專利名稱：電纜終端的制作方法
技術領域：
本發明涉及電力電纜工程中使用的電纜連接附件技術領域，特別是涉 及一種電力戶內冷縮式電纜終端。
背景技術：
隨著城市建設的迅速發展，電力電纜在配電系統中的應用越來越廣 泛，空氣開關柜數量逐步增多，戶內電纜終端的用量也相應增多。在電纜 終端與變壓器、配電設備、其它分支設備連接時，往往需要剝離電纜的外 護套、內護套等。此外，為防止連接后電場集中而導致高壓擊穿，需要使 電纜終端的電場分散，因此對電纜終端的絕緣性能有一系列要求。當前市 場上主要是以冷縮終端產品主。冷縮的戶內電纜終端分為兩類， 一種是以
高介電常數為電應力控制的電纜終端；另一種是以應力錐為電應力控制的 電纜終端。
冷縮終端出廠時進行了預擴張并在安裝后收縮在電纜絕緣體上，通過 橡膠收縮到原來的直徑以對電纜施加向內的徑向壓力。這種徑向壓力在保 證了優異的密封同時還提高了電纜終端的絕緣性能。冷縮終端在安裝到電 纜之后，通常其擴張率在30%到150%之間。在出廠時，他們裝在可抽出 式的螺旋結構的支撐芯繩上，其擴張率在200%到300%之間。
戶內冷縮終端的設計要考慮到很多方面的因素，比如使用環境、安裝 海拔高度、以及運行的電壓等級等。除此之外，還有以下幾個方面的因素
1) 密封性，冷縮終端本身對電纜的徑向壓力可以起到密封的作用。
2) 電場控制，電纜終端的電場最集中的位置是在絕緣屏蔽斷口處，主 要采用參數法和幾何法降低屏蔽斷口的電應力。
圖1和2示出了參數法采用高介電常數材料的電應力控制的傳統電纜 終端100的立體示意圖和縱向剖視圖。該電纜終端包括絕緣管110以及套 設在絕緣管110內的應力控制管101。包括絕緣層102和電纜芯線103的電纜的連接端105穿過絕緣管110和應力控制管101。該連接端105例如
通過一接線片連接到諸如變壓器、配電設備之類的戶內電器設備上。在這
種連接結構中，從連接端105至應力控制管101內部的一定長度內，將形 成絕緣屏蔽斷口 104。而且，越是靠近該絕緣屏蔽斷口 104的位置，其電 場強度越強，反之，越是遠離絕緣屏蔽斷口 104的位置，強電場強度越弱。 為了保證產品的抗擊穿特性，需要確保絕緣管110具有足夠的長度，例如 在施加10kV電壓等級的情況下，絕緣管110的長度一般要求大于250mm。
圖3和4示出了幾何法采用應力錐結構的應力控制的電纜終端200的 立體示意圖和縱向剖視圖。該電纜終端包括絕緣管210、以及設置在絕 緣管210內的應力錐201，其中在絕緣管210的外壁上部分地設有環狀的 多個裙緣203。其中多個裙緣203在絕緣管210的外壁上突出地形成并相 互隔開。包括絕緣層204和電纜芯線205的電纜的連接端202穿過絕緣管 210和應力錐201。該連接端202例如通過一接線片連接到諸如變壓器、 配電設備之類的戶內電器設備上。在這種連接結構中，從連接端202至應 力控制管210內部的一定長度內，將形成絕緣屏蔽斷口 206。
上述電纜終端200的制造工藝如下首先在一副模具中制造應力錐 201，然后再把制成的應力錐201放在另一副模具中制成絕緣管210以及 裙緣203，并通過注射或模壓使絕緣管210與應力錐201成型為一體，從 而制成最終產品。
在電纜終端200中，其絕緣部分為帶裙緣203的由硅橡膠制成的絕緣 管210，由于采用了應力錐201進行電應力控制，降低了在絕緣屏蔽斷口 206處及其周圍形成的電場的強度。例如，在施加10kV電壓等級的情況下， 絕緣管210長度一般要求大于190mm。
3) 降低沿面放電。硅橡膠作為冷縮電纜終端的絕緣管的制作材料， 因為具有較強的憎水性，可以在電纜終端的外表面上防止水通道的形成， 從而降低了沿該外表面進行放電。
4) 延長漏電爬電距離。漏電爬電距離是從高壓端到終端接地處的總 長度。對于污染較高的地域，需要采用具有特殊設計結構的邊緣結構，或 者增加裙緣數量的方式來滿足對漏電爬電距離長度的要求，以延長電纜終 端的使用壽命。
4在上面提到的包括具有高介電常數的電應力控制管的戶內電纜終端 中，以擠出成型法制成絕緣管110，其制作工藝簡單，效率高成本低。電 應力控制部分以應力管或應力膠帶或應力泥為主，無論哪種形式，其制作 材料的介電常數值一般都應大于10。若以應力橡膠管為應力控制管，也可 以采用擠出成型方式。
對于具有應力錐為電應力控制部分的戶內電纜終端100，其裙緣203 提供了足夠的爬電距離，提高了終端的沖擊特性。但在電纜終端200的生 產過程中，應力錐和外部絕緣管需要在模腔內硫化，并且由于裙緣203之 間存在間距，不能采用擠出成型工藝，而是需要開模脫模，因此時間往往 耗費的較長，因此效率制作較低。
相比而言，在保證同樣的電性能的前提下，電纜終端100的絕緣管110 的長度要比電纜終端200的絕緣管210長度長許多。但電纜終端100的制 作工藝要比電纜終端200簡單一些。也就是說，傳統的電纜終端雖然解 決了結構或制造工藝上的困難，但都無法同時解決結構和制造工藝的問 題。
實用新型的內容
為解決現有技術中存在的上述缺陷，本實用新型提供一種電纜終端， 其尺寸小、且制造工藝簡單。
為實現本實用新型的上述和其它目的、效果和優點，提供一種電纜終 端，包括絕緣管以及應力控制管，所述應力控制管安置在所述絕緣管內， 并且所述應力控制管的長度不大于所述絕緣管的長度，在所述絕緣管的外 壁上一體地形成至少一個連續的螺旋狀突起。
在上述電纜終端中，所述突起在所述絕緣管的外壁上突起的高度不小 于3mm，進一步地在3-10mm的范圍內。
在上述電纜終端中，所述突起形成在所述絕緣管的整個長度上或者形 成在所述絕緣管的部分長度上。
上述電纜終端進一步包括支撐芯繩，所述支撐芯繩包括呈螺旋狀的 支撐體，所述支撐體彈性地支撐所述絕緣管和應力控制管的內壁；以及抽 頭，所述抽頭從所述支撐芯繩的第一端延伸到第二端，并從所述第二端伸出。
在上述電纜終端中，所述支撐體的長度不小于所述絕緣管的長度。 在上述電纜終端中，所述應力控制管為圓筒形結構。 在上述電纜終端中，所述支撐芯繩由剛性聚合材料制成。
在上述電纜終端中，所述應力控制管的介電常數值處于10-25的范圍內。
在上述電纜終端中，所述絕緣管和應力控制管由彈性橡膠材料制成。 根據本實用新型的戶內冷縮電纜終端，由于裙緣式的突起結構呈連續 的螺旋結構，由此可以采用螺旋擠出工藝制成設有這種裙緣的絕緣管，這 樣可以節約采用模壓或注射制成絕緣管時成型工藝中的開模和脫模時間， 同時也避免了模壓或注射成型工藝中的飛邊及殘留在流道中的橡膠，確保 了生產的連續性和持久性，并且成型快，效率高。而且，本實用新型的電 纜終端的整體長度較短，在不減小漏電爬距的前提下，可適用于任何狹小 的安裝環境，提高了電纜終端電氣性能，增強電纜終端的可靠性。
本發明將參照附圖來進一步詳細說明，其中
圖l是傳統電纜終端的第一種實施例的連接到電纜時的立體示意圖2是圖1的縱向剖視圖3是傳統電纜終端的第二種實施例的連接到電纜時的立體示意圖； 圖4是圖3的縱向剖視圖5是根據本實用新型的電纜終端的第一種實施例的縱向剖視圖，圖 中包括支撐芯繩；
圖6是圖5中所示電纜終端的絕緣管的縱向剖視圖7是圖5所示的電纜終端連接到電纜時的立體示意圖8是圖7的縱向剖視圖9是根據本實用新型的電纜終端的第二種實施例的立體示意圖；以
及
圖10是圖9的縱向剖視圖。
結合附圖并參照本實用新型的優選實施例，本領域的技術人員能更好地理解本申請的進一步的公開、目的、優點和方面，所給出的這些附圖和 實施例只是為了說明的目的。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實用新型的示例性實施例。附圖中相同的附 圖標記表示相同的部件。
通過上面背景技術部分的分析，本領域的技術人員可以理解，如果使 包括由高介電常數的材料制成的電應力控制部分的戶內電纜終端縮短，則 需要設置從絕緣管外表面上突起形成裙緣來增加漏電爬電距離；另一方 面，如果使包括應力錐的電應力控制部分的戶內電纜終端的制造工藝簡 單，最好采用擠出成型工藝制造絕緣管。
圖5-8示出了根據本實用新型的電纜終端的第一種示例性實施例。該
電纜終端IO，包括絕緣管2，所述絕緣管2的外壁上一體地形成有一條
連續的螺旋狀的突起，例如裙緣9;以及應力控制管3，所述應力控制管3 套設在絕緣管2內，并且其長度小于絕緣管2的長度。裙緣9在絕緣管2 的外壁上一體突起的高度一般不小于3mm，進一步地突起的高度在3 — lOmrn 范圍內，這種突出的裙緣9結構的設置可增加漏電爬電距離，從而縮短絕 緣管2的長度，減小整個電纜終端的尺寸。可以理解的是，當絕緣管壁厚 增加時，突起的高度可以相應增加。
絕緣管2和應力控制管3都由例如硅橡膠、三元乙丙橡膠之類的彈性 橡膠材料制成，這樣制成的絕緣管2具有良好的電絕緣性能和良好的彈性。 特別是，應力控制管3的介電常數值處于10-25的范圍內。由于裙緣9呈 連續的螺旋形狀一體地形成在絕緣管2的外壁上，因此在制作絕緣管2時， 可以利用具有連續螺旋槽的預制的注塑模具一次性地旋轉擠出成型，從而 節約了制造絕緣管2的時間。
在一種實施例中，裙緣9形成在絕緣管2的整個長度上。但可選地， 裙緣9也可以形成在絕緣管2的部分長度上。在圖5-8的電纜終端的第一 種實施例中示出了一條連續的裙緣9突出地形成在絕緣管2的外壁上。在 電纜終端的第二種實施例中，參見圖9和10，也可以在絕緣管2的外壁上 突出地形成兩條連續的裙緣11和12。由此可以理解，可在絕緣管2的外壁上形成3條或者更多條這樣的裙緣，以增加相鄰裙緣之間的間距。
進一步地，根據本實用新型的電纜終端還包括由例如PP、 PE之類的 剛性聚合材料制成的支撐芯繩，支撐芯繩包括呈螺旋狀的支撐體4，所
述支撐體4套設在絕緣管2和應力控制管3內并剛性地支撐絕緣管2和應
力控制管3的內壁；以及抽頭l，所述抽頭1從支撐芯繩的第一端延伸支
撐芯繩的第二端，并從所述第二端伸出。 一般地，支撐芯繩的支撐體4由
一根具有剛性的帶條纏繞成螺旋管而形成，并且該帶條的一端從支撐體的 第一端穿過支撐體的內部延伸到第二端并從第二端伸出，從而形成抽頭1。
支撐體4的長度不小于絕緣管2的長度，從而可以使支撐體4貫穿整個絕 緣管2。進一步地，支撐體4的外徑比未撐開的絕緣管2的內徑大，從而 可以使支撐體4可以先后插入撐開后的應力控制管3和絕緣管2內，從而 對絕緣管2和應力控制管3進行支撐。
下面描述采用根據本實用新型的電纜終端將電纜連接至諸如變壓器、 配電設備、其它分支設備之類的電氣設備連接的操作過程。
圖6為未撐開的設有一條連續的螺旋式裙緣9的絕緣管2的縱向剖視 圖。圖6中的絕緣管2為內部中空的管。在此情況下，將全部應力控制管 3壓縮配合到絕緣管2內，之后再使支撐體4穿過絕緣管2和應力控制管 3。之后，將根據本實用新型的電纜終端套入直徑小于支撐體4的電纜上， 然后用力拉抽頭l，此時螺旋結構的支撐體4從第二端開始逐漸釋放，并 最終把全部冷縮支撐芯繩4拉出。在支撐體4逐漸釋放的過程中，絕緣管 2和高介電常數的應力控制管3在自身彈性回縮應力下緊壓電纜的絕緣層 6。由于電纜的絕緣層6的直徑大于未擴張的絕緣管2和應力控制管3的 內徑，從而使絕緣管2和應力控制管3牢固地保持住包括絕緣層6的電纜。 此時，安裝了電纜的本實用新型的電纜終端如圖7和8所示。關于支撐芯 繩的結構及其操作方式可參見美國專利文獻US6015629A，其公開的內容在 本實用新型中全部參考引入。
當根據本實用新型的電纜終端通過連接片連接至電氣設備時，可在應 力控制管3內鄰近電氣設備的一端產生絕緣屏蔽斷口 7。并且這種具有高 介電常數的應力控制管3可改變絕緣屏蔽斷口 7處的電力線或等位線的折 射率，使得它們在絕緣屏蔽斷口7處的分布更為稀疏。通過改善電場線分布，可以極大的降低電纜終端表面的應力，從而提高電纜終端的整體性能。
通過采用ANSYS有限元軟件進行電場分析，將根據本實用新型的螺旋 式10kV戶內電纜終端安裝在電纜上之后，模擬電纜和本實用新型的電纜 終端的電場和電勢分布情況。分析時，以螺旋式電纜終端的長度190mm為 例，其最短爬電距離約為246誦，安裝在8. 7/15kV 240mm2的電纜上，介 電常數值為20的應力控制管的長度為140腿，在距應力控制管3的鄰近電 氣設備的一端的距離為35mm的位置處形成絕緣屏蔽斷口。依據以上條件 建模，運算后結果如下
電纜絕緣屏蔽斷口處的等位線分布稀疏，最大場強為2.685kV/mm，表 明本實用新型的電纜終端的結構設計是合理的。
通過以上模擬分析，可以確定本實用新型的具有螺旋型裙緣的戶內電 纜終端足以滿足8.7/15kV及以下電壓等級電纜的使用要求。進一步地， 本實用新型的電纜終端也可適用于35kV及以下電壓等級電纜的使用要求。 綜上所述，根據本實用新型的戶內冷縮電纜終端，由于裙緣呈連續的 螺旋結構，由此可以采用螺旋擠出工藝制成設有這種裙緣的絕緣管，這樣 可以節約了采用模壓或注射制成絕緣管時成型工藝中的開模和脫模時間， 同時也沒有模壓或注射成型中的飛邊及殘留在流道中的橡膠，確保了生產 的連續性和持久性，并且成型快，效率高。電纜終端出廠時，絕緣管和應 力控制管都被支撐芯線擴張。安裝時，可簡單地拉出支撐芯線，并使絕緣 管和應力控制管牢固地保持住電纜，因此大大提高了電纜終端與電纜的安 裝的方便程度。且電纜終端的整體長度較短，在不減小漏電爬距的前提下， 可適用于任何狹小的安裝環境。在同樣絕緣長度的情況下，這種戶內電纜 終端能提供更長的爬電距離，加上高介電常數控制電應力的特點，更加提 高了電纜終端電氣性能，增強電纜終端的可靠性。
因此，對本發明的描述本質上僅僅是示范性的，且由此沒有偏離本發 明的要旨的變化也在本發明的保護范圍內。
9
權利要求1、一種電纜終端，包括絕緣管以及應力控制管，所述應力控制管安置在所述絕緣管內，并且所述應力控制管的長度不大于所述絕緣管的長度，其特征在于，在所述絕緣管的外壁上一體地形成至少一個連續的螺旋狀突起。
2、 如權利要求1所述的電纜終端，其特征在于所述突起在所述絕緣 管的外壁上的高度不小于3畫。
3、 如權利要求2所述的電纜終端，其特征在于所述高度在3-10mm的 范圍內。
4、 如權利要求1所述的電纜終端，其特征在于所述突起形成在所述 絕緣管的整個長度上。
5、 如權利要求1所述的電纜終端，其特征在于所述突起形成在所述 絕緣管的部分長度上。
6、 如權利要求1-5中的任一項所述的電纜終端，其特征在于進一步 包括支撐芯繩，所述支撐芯繩包括呈螺旋狀的支撐體，所述支撐體彈性地支撐所述絕緣管和應力控制管 的內壁；以及抽頭，所述抽頭從所述支撐芯繩的第一端延伸到第二端，并從所述第 二端伸出。
7、 如權利要求1-5中的任一項所述的電纜終端，其特征在于所述應 力控制管為圓筒形結構。
8、 如權利要求6所述的電纜終端，其特征在于所述支撐芯繩由剛性 聚合材料制成。
9、 如權利要求1-5中的任一項所述的電纜終端，其特征在于所述應 力控制管的介電常數值處于10-25的范圍內。
10、 如權利要求l-5中的任一項所述的電纜終端，其特征在于所述絕 緣管和應力控制管由彈性橡膠材料制成。
專利摘要提供一種電纜終端，包括絕緣管，在所述絕緣管的外壁上一體地形成有至少一個連續的螺旋狀突起；以及應力控制管，所述應力控制管套設在所述絕緣管內，并且所述應力控制管的長度不大于所述絕緣管的長度。裙緣在所述絕緣管的外壁上突起的高度不小于3mm。本實用新型的電纜終端尺寸小、且制造工藝簡單。
文檔編號H02G15/02GK201332254SQ20092000140
公開日2009年10月21日 申請日期2009年1月6日 優先權日2009年1月6日
發明者崎 蘇 申請人:3M創新有限公司