PL164146B1

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12) OPIS PATENTOWY (19)PL
(11)164146
(13) B1
(21) Numer znoszenia:
285042
(51) Int.Cl.5:
H02G 15/04
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
( 5 4 )
(22) Data zgłoszenia:
Sposób wytwarzania łącznika kabla dla wysokich i bardzo wysokich napięć
( 3 0 ) Pierwszeństwo:
03.05.1989,NL,8901138
(43)
(45)
02.05.1990
Zgłoszenie ogłoszono:
26.11.1990 BUP 24/90
O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.06.1994 WUP 06/94
(57)
1. Sposób wytwarzania łącznika kabla
dla wysokich i bardzo wysokich napięć, zawierającego przewód i co najmniej jedną otaczającą go osłonę izolacyjną, przy czym ten łącznik
zawiera tulejowy izolator elektryczny posiadający przewodzący elektrycznie korpus i co najmniej jeden osiowy, ściśle dopasowany otwór
przelotowy w tym korpusie, w którym to sposobie jeden koniec kabla, wyposażony w elePL
ment łączący wkłada się do pierwszego otworu
przelotowego izolatora tulejowego aż do zablo164146 kowania oraz drugi koniec kabla, wyposażony
w element łączący wkłada się do drugiego
otworu przelotowego izolatora tulejowego aż
do zablokowania, znamienny tym, że tworzy
się kanał w pobliżu końca wkładanego kabla,
łączący wnętrze izolatora tulejowego z otoczeB1 niem tego izolatora i poprzez ten kanał odsysa
się powietrze z wnętrza izolatora tulejowego.
(73)
Uprawniony z patentu:
NKF KABEL B.V., Delft, NL
(72)
Twórca wynalazku:
Jacobus M. Schaareman, Delft, NL
(74)
Pełnomocnik:
Palka Grażyna, PHZ POLSERVICE
F i g .1
Sposób wytwarzania łącznika kabla dla wysokich
i bardzo wysokich napięć
Zastrzeżenia
patentowe
1. Sposób wytwarzania łącznika kabla dla wysokich i bardzo wysokich napięć, zawierającego
przewód i co najmniej jedną otaczającą go osłonę izolacyjną, przy czym ten łącznik zawiera tulejowy
izolator elektryczny posiadający przewodzący elektrycznie korpus i co najmniej jeden osiowy, ściśle
dopasowany otwór przelotowy w tym korpusie, w którym to sposobie jeden koniec kabla, wyposażony w element łączący wkłada się do pierwszego otworu przelotowego izolatora tulejowego aż do
zablokowania oraz drugi koniec kabla, wyposażony w element łączący wkłada się do drugiego otworu
przelotowego izolatora tulejowego aż do zablokowania, znamienny tym, że tworzy się kanał w
pobliżu końca wkładanego kabla, łączący wnętrze izolatora tulejowego z otoczeniem tego izolatora
i poprzez ten kanał odsysa się powietrze z wnętrza izolatora tulejowego.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie tworzenia kanału wprowadza się
rurę do wnętrza izolatora tulejowego tak, że koniec tej rury pozostawia się na zewnątrz izolatora
tulejowego i gdy drugi koniec kabla wyposażony w element łączący wkłada się do wnętrza
izolatora tulejowego, powietrze z wnętrza izolatora tulejowego usuwa się tą rurą.
*
*
*
Przedmiot wynalazku jest sposób wytwarzania łącznika kabla dla wysokich i bardzo
wysokich napięć.
Znane są na przykład z opisu holenderskiego zgłoszenia patentowego nr 149 955 i
europejskiego opisu patentowego nr 149 032 łączniki dla kabli wysokiego napięcia, w których
stosuje się izolator elektryczny, zwłaszcza tulejowy, dopasowany do zakończenia kabli. Izolator
ten posiada korpus elektrycznie przewodzący, otaczający go korpus izolujący i przewodzącą
elektrycznie osłonę otaczającą korpus całkowicie lub częściowo. Znane sposoby wytwarzania
takich łączników kabli wysokiego napięcia, często osiągającego i przekraczającego 400 kV, są
skomplikowane i czasochłonne, nie zapewniają też trwałych i bezpiecznych połączeń.
' Znany sposób wytwarzania łącznika kabla dla wysokich i bardzo wysokich napięć,
zawierającego przewód i co najmniej jedną otaczającą go osłonę izolacyjną, przy czym ten
łącznik zawiera tulejowy izolator elektryczny posiadający przewodzący elektrycznie korpus i co
najmniej jeden osiowy, ściśle dopasowany otwór przelotowy w tym korpusie, w którym to
sposobie jeden koniec kabla, wyposażony w element łączący wkłada się do pierwszego otworu
przelotowego izolatora tulejowego aż do zablokowania oraz drugi koniec kabla, wyposażony w
element łączący wkłada się do drugiego otworu przelotowego izolatora tulejowego aż do
zablokowania.
Sposób według wynalazku polega na tym, że tworzy się kanał w pobliżu końca wkładanego
kabla, łączący wnętrze izolatora tulejowego z otaczeniem tego izolatora i poprzez ten kanał
odsysa się powietrze z wnętrza izolatora tulejowego.
W etapie tworzenia kanału wprowadza się rurę do wnętrza izolatora tulejowego tak, że
koniec tej rury pozostawia się na zewnątrz izolatora tulejowego i gdy drugi koniec kabla
wyposażony w element łączący wkłada się do wnętrza izolatora tulejowego, powietrze z wnętrza
izolatora tulejowego usuwa się tą rurą.
Zaletą wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania łącznika kabla dla wysokich i
bardzo wysokich napięć, który jest realizowany szybko, w prosty sposób, przy użyciu minimalnej
liczby elementów, zapewniając przy tym łatwość wykonania, minimalizując ilość operacji
wykonywanych przez indywidualnego montera, osiągając skuteczność działania i bezpieczeństwo użycia łącznika. Uzyskuje się dobrze przewodzące i silne mechaniczne połączenie pomię-
164 146
3
dzy kablami wysokiego napięcia, przy czym końcówki kabli są precyzyjnie ustawione względem
izolatora tulejowego, przez co osiąga się wysoką jakość izolacji.
Wynalazek zapewnia znacznie wyższą jakość połączenia w porównaniu ze znanymi
łącznikami. Czynności w czasie łączenia kabli w terenie są znacznie prostsze, mniej zależne od
jakości wykonania i można je szybciej realizować. Wynalazek eliminuje potrzebę wykonywania
specjalnych wykopów montażowych a instalacje połączeń można prowadzić podczas układania
kabla, przy czym połączenie można zakopać jeszcze tego samego dnia co kabel. Badanie napięcia
po wykonaniu instalacji połączenia jest łatwe. Izolator jest silnie połączony mechanicznie z
przewodami kabla, a przez to jest zapewnione właściwe umiejscowienie zakończeń kabla
względem izolatora podczas pracy. Zostają zmniejszone nakłady pracy, roboty inżynierskie,
konieczność nadzoru linii i badania napięcia. Sposób według wynalazku umożliwia połączenie
dwóch kabli o różnych przekrojach przewodnika i wymiarach izolacji.
Sposób według wynalazku jest objaśniony w oparciu o przykłady wykonania połączenia
uwidocznione na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przykładowe połączenie przez łącznik
wtykowy dwóch kabli wysokiego napięcia z izolacją z tworzywa sztucznego, w przekroju, fig.
2 - inny przykład połączenia dwóch kabli wysokiego napięcia, posiadającego w środku zamkniętą tulejkę łączącą, fig. 3 - jeszcze inny przykład połączenia z tulejką łączącą w przekroju, fig. 4
- kolejny przykład połączenia dwóch kabli wysokiego napięcia, bez wykorzystania tulejki
łączącej, w przekroju, fig. 5 - przykład połączenia pod kątem prostym dwóch kabli wysokiego
napięcia, w przekroju, fig. 6 - przykładowe połączenie pod kątem prostym trzech kabli, w
przekroju, fig. 7 - przykład połączenia kabla wysokiego napięcia z izolacją z tworzywa sztucznego z urządzeniem końcowym wysokiego napięcia, w przekroju, fig. 8 - przykład połączenia
kablla wysokiego napięcia z izolacją z tworzywa sztucznego z wyłącznikiem wysokiego napięcia
lub transformatorem wysokiego napięcia, w przekroju.
Pokazane na fig. 1 połączenie z łącznikiem wtykowym dla dwóch kabli 1 wysokiego
napięcia z izolacją z tworzywa sztucznego zawiera elastyczny izolator tulejowy z korpusem 8
przenoszącym naprężenia, korpusem izolacyjnym 9 i przewodzącą osłoną 10. W korpusie 8
przenoszącym naprężenia jest osadzona metalowa tulejka łącząca 5, której otwór jest ustawiony
w osi otworu korpusu 8 przenoszącego naprężenia i korpusu izolującego 9, w rezulatacie czego
uzyskuje się cylindryczne wnętrze, poprzez które można wcisnąć końcówki 1 kabla do wnętrza
tulejki łączącej 5. Każda końcówka 1 kabla ma ściągnięty ekran uziemiający 4 na części długości
i osłonę izolacyjną 12 na krótszej długości. Część wtykowa 14 i część gniazdowa 15 są
odpowiednio przyspawane do odsłoniętych przewodów 13. Zarówno część wtykowa 14, jak i
część gniazdowa 15 zawierają korpus cylindryczny, dobrany rozmiarem do cylindrycznego
wnętrza tulejki łączącej. Część wtykowa zawiera wysunięty kołek wtykowy 2, zaś część
gniazdowa jest wyposażona w otwór 16 dla wprowadzenia kołka wtykowego 2. Pomiędzy
kołkiem wtykowym 2 a otworem 16 są wpasowane elektrycznie przewodzące segmenty 19 dla
przewodzenia prądu. Na fig. 1 cylindryczne korpusy części wtykowej 14 i części gniazdowej 15
są wyposażone w zapadki 3, które są wypychane na zewnątrz przez sprężynę 17. W wykonanym
połączeniu pomiędzy dwiema końcówkami kabli widocznymi na fig. 1 zapadki wskakują w
pierścieniowe wnęki 7 w tulei łączącej 5. Dzięki temu uzyskuje się połączenie elektryczne i silne
sprzężenie mechaniczne dwóch końcówek kabli z izolatorem tulejowym i ze sobą wzajemnie.
Stosując to rozwiązanie do łączenia dwóch kabli wysokiego napięcia z izolacją z tworzywa
sztucznego, usuwa się izolację 12 kabla na krótkim odcinku, przyspawa się następnie część
wtykową 14 lub część gniazdową 15 do przewodu 1 dwóch końcówek kabli, a następnie usuwa
się na pewnym odcinku końcówki kabla ekran uziemiający 4. Następnie jedną z końcówek kabla
tak przygotowaną uprzednio wprowadza się w otwór przelotowy 11 tulei, aż zapadki 3 zostaną
wciśnięte w odpowiednie wnęki 7 tulejki łączącej. Przewód takiego kabla w efekcie zostaje
połączony elektrycznie i mechanicznie z tulejką łączącą 5, przy czym ta końcówka kabla jest
umiejscowiona z dokładnością do 1 mm względem izolatora tulejowego.
Dla zapewnienia dobrej jakości izolacji cylindrycznej powierzchni styku pomiędzy kablem
a izolatorem tulejowym konieczne jest, aby średnica wetkniętej końcówki kabla, z której usunięto
ekran uziemiający 4, była większa od wewnętrznej średnicy otworu przelotowego 11 izolatora
tulejowego, przez co izolator tulejowy lekko poszerza się i ściśle przylega do obrobionej
4
164 146
końcówki kabla. W efekcie tak dokładnego spasowania, w czasie wprowadzania drugiej końcówki kabla, powietrze w otworze przelotowym 11 nie może się wydostać, a podwyższone
ciśnienie wywoływane dalszym ruchem końcówki kabla ku środkowi izolatora tulejowego
będzie ten ruch uniemożliwiało.
Według wynalazku drugą końcówkę kabla wprowadza się tylko na tyle, że znajduje się
ona w otworze przelotowym izolatora tulejowego na 1-2 cm. W rezultacie następuje odcięcie
otworu przelotowego od atmosfery zewnętrznej. Teraz przy pomocy kanału poprowadzonego w
tulei przewodzącej izolatora i połączonego z otoczeniem, obniżając w tym otoczeniu ciśnienie,
odsysa się powietrze z wnętrza otworu przelotowego i wprowadza dalej drugą końcówkę kabla,
aż zapadki 3 części wtykowej zostają wciśnięte w odpowiednie dla nich wnęki. W rezultacie
druga końcówka kabla zostaje także połączona precyzyjnie elektrycznie i mechanicznie z tuleją
łączącą, przez co uzyskuje się dobrze przewodzące prąd połączenie dwóch przewodów końcówek kabU, gdyż równocześnie część wtykowa zostaje wprowadzona do części gniazdowej.
W ten sposób zapewnia się dobre przewodzenie elektryczne i mocne połączenie mechaniczne pomiędzy łączonymi kablami wysokiego napięcia z izolacją z tworzywa sztucznego, przy
czym końcówki kabli są precyzyjnie umiejscowione względem izolatora tulejowego, przez co
zapewnia się wymaganą jakość izolacji.
Następnie łączy się przewodzącą osłonę 10 izolatora w sposób zapewniający połączenie
elektryczne z ekranem uziemiającym dwóch kabli. Po połączeniu metalowych ekranów uziemiających dwóch kabli, na izolator tulejowy nakłada się warstwy zabezpieczenia przeciwwilgociowego i mechanicznego.
Poprzez wykonanie wyposażenia dla końcówek kabli w optymalnych warunkach zakładu
wytwórczego i sprawdzeniu go jeszcze przed użyciem w warunkach zastosowania napięcia
dwukrotnie a nawet trzykrotnie przewyższającego napięcie robocze, maksymalizuje się jakość
poddanych obróbce końcówek kabli przed ułożeniem w terenie.
W czasie wprowadzania końcówek kabli krawędź izolatora tulejowego zgarnia wszystkie
zanieczyszczenia końcówek kabli, a to umożliwia stworzenie odpowiednich warunków dla
wykonywania połączenia w terenie jako warunku uzyskania dobrej jakości. Samo łączenie tak
uprzednio przygotowanych zakończeń kabli zajmuje najwyżej 30 minut. Połączenie wtykowe i
sposób jego wytwarzania według wynalazku były wielokrotnie stosowane praktycznie, a przeprowadzone badania wykonanych połączeń dały dobre wyniki.
W rozwiązaniach przedstawionych na fig. 2 i 3 zastosowano umieszczoną centralnie część
środkową 20 tulejki łączącej 5, która uszczelnia izolator tulejowy w środku. Każda końcówka
kabla jest teraz wyposażona w część wtykową 14, co pokazano na fig. 2 i część gniazdową 15,
co pokazano na fig. 3.
W rozwiązaniu z fig. 4 nie wykorzystano elektrycznie przewodzącej tulejki łączącej. Część
wtykowa 14 jest zablokowana w części gniazdowej 15 przy pomocy układu zapadkowego,
którego zapadki 3 i sprężyna 17 są umieszczone w części wtykowej, podczas gdy część
gniazdowa jest wyposażona we wnęki 7 dla wprowadzenia zapadek. Ten układ zapadkowy jest
osadzony w podgrubionej części kołka wtykowego, co nie zakłóca przepływu prądu na segmentach 19.
Na fig. 5 pokazano izolator tulejowy według wynalazku, wykonany pod kątem prostym.
Tutaj tulejka łącząca 5 zawiera zamkniętą część środkową 20, podobnie jak w przykładach z fig.
2 i fig. 3. Takie połączenie pod kątem, jak pokazano na fig. 5, wykazuje istotne korzyści przy
układaniu kabli wysokiego napięcia w ograniczonych przestrzeniach. Rozwiązanie to pozwala
uniknąć wykonywania łuków wymagających znacznie większej przestrzeni. Rozwiązanie pokazane na fig. 5 można także wykorzystać dla połączeń kabli pod innymi kątami niż kąt prosty.
Istotne korzyści można uzyskać także przy nieco odmiennym wykorzystaniu połączeń,
których przekroje pokazano na fig. 1, 2, 3 i 4. W tym przykładowym rozwiązaniu izolator
tulejowy w stanie rozciągnięcia jest napychany na jeden z kabli. Następnie usyskuje się
połączenie elektryczne i mechaniczne końcówek kabli przy pomocy odpowiednich środków.
Umożliwia to uzyskanie przestrzeni w korpusie 8 przenoszącym naprężenia dla tulejki łączącej
5, po czym izolator tulejowy wprowadza się na jego właściwe miejsce wokół łączonych
końcówek i usuwa się środki, które rozciągały izolator tulejowy. Następnie izolator tulejowy
164 146
5
ściśle przylega do końcówki kabli i tulejki łączącej 5 i uzyskuje się połączenie, jakie pokazano
na fig. 1,2,3 lub 4. Można także naciągnąć izolator tulejowy na przewodzący ekran uziemiający
1 końcówki kabla. W tym celu usuwa się zewnętrzne warstwy kabla na dodatkowym odcinku
nieco większym od długości izolatora. Uprzednio przygotowane końcówki kabli, bez tulejki
łączącej 5, umieszczonej w korpusie 8 przenoszącym naprężenia lub z tulejką, są wetknięte jedna
w drugą. Wprowadza się izolator tulejowy na jego właściwe miejsce względem połączonych
końcówek kabli przez jego przesunięcie, uzyskując w ten sposób odizolowane połączenie.
Na fig. 7 pokazano w przekroju połączenie wtykowe kabla wysokiego napięcia z izolacją
z tworzywa sztucznego, w końcówce zewnętrznej wysokiego napięcia. Elastyczny izolator jest
zamocowany silnie mechanicznie i szczelnie na metalowej podstawie 25 w płycie uziemienia
końcówki zewnętrznej. Po stronie, gdzie kabel jest wetknięty, ten elastyczny izolator jest
identyczny, jak izolator tulejowy, dla połączenia dwóch kabli wysokiego napięcia z izolacją z
tworzywa sztucznego, przedstawionego na fig. 1-5. Po stronie tej końcówki kształt elastycznego
korpusu izolacyjnego jest odmienny a część korpusu izolacyjnego nie posiada przewodzącej
osłony 10. Koniec przewodzącej osłony 10 jest zaokrąglony w punkcie 22, w którym średnica
korpusu izolacyjnego jest większa. Zaokrąglenie 23 na końcu przewodzącej powłoki, grubość,
długość oraz stożkowy kształt korpusu izolacyjnego po stronie końcówki są odpowiednio
dobrane dla zapewnienia właściwej izolacji.
Pręt połączenia izolatora z wierzchołkiem zakończenia i uprzednio przygotowana końcówka kabla są łączone podobnie, jak to przedstawiono w przykładowym połączeniu dwóch kabli
wysokiego napięcia. Można także przebadać kompletne zakończenie z porcelanowym izolatorem 24 i środkiem wypełniającym, poddając je działaniu wysokiego napięcia przed użyciem.
Osiąga się taką samą wysoką jakość, jak w połączeniach dwóch kabli wysokiego napięcia, z
izolacją z tworzywa sztucznego według wynalazku.
Na fig. 8 jest przedstawione w przekroju połączenie wtykowe dla dwóch kabli wysokiego
napięcia z izolacją z tworzywa sztucznego, ze schematycznie pokazanym wyłącznikiem 25
wysokiego napięcia. Elastyczny izolator jest zamocowany w sposób mechanicznie silny i
szczelny na podstawie pokazanej schematycznie obudowy 11 wyłącznika. Kształt elastycznego
izolatora jest zasadniczo taki sam, jak w przykładowym rozwiązaniu pokazanym na fig. 7.
Izolator przedstawiony na fig. 8 jest skonstruowany jednak w taki sposób, że dwa kable 1 mogą
być wetknięte pod pewnym kątem do osi obudowy wyłącznika, co w praktyce może dawać
oszczędności zarówno miejsca jak i kosztów. Elementy końcowe izolatora są identycznej
budowy, jak w przypadku izolatora dla zewnętrznego zakończenia.
Przy podwójnej konstrukcji połączenia kabla z izolatorem możliwe jest posługiwanie się
połączeniem kabli o podwójnej konstrukcji poprzez pojedynczy wyłącznik, a odgałęzienie
wysokiego napięcia można łatwo wykonywać dla dowolnego celu.
Taki izolator jest także badany pod względem oddziaływania wysokiego napięcia, a pręt
połączenia zostaje wprowadzony także do części przewodzących prąd wyłącznika, stosując
sposób według wynalazku.
164 146
164 146
fig . 8
164 146
Fig.7
164 146
Fig.6
164 146
f ig .5
164 146
.4
fig
164 146
fig.3
164 146
fig.2
164 146
fig.1
D e p a r t a m e n t W y d a w n ic t w U P R P . N a k ł a d 9 0 e g z .
C e n a 10 0 0 0 z ł