处去除其外导电或半导电层33，以及还在电缆的最外末端处去除绝 缘层32，因此使内导体31准备好连接至外部电连接17。 0054 预制电缆端接装置是自支撑的，并且其将在垂直地竖直的位置上或与垂直平面成 一定角度地(直至约45 )安装在电缆上。预制电缆端接装置在安装之前和之后是干燥 的，并且其在没有额外装置的情况下准备好使用，即安装在电缆上。 0055 本发明不限于公开的示例，而是可以在所附权利要求的范围内以对于技术人员来 说显而易见的许多方式进行修改。 说 明 书CN 102790371 A 1/2页 9 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102790371 A 2/2页 10 图3图4 说 明 书 附 图CN 102790371 A 10 。