Соединительная муфта для силового кабеля

Изобретение относится к области электротехники, в частности к соединительной муфте для силового кабеля, и может быть использовано для соединения концов как многожильного, так и одножильного силового кабеля. Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритных размеров соединительной муфты в поперечном сечении, перпендикулярном оси кабеля, и повышении надежности ее работы. Соединительная муфта содержит соединитель концов токоведущей жилы, первый слой изоляционного покрытия, охватывающий соединитель, второй слой изоляционного покрытия, охватывающий первый слой изоляционного покрытия, и металлический экран, расположенный с внешней стороны от второго слоя изоляционного покрытия. Муфта дополнительно содержит электрически изолированный трансформирующий слой для преобразования неравномерно напряженного электрического поля, распространяющегося от соединителя, в равномерно напряженное электрическое поле, распространяющееся от внешней поверхности трансформирующего слоя. Трансформирующий слой расположен между первым и вторым слоями изоляционного покрытия и выполнен из материала с объемным удельным сопротивлением ρ_v от 10⁸ до 10¹² Ом·см при относительной диэлектрической проницаемости ε=15-30. Трансформирующий слой предотвращает возможность электрического пробоя между токоведущими жилами, а также между токоведущей жилой и металлическим экраном. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к кабельной арматуре, и может быть использовано для соединения концов многожильного или одножильного силового кабеля.

Известна соединительная муфта для силового кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена (патент РФ №2190913, H02G 15/08, H02G 15/18, H02G 1/14, опубл. 10.10.2002). Соединительная муфта содержит соединитель токоведущих жил и установленный на кабеле изолятор с отверстием. Кроме того, соединительная муфта снабжена двумя контактными кольцами заземления, надвигаемыми на установленные на кабеле контактные пружины заземления, соединителем проволок экрана кабеля, выполненным в виде двух медных прессуемых гильз, трубкой поперечной герметизации, сформированной из алюминиевой фольги, размещенной на изоляторе и прилегающих участках кабеля, и термоусаживаемой трубкой, установленной на кабеле со стороны соединителя проволок экрана кабеля. Изолятор содержит узел выравнивания напряженности электрического поля, выполненный в виде двух конусов и центрального высоковольтного электрода. Конусы и центральный высоковольтный электрод узла выравнивания напряженности электрического поля выполнены из электропроводящей силиконовой резины и/или покрыты электропроводящим составом. Изолятор выполнен из силиконовой резины. Соединительная муфта снабжена кожухом, выполненным из твердого поливинилхлорида, для заливки в него герметизирующего состава. На трубке поперечной герметизации размещены, по меньшей мере, один слой электропроводящей и один слой электроизоляционной ленты и, по меньшей мере, одна дополнительная термоусаживаемая трубка.

Известная соединительная муфта сглаживает броски напряженности электрического поля в области соединения кабелей, но конструктивно сложная вследствие наличия большого количества деталей, технологически сложная в изготовлении и имеет большую материалоемкость. Муфта имеет большие габаритные размеры как в продольном вдоль оси кабеля, так и в поперечном направлениях. Такую соединительную муфту трудно использовать в условиях стесненного пространства и ограниченного времени монтажа, что сужает область применения.

Наиболее близкой к предлагаемой соединительной муфте является известная соединительная кабельная муфта для многожильного кабеля, содержащая металлический корпус из двух частей с поперечной линией разъема и литниковыми отверстиями, охватывающий концевые участки кабелей и соединений на противоположных концах с их металлическими оболочками (патент РФ №1822506, H02G 15/08, опубл. 15.06.1993). Обе части корпуса герметично соединены между собой и с оболочками кабеля с помощью припоя. Кроме того, муфта содержит металлические гильзы по числу токоведущих жил, попарно соединяющие концы оголенных жил между собой. Каждая металлическая гильза заключена в изоляционную трубку, например фарфоровую, установленную с образованием постоянного зазора относительно токоведущей жилы с помощью средств центрирования, выполненных в виде выступов, равномерно расположенных на внутренней поверхности изоляционной трубки по ее окружности. Для повышения надежности работы соединительной кабельной муфты она дополнительно содержит слой теплоизоляции, например из лент лакоткани или ПВХ, расположенный на каждой металлической гильзе. При этом выступы каждой изоляционной трубки выполнены с возможностью взаимодействия непосредственно со слоем теплоизоляции таким образом, что между выступами в окружном направлении остаются каналы для прохода заливочного состава. Каждая металлическая гильза выполняет функцию соединителя концов токоведущей жилы. Слой теплоизоляции, уложенный непосредственно на металлическую гильзу, является первым изоляционным покрытием. Изоляционная трубка, охватывающая слой теплоизоляции, является вторым изоляционным покрытием. Изоляционные трубки всех токоведущих жил стянуты между собой бандажом из стеклоленты. Полость корпуса заполнена изоляционным заливочным составом, находящимся в жидком состоянии при температуре 100°С и затвердевающим после заливки.

Известная соединительная кабельная муфта конструктивно проще, чем вышеописанная соединительная муфта для силового кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена и технологически проще в изготовлении. Но она имеет большие габаритные размеры в поперечном сечении, перпендикулярном оси кабеля, и низкую надежность работы, что сужает область ее применения.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, состоит в уменьшении габаритных размеров соединительной муфты в поперечном сечении, перпендикулярном оси кабеля, и повышении надежности ее работы.

Указанный технический результат достигается тем, что соединительная муфта для силового кабеля, содержащая соединитель концов, по меньшей мере, одной токоведущей жилы, первый слой изоляционного покрытия, охватывающий соединитель, второй слой изоляционного покрытия, охватывающий первый слой, и металлический экран, расположенный с внешней стороны от второго слоя изоляционного покрытия, дополнительно содержит электрически изолированный трансформирующий слой для преобразования неравномерно напряженного электрического поля, распространяющегося от соединителя, в равномерно напряженное электрическое поле, распространяющееся от внешней поверхности трансформирующего слоя. Трансформирующий слой расположен между первым и вторым слоями изоляционного покрытия, по длине превышает длину соединителя, своими противоположными концами выступает за соединитель и выполнен из материала с объемным удельным сопротивлением ρ_v от 10⁸ до 10¹² Ом·см при относительной диэлектрической проницаемости =15-30.

Трансформирующий слой позволяет сгладить броски напряженности, ограничить зону распространения неравномерно напряженного электрического поля, распространяющегося от соединителя, и преобразовывать неравномерно напряженное электрическое поле в равномерно напряженное электрическое поле, распространяющееся от внешней поверхности трансформирующего слоя. В результате чего предотвращены электрические пробои, которые могут возникнуть между токоведущими жилами, а также предотвращены электрические пробои между токоведущей жилой и металлическим экраном. Габаритные размеры соединительной муфты в поперечном сечении, перпендикулярном оси кабеля, и материалоемкость соединительной муфты при этом могут быть уменьшены. Одновременно может быть повышена надежность работы соединительной муфты.

В качестве материала трансформирующего слоя может быть использована смесь эластичного полимерного материала с мелкодисперсным токопроводящим наполнителем при следующем соотношении компонентов, мас.%:

эластичный полимерный материал	50-97
мелкодисперсный токопроводящий наполнитель	остальное

При этом в качестве эластичного полимерного материала может быть использован полиэтилен, или полипропилен, или поливинилхлорид.

В качестве мелкодисперсного токопроводящего наполнителя может быть использована металлическая пыль, или сажа, или двуокись титана, или титанат бария. Может быть использована и смесь указанных материалов, например смесь металлической пыли с сажей или смесь двуокиси титана с титанатом бария. Необходимо отметить, что для регулирования емкостной проводимости трансформирующего слоя предпочтительнее использовать материалы с собственной относительной диэлектрической проницаемостью не менее 150, которой обладают двуокись титана и титанат бария.

Пример 1 состава материала трансформирующего слоя: полиэтилен - 90%, медная металлическая пыль - 10%.

Пример 2 состава материала трансформирующего слоя: полипропилен - 80%, сажа - 20%.

Пример 3 состава материала трансформирующего слоя: поливинилхлорид - 85%, двуокись титана - 15%.

Пример 4 состава материала трансформирующего слоя: полиэтилен - 85%, титанат бария - 15%.

В качестве соединителя может быть использована пластично деформируемая металлическая трубка. Либо в качестве соединителя могут быть использованы болтовое, или сварное, или паяное соединение.

Предлагаемая соединительная кабельная муфта может быть применена для соединения концов как многожильного, так и одножильного силового кабеля.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

Фиг.1 - продольный разрез соединительной муфты для силового многожильного кабеля.

Фиг.2 - поперечный разрез соединительной муфты для силового многожильного кабеля.

Фиг.3 - продольный разрез соединительной муфты для силового одножильного кабеля.

Фиг.4 - поперечный разрез соединительной муфты для силового одножильного кабеля.

Соединительная муфта для силового многожильного 1 или силового одножильного 2 кабеля содержит соединитель 3 концов токоведущей жилы 4, первый 5 и второй 6 слои изоляционного покрытия и металлический экран 7. Первый слой 5 изоляционного покрытия охватывает соединитель 3. Второй слой 6 изоляционного покрытия охватывает первый слой 5 изоляционного покрытия. Металлический экран 7 расположен с внешней стороны от второго слоя 6 изоляционного покрытия. Соединительная муфта дополнительно содержит трансформирующий слой 8, сглаживающий броски напряженности электрического поля, распространяющегося от соединителя 3. Трансформирующий слой 8 расположен между первым 5 и вторым 6 слоями изоляционного покрытия и по своей длине превышает длину соединителя 3. Противоположные концы 9 и 10 трансформирующего слоя 8 выступают за соединитель 3. В силовом многожильном кабеле 1 соединитель 3, первый слой 5 изоляционного покрытия, второй слой 6 изоляционного покрытия и трансформирующий слой 8 установлены на каждой токоведущей жиле 4. Металлический экран 7 силового многожильного кабеля 1 или силового одножильного кабеля 2 в рабочем положении заземлен.

Работает соединительная муфта следующим образом.

При прохождении тока по токоведущей жиле 4 силового многожильного 1 или силового одножильного 2 кабеля возникают броски напряженности электрического поля в зоне соединения концов токоведущей жилы 4. Величина бросков напряженности электрического поля зависит от величины протекающего тока, размеров и материала соединителя 3, надежности соединения концов токоведущей жилы 4, возникновения электрической дуги, подгорания контактирующих поверхностей и других факторов. При этом вокруг соединителя 3 образуется неравномерно напряженное электрическое поле. Электрически изолированный трансформирующий слой 8, расположенный между первым 5 и вторым 6 слоями изоляционного покрытия, ограничивает зону распространения неравномерно напряженного электрического поля, возникающего вблизи соединителя 3, и преобразует его в равномерно напряженное электрическое поле, распространяющееся от внешней поверхности трансформирующего слоя 8. Противоположные концы 9 и 10 трансформирующего слоя 8, выступающие за соединитель 3, препятствуют обтеканию неравномерно напряженным электрическим полем трансформирующего слоя 8. В преобразованном равномерно напряженном электрическом поле резко снижается вероятность электрического пробоя как между токоведущими жилами 4, так и между токоведущей жилой 4 и заземленным металлическим экраном 7. Это повышает надежность работы соединительной муфты. Габаритные размеры соединительной муфты в поперечном сечении, перпендикулярном ее оси, и материалоемкость соединительной муфты могут быть соответственно уменьшены.

1. Соединительная муфта для силового кабеля, содержащая соединитель концов, по меньшей мере, одной токоведущей жилы, первый слой изоляционного покрытия, охватывающий соединитель, второй слой изоляционного покрытия, охватывающий первый слой изоляционного покрытия, и металлический экран, расположенный с внешней стороны от второго слоя изоляционного покрытия, отличающаяся тем, что дополнительно содержит электрически изолированный трансформирующий слой для преобразования неравномерно напряженного электрического поля, распространяющегося от соединителя, в равномерно напряженное электрическое поле, распространяющееся от внешней поверхности трансформирующего слоя, причем трансформирующий слой расположен между первым и вторым слоями изоляционного покрытия, по длине превышает длину соединителя, своими противоположными концами выступает за соединитель и выполнен из материала с объемным удельным сопротивлением ρ_v от 10⁸ до 10¹² Ом·см при относительной диэлектрической проницаемости ε=15-30.

2. Соединительная муфта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве материала для трансформирующего слоя использована смесь эластичного полимерного материала с мелкодисперсным токопроводящим наполнителем при следующем соотношении компонентов, мас.%:

эластичный полимерный материал	50-97
мелкодисперсный токопроводящий наполнитель	остальное

3. Соединительная муфта по п.2, отличающаяся тем, что в качестве эластичного полимерного материала использован полиэтилен, или полипропилен, или поливинилхлорид.

4. Соединительная муфта по п.2, отличающаяся тем, что в качестве мелкодисперсного токопроводящего наполнителя использована металлическая пыль.

5. Соединительная муфта по п.2, отличающаяся тем, что в качестве мелкодисперсного токопроводящего наполнителя использована сажа.

6. Соединительная муфта по п.2, отличающаяся тем, что в качестве мелкодисперсного токопроводящего наполнителя использована двуокись титана.

7. Соединительная муфта по п.2, отличающаяся тем, что в качестве мелкодисперсного токопроводящего наполнителя использован титанат бария.