本公开涉及电力电缆领域，更具体地，涉及电缆接地装置和包括电缆接地装置的电力电缆系统。
背景技术：
在电力电缆(例如高压电力电缆)中，通常采用波纹状铝或铅护套金属屏蔽层。目前，电缆铝护套的接地方式主要通过电缆终端或电缆中间接头产品(即所谓的电缆附件)的接地部件与铝护套相焊接的方式来实现。在焊接过程中，需要对铝护套进行加热(例如使用明火)，加热过程往往时间较长、温度较高(例如可达300多度)。如果加热温度和加热时间未能很好地控制，将会对电缆的导电层或电缆的绝缘层造成损伤，从而对电缆系统的安全运行带来隐患。因此，需要由专业的焊接人员进行焊接处理，这增大了对安装人员的技术要求。
在这方面，如图1(图1为示出根据相关技术的电缆接地装置的纵剖图)所示，在根据相关技术的电缆接地装置10'中，通过围绕整个周向的焊接部SP将电缆20的金属护套25电连接至电缆接地装置(例如铜胆或尾管)10'的接地部件600。
由此，在本领域中，存在对无焊接处理方式的需求以便在实现接地的同时避免因现场安装的焊接过程而对电缆造成损伤。
这里，应当指出的是，本部分中所提供的技术内容旨在有助于本领域技术人员对本公开的理解，而不一定构成现有技术。
技术实现要素：
在本部分中提供本公开的总概要，而不是本公开完全范围或本公开所有特征的全面公开。
本公开的一个目的是提供一种新型的在安装现场无需焊接的电缆接地装置。
本公开的另一目的是提供一种能够在避免安装现场的焊接操作的同时改进接地连接结构的电气及机械连接的电缆接地装置。
本公开的另一目的是提供一种能够在避免安装现场的焊接操作的同时改进接地连接结构的防水密封性的电缆接地装置。
本公开的另一目的是提供一种能够方便现场操作和降低对安装人员的技术要求的电缆接地装置。
本公开的其它目的在于提供一种包括上述电缆接地装置的电力电缆系统。
为了实现上述目的中的一个或多个，根据本公开的一个方面，提供一种电缆接地装置。所述电缆接地装置包括：接地部件，待接地的电缆的金属护套轴向对接至所述接地部件；以及电连接构件，所述电连接构件包括与所述接地部件电连接的第一端部以及与所述金属护套可拆卸地电连接的第二端部。
在上述电缆接地装置中，还包括与所述电连接构件接触以便增强接地导电性的导电构件。
在上述电缆接地装置中，所述导电构件包括布置在所述第一端部与所述接地部件之间的导电构件和/或布置在所述第二端部与所述金属护套之间的导电构件。
在上述电缆接地装置中：所述第一端部包括第一弯折部，所述第一弯折部往回弯折而交叠在所述第一端部的本体部上，并且/或者，所述第二端部包括第二弯折部，所述第二弯折部往回弯折而交叠在所述第二端部的本体部上。
在上述电缆接地装置中，所述导电构件包括布置在所述第一端部的本体部与第一弯折部之间的导电构件和/或布置在所述第二端部的本体部与第二弯折部之间的导电构件。
在上述电缆接地装置中，还包括适于将所述电连接构件紧固至所述接地部件的紧固件，并且/或者，还包括适于将所述电连接构件紧固至所述金属护套的紧固件。
在上述电缆接地装置中，还包括适于紧固所述电连接构件和所述导电构件的紧固件，其中，所述紧固件定位在与所述导电构件轴向相对应的位置处。
在上述电缆接地装置中，所述紧固件为卡箍。
在上述电缆接地装置中，所述导电构件由片状材料制成，并且所述导电构件的内表面和外表面中的至少一个表面构造成具有凹凸结构。
在上述电缆接地装置中，所述凹凸结构构造成具有尖锐突起。
在上述电缆接地装置中，所述导电构件呈完全或部分环形。
在上述电缆接地装置中，所述导电构件为镀银的铍青铜导电构件。
在上述电缆接地装置中，所述电连接构件为沿所述电缆的轴向方向延伸的金属编织带、金属条、金属绞线或金属网。
在上述电缆接地装置中，所述金属编织带为沿所述电缆的轴向方向延伸且沿所述电缆的周向方向相互接触或间隔开的多个铜编织带。
在上述电缆接地装置中，所述电连接构件与所述接地部件通过焊接而制成为一体。
在上述电缆接地装置中，还包括布置在所述电连接构件的径向外侧的密封层。
在上述电缆接地装置中，所述密封层包括浸渍有环氧树脂的玻璃纤维带。
在上述电缆接地装置中，还包括布置在所述密封层的径向外侧的热缩管。
为了实现上述目的中的一个或多个，根据本公开的另一方面，提供一种电力电缆系统。所述电力电缆系统包括如上所述的电缆接地装置。
根据本公开，一方面，与采用焊接的相关方案相比，通过各个材料层之间的巧妙结合来实现电缆的无焊接接地，从而能够解决传统焊接方式中由于操作人员技术水平的差异和电缆铝护套间隙过小而引起的电缆损伤，进而能够减少因安装过程中焊接不当而造成的产品故障、能够方便现场操作、并且能够降低对安装人员的技术要求。另一方面，由于通过实施为金属编织带等的电连接构件来将轴向对接的接地部件与金属护套电连接在一起(特别是电连接构件的第二端部与金属护套可拆卸地电连接)，因此能够以简单且有效的方式增强电连接构件与金属护套之间的导电性，从而能够为轴向对接式电缆接地装置提供具有可靠电气及机械连接的接地连接方式。特别地，在电连接构件与金属护套和接地部件直接地接触并且在电连接构件与金属护套之间布置有导电构件的情况下，能够进一步增强电连接构件与金属护套之间的导电性从而更可靠地增强电缆接地装置的接地导电性。
附图说明
通过以下参照附图的描述，本公开的一个或多个实施方式的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：
图1为示出根据相关技术的电缆接地装置的纵剖图；
图2为示出应用有根据本公开示例性实施方式的电缆接地装置的电力电缆系统的纵剖图；
图3A至图3C为示出根据本公开示例性实施方式的电缆接地装置处于不同安装状态的一系列示意图；
图4为示出根据本公开示例性实施方式的电缆接地装置的导电构件的示意图；
图5为示出根据本公开示例性实施方式的电缆接地装置的紧固件的示意图；
图6为示出应用有根据本公开变型例的电缆接地装置的电力电缆系统的纵剖图；以及
图7为示出应用有根据本公开另一变型例的电缆接地装置的电力电缆系统的纵剖图。
附图标记清单
10'、10、10A、 电缆接地装 200 导电构件
10B 置
20 电缆 200a、200b、 导电构件
200c、200d
23 绝缘层 300 卡箍
24 绝缘层用半导电屏蔽层 400 密封层
25 金属护套 500 热缩管
26 外护套 600 接地部件
100 电连接构件 A 轴向方向
120 第一端部 C 周向方向
125 第一弯折部 CS 电力电缆系统
140 第二端部 SP 焊接部
145 第二弯折部
具体实施方式
下面参照附图、借助示例性实施方式对本公开进行详细描述。对本公开的以下详细描述仅仅是出于说明目的，而绝不是对本公开及其应用或用途的限制。
参照图2(图2为示出应用有根据本公开示例性实施方式的电缆接地装置的电力电缆系统的纵剖图)，应用有根据本公开示例性实施方式的电缆接地装置的电力电缆系统CS可以包括第一电缆、第二电缆以及铜胆(或者例如铝胆并且对应于根据本公开的电缆接地装置)10。这里，需要指出的是，图2中仅示出第一电缆和第二电缆中的一者(即电缆20，而另一者在结构上与电缆20基本相同并且位于图2左侧)。铜胆10布置在第一电缆与第二电缆之间并且允许第一电缆与第二电缆在铜胆10中经由连接组件(未示出)而电连接。如下文将做进一步描述，铜胆10可以具有接地连接结构从而实现电力电缆系统CS的无焊接接地(安装现场无焊接接地)。特别地，铜胆10的接地连接结构能够将电缆20的金属护套25电连接至铜胆10的接地部件600，由此实现电力电缆系统CS的无焊接接地。
除了铜胆(电缆中间接头附件)应用情形，本公开也能够应用于其它的电缆接地装置10，如尾管10(电缆终端接头附件)。在这种情形下，电力电缆系统CS可以包括电气设备(未示出并且可以位于图2左侧)、电缆20以及尾管10(对应于根据本公开的电缆接地装置)。尾管10布置在电气设备与电缆20之间。尾管10同样地可以具有接地连接结构从而实现电力电缆系统CS的无焊接接地(安装现场无焊接接地)。
在优选的示例中，电力电缆系统CS为高压电力电缆系统(例如220kV以及包括110kV、66kV在内的其它高压电力电缆系统)。然而，本公开不限制于此，而是也可以应用于其它电压等级(例如中压)的电力电缆系统中。
附加地参照图3A至图3C(图3A至图3C为示出根据本公开示例性实施方式的电缆接地装置处于不同安装状态的一系列示意图)，根据本公开示例性实施方式的电缆接地装置10可以包括电连接构件100、导电构件200、卡箍300(例如金属卡箍并且对应于根据本公开的紧固件)、密封加强层400(即密封层并且参见图3C)、热缩管500以及接地部件600(其中，电连接构件100、导电构件200、卡箍300、密封加强层400和热缩管500可以构成电缆接地装置10的接地连接结构)。在一些示例中，电缆20可以由里到外包括(参见图3A)：导体芯(未示出)、导体芯用半导电屏蔽层(未示出)、绝缘层23、绝缘层用半导电屏蔽层24、金属护套(例如铝屏蔽护套)25以及外护套26。如上所述，接地连接结构适于将电缆20的金属护套25电连接至电缆接地装置10的接地部件600。
如图2所示，接地部件600可以呈大致圆筒形，待接地的电缆20的金属护套25可以轴向对接至接地部件600。例如，金属护套25的轴向端部套入接地部件600的轴向端部内，并且接地部件600的轴向边缘接触金属护套25的外侧表面。在本文中，轴向对接可以指：两个部件的轴向端面的直接抵接、两个部件的轴向端面的经由中介构件的间接连接、或者一个部件的轴向端部套入呈筒形的另一部件的轴向端部内。在轴向端部相互嵌套的情况下，两个部件可以接触也可以不接触。
电连接构件100可以与金属护套25和接地部件600两者电接触。在优选的示例中，电连接构件100可以实施为大致沿电缆20的轴向方向A各自延伸(即与电缆20大致平行、或者说与电缆20呈一定角度也是允许的)并且沿电缆20的周向方向C并列布置的相互接触或间隔开(例如均匀地间隔开)的多个金属编织带(例如铜编织带或称为铜编织线)100。另外，可以理解，也可以采用其它合适的具有不同材料(例如铜合金、铝合金等)和/或结构形式的导体，例如，金属条(比如金属板条)、金属绞线或金属网(比如筒状网体)。
金属编织带100的数目可以根据电缆20的直径而设定，例如可以为6、8、12条等并且甚至可以仅设置1条金属编织带100。以这种方式构造电连接构件100(特别是并列布置的多个铜编织带)，可以有利地改进电缆接地装置10的导电稳定性和均匀性。
根据本公开，导电构件200可以为一个或多个。特别地，导电构件200中的至少一个为布置在电连接构件100与金属护套25之间的金属护套用内侧导电构件200b，由此，例如由于能够增加表面接触面积和由于导电构件本身具有高导电性而可以增强电连接构件100与金属护套25之间的导电性。
在优选的示例中，附加地参照图4(图4为示出根据本公开示例性实施方式的电缆接地装置的导电构件的示意图)，导电构件200实施为所谓的穿刺型导电片。特别地，穿刺型导电片的两个表面(内侧表面和外侧表面)中的至少一个表面具有凹凸结构(粗糙化结构)，该凹凸结构优选地构造成具有尖锐突起从而适于刺入与穿刺型导电片相接触的对应导电表面(例如金属护套25的外侧表面)。在一些示例中，穿刺型导电片上可以规则地设置有多个尖锐突起和相应的多个凹陷部，突起和凹陷部可以均匀地分布，每两个突起之间可以由一个凹陷部间隔开。由于具有这种凹凸结构，导电构件200的尖锐突起可以刺破例如金属护套25的外侧表面上所形成的氧化层(由于在现场安装时需要割掉外护套而使金属护套裸露而引起氧化)，由此可以增强导电构件与金属护套之间的导电性进而增强电连接构件与金属护套之间的导电性，并且可以避免在安装现场人工去除金属护套氧化层的繁琐操作。
在一些示例中，穿刺型导电片的全部两个表面均具有凹凸结构，由此可以借助导电构件200而更有效地增强电连接构件100与金属护套25之间的导电性。在其它示例中，在金属护套用内侧导电构件200b的情况中，可以仅仅使穿刺型导电片的与金属护套25的外侧表面面对的内侧表面具有凹凸结构，由此可以在确保导电构件200能够提供适当导电性改进的同时简化导电构件200的加工。
在一些示例中，导电构件200可以为具有柔性的导电片(特别地，导电构件200由片状材料制成)，从而可以沿电缆20的周向方向C缠绕在金属护套25上而呈完全或部分环形、并且可以提高导电构件200与电连接构件100和金属护套25的形状匹配性从而增加表面接触面积)。特别地，导电构件200的长度设置成使得导电构件200正好形成一个圆环或者缠绕不到一周，由此避免导电构件200形成搭接而向外突出从而可以确保导电构件200与电连接构件100的可靠接触。
导电构件200可以设置为沿电缆20的轴向方向A并列布置的多个导电片。在图示的示例中，参照图3B，设置有两个内侧导电构件200b和一个外侧导电构件200d。导电构件200可以由弹性较好、硬度较大和具有较强导电性的铍青铜制成，并且优选地进行镀银处理以进一步增强导电性。在一些示例中，导电构件200的宽度可以为约30mm而厚度可以为约2mm。
这里，需要指出的是，导电构件200不限制于上文所描述的具体结构，而是也可以采用其它合适的具有不同材料(例如铝或铝合金等)和/或结构形式(例如两个表面均为平坦表面)的导电构件。
卡箍300适于紧固电连接构件100和/或导电构件200。特别地，卡箍300适于以物理方式将电连接构件100和/或导电构件200朝向金属护套25压靠并且将这些构件连接在一起，从而增大电连接构件100/导电构件200与金属护套25之间的(径向)接触力，由此可以增强电连接构件100与金属护套25之间的导电性。
在一些示例中，卡箍300可以定位在与导电构件200相对应的位置(轴向位置)处，使得电连接构件100的相应部分被夹置在卡箍300与导电构件200之间。以此方式，可以有效地将电连接构件100、导电构件200和金属护套25牢固地连接(压靠)在一起，从而可以进一步增强电连接构件100与金属护套25之间的导电性。
卡箍300在使用时需要周向地环绕电缆20，因此，在优选的示例中，卡箍300由非磁性金属材料(例如不锈钢特别是S304不锈钢)制成以避免引起感应而出现发热(避免产生涡流或磁滞损耗)等情况。卡箍300可以采用能够方便地调节直径的形式，如图5(图5为示出根据本公开示例性实施方式的电缆接地装置的卡箍的示意图)所示，卡箍300可以为环状的蜗轮蜗杆式卡箍。可以根据电缆的最小和最大截面来确定所使用的卡箍300的规格大小(例如，在高压电力电缆系统中可以选择四个规格的卡箍来覆盖所有使用要求)。这里，需要指出的是，卡箍(紧固件)不限制于上文所描述的具体结构，而是也可以采用其它合适的具有不同材料和/或结构形式的紧固件。
参照图2，电连接构件(例如金属编织带)100可以包括与接地部件600连接的第一(轴向)端部120以及与金属护套25连接的第二(轴向)端部140。在本公开示例性实施方式中，第一端部120在出厂时(在工厂内部)已经被连接(优选为焊接)至接地部件600，亦即，将金属编织带100与接地部件600制成为一个整体。以此方式，能够减少安装现场中所需要进行的操作，从而使现场安装变得更为简单和方便从而提高安装质量和效率。
在这种情况下，第二端部140可以包括往回弯折而交叠在第二端部140的本体部上的弯折末端(第二弯折部)145。另外，优选地，导电构件200还包括布置在弯折末端145与本体部之间的外侧导电构件200d，而电缆接地装置10还包括外侧卡箍300，外侧卡箍300可以定位在与外侧导电构件200d相对应的位置(轴向位置)处，使得弯折末端145的一部分被夹置在外侧卡箍300与外侧导电构件200d之间。以此方式，可以使电连接构件100更牢固地连接至金属护套25，由此确保电缆接地装置10的电气及机械连接可靠性。
密封加强层400可以布置在电连接构件100和导电构件200的径向外侧。在优选的示例中，密封加强层400包括浸渍有环氧树脂的玻璃纤维带层。特别地，密封加强层400可以包括以搭接方式(例如半重叠搭接方式)缠绕的浸渍有环氧树脂的多个玻璃纤维带层(例如5层)。
在一些示例中，环氧树脂可以采用室温固化的环氧树脂，该环氧树脂的操作时间大于15分钟而凝胶时间小于60分钟。该环氧树脂的粘度不应过大(例如3000-8000mPa.s即可)并且具有较强渗透能力以便充分浸透玻璃纤维带。
由于设置密封加强层400，一方面能够为电缆接地装置10的接地连接结构提供可靠的防水密封性，而另一方面也能够提高电缆接地装置10的接地连接结构的机械连接强度(机械拉伸性能)。
热缩管500可以布置在密封加强层400的径向外侧。通过在最外层设置热缩管500，可以进一步提高电缆接地装置10的接地连接结构的防水密封性并且可以使电缆接地装置10的接地连接结构具备抵抗紫外线的能力。
下面简单描述根据本公开示例性实施方式的电缆接地装置10(具体为电缆接地装置10的接地连接结构)的示例性现场安装过程。
在现场安装时，首先将内侧导电构件(穿刺型导电片)200b沿周向方向C缠绕在金属护套25上(参照图3A)。然后，布置电连接构件(金属编织带)100。电连接构件(金属编织带)100的第一端部120在出厂时(在工厂内部)已经被焊接至接地部件600，亦即，将金属编织带100与接地部件600制成为一个整体。然后，使用卡箍300将电连接构件100(具体为未焊接的第二端部140)和导电构件200紧固在金属护套25上。然后，将外侧导电构件200d沿周向方向C缠绕在电连接构件100上。然后，将电连接构件100的第二端部140的预留部分反向弯折而形成弯折末端145。然后，使用外侧卡箍300紧固电连接构件100(特别是电连接构件100的第二弯折部145)和导电构件200(特别是外侧导电构件200d)。然后，将玻璃纤维带以搭接方式缠绕在电连接构件区域上而形成未浸渍的第一玻璃纤维带层，优选地，缠绕区域超过电连接构件的两个轴向端部不小于50mm。然后，将环氧树脂涂敷在该玻璃纤维带层上使得该玻璃纤维带层被浸透从而形成浸渍有环氧树脂的第一玻璃纤维带层。这里，可以重复进行玻璃纤维带的缠绕和环氧树脂的涂覆的操作过程，使得最终所形成的密封加强层400具有浸渍有环氧树脂的多个玻璃纤维带层(例如具有大约5层玻璃纤维带层)。然后，在最外层的环氧表干之后，进行热缩管500的收缩过程。这里，热缩管500的两端的内部可以均匀地涂敷有热熔胶。在收缩过程完成之后，热缩管500应当完全覆盖密封加强层区域，并且优选地，热缩管500与电缆20的外护套26(参照图3A)和接地部件600具有不小于50mm的搭接区域。
下面参照图6(图6为示出应用有根据本公开变型例的电缆接地装置的电力电缆系统的纵剖图)描述根据本公开变型例的电缆接地装置10A。根据变型例的电缆接地装置10A与上文所描述的电缆接地装置10在结构和安装上基本相同。出于简洁目的，下面将仅仅描述电缆接地装置10A与电缆接地装置10的不同点。
在电缆接地装置10A中，电连接构件(金属编织带)100的第一端部120未在工厂内部预先连接(焊接)至接地部件600。在这种情况下，第一端部100可以包括往回弯折而交叠在第一端部的本体部上的弯折末端(第一弯折部)125。另外，优选地，导电构件200还包括布置在电连接构件100与接地部件600之间的接地部件用内侧导电构件200a。由此，与第二端部140类似，第一端部100可以采用内侧导电构件200a、外侧导电构件200c以及卡箍300来实现与接地部件600的连接。
根据本公开的电缆接地装置10、10A，一方面，与采用焊接的相关方案相比，通过各个材料层之间的巧妙结合来实现电缆在安装现场的无焊接接地，从而能够解决传统焊接方式中由于操作人员技术水平的差异和电缆铝护套间隙过小而引起的电缆损伤，进而能够减少因安装过程中焊接不当而造成的产品故障、能够方便现场操作、并且能够降低对安装人员的技术要求。另一方面，由于通过实施为金属编织带等的电连接构件来将轴向对接的接地部件与金属护套电连接在一起(特别是电连接构件的第二端部与金属护套可拆卸地电连接)，因此能够以简单且有效的方式增强电连接构件与金属护套之间的导电性，从而能够为轴向对接式电缆接地装置提供具有可靠电气及机械连接的接地连接方式。特别地，在电连接构件与金属护套和接地部件直接地接触并且在电连接构件与金属护套之间布置有导电构件的情况下，能够进一步增强电连接构件与金属护套之间的导电性从而更可靠地增强电缆接地装置的接地导电性。
在这方面，发明人对根据本公开的包括铜编织带、穿刺型导电片(镀银的铍青铜)、金属卡箍(S304不锈钢)、浸渍有环氧树脂的玻璃纤维带层和热缩管的电缆接地装置的接地连接结构进行性能测试。结果发现，在机械性能(拉伸强度)、密封性能和电气性能(包括材料电气性能、接地导电性能和220kV电缆附件电气性能)上均相当理想。特别地，电气性能的测试结果与采用焊接的对比产品的电气性能的测试结果相比无明显区别甚至更优。
根据本公开的电缆接地装置可以容许多种不同变型，这些变型也可以相对于相关方案获得一定的有益技术效果。
例如，可以省略卡箍。在这种情况下，例如由于密封加强层400(特别是密封加强层400中的玻璃纤维带)和热缩管也能够提供较高机械强度，因此仍可以适当地确保电缆接地装置的接地连接结构的机械强度。
又例如，可以构想替代或甚至省略上文所具体描述的密封加强层400和热缩管500的方案，例如，可以使用其它合适的具有不同材料和/或结构形式的密封加强层和最外保护层。
又例如，在如图7所示的根据本公开另一变型例的电缆接地装置10B中，与上文所描述的电缆接地装置10不同，电连接构件100的与金属护套25连接的第二端部140可以不包括往回弯折而交叠在第二端部140的本体部上的弯折末端。
在本说明书中，每当提及“示例性实施方式”、“一些示例”、“其它示例”、“优选的示例”和“图示的示例”等时意味着针对该实施方式/示例描述的具体的特征、结构或特点包括在本公开的至少一个实施方式/示例中。这些用词在本说明书中不同地方的出现不一定都指代同一实施方式/示例。此外，当针对任一实施方式/示例描述具体的特征、结构或特点时，应当认为本领域技术人员也能够在所有所述实施方式/示例中的其它实施方式/示例中实现这种特征、结构或特点。
虽然已经参照示例性实施方式对本公开进行了描述，但是应当理解，本公开并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式/示例。在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对示例性实施方式做出各种改变。