一种三芯电缆熔合接头及其安装工艺的制作方法

本发明涉及电力传输技术领域，尤其是涉及一种三芯电缆熔合接头及其安装工艺。

背景技术：

熔合式电缆接头是一种利用局部加热到足以熔融或熔化两段缆芯的端头来完成接续，形成一根连续电缆的永久性接头，通常应用于电缆的延长以及修复。

现有技术中，熔合式电缆接头的接续包括以下步骤：1）将两段电缆的端部处剥去外包层；2）将两段电缆的导体装入石墨模具内，通过熔融的铜液熔合为一体；3）通过聚乙烯绝缘带对电缆的绝缘层进行修复。

其中，在放热焊接两根导体的过程中，没有可靠的冷却装置使电缆温度过高，容易导致电缆塑料老化并影响使用寿命。且聚乙烯绝缘带之间容易存在间隙从而产生局部放电，影响电缆的电气性能。

而三芯电缆熔合接头，在将三组导芯逐一修复后，还需要继续修复导芯外侧的外护套层，现有技术中通过采用热缩管的收缩作用以修复外护套层。但是由于三组导芯易发生偏移，同时在电缆的伸缩下，单纯使用热缩管将会导致热缩管与电缆的搭接处易漏水，进而影响其修复效果，有待改进。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种三芯电缆熔合接头，具备良好的防水性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种三芯电缆熔合接头，包括两根相互连接的电缆以及用于修复电缆的内修复层组和外修复层组，每根所述电缆均包括三根导芯以及包覆于三根导芯外侧的外保护层组，所述内修复层组和外修复层组分别用于修复导芯和外保护层组，所述外保护层组依次包括内护套层、铠装层、外护套层，所述外修复层组依次包括用于修复内护套层的内护套修复层、用于修复铠装层的铠装修复层、用于修复外护套层的外护套修复层，所述外护套修复层设置为热缩套管，所述外护套层与外护套修复层搭接的两端均套设有冷缩套管。

通过采用上述技术方案，冷缩套管的弹性收缩力大，对外护套修复层两端的搭接处能够进行永久弹性包覆，从而长期形成过盈配合，有效提高了外护套修复层的两端与外护套层之间的相对稳定性，且冷缩套管能够牢固地贴合于外护套层的外侧，进而有效提高电缆在修复后的防水性能。

本发明进一步设置为：所述导芯依次包括导体、内半导电层、绝缘层、外半导电层和铜屏蔽层，两根所述导体相连接部分的外侧套设有安装套，所述安装套的侧壁贯穿有若干导流孔。

通过采用上述技术方案，通过将两根导体的两端套入安装套内，使其不会松散，进而对齐并保证了焊接点的连接强度，两根导线在放热焊接的过程中，金属铜液将两根导体重新相互连接的同时，能够从导流孔流入安装套和导体之间的孔隙内使得导体和安装套固定连接为一体，增大了导体的导电面积而降低发热量，增强了两导体连接处的机械强度。此外，安装套能够防止打磨焊疤时损伤导体。

本发明进一步设置为：所述内修复层组依次包括内半导电修复层、绝缘修复层、外半导电修复层、铜屏蔽修复层，所述内半导电修复层、绝缘修复层、外半导电修复层、铜屏蔽修复层均采用绕包的方式包裹并修复导芯。

通过采用上述技术方案，通过绕包的方式将导芯中相应的层进行修复，具有贴合度高、牢固性强等特点，且通过绕包的方式，无需在焊接两根导体前套入过多的相应修复套管，其操作方式更为简单有效。

本发明进一步设置为：所述内半导电修复层由半导电聚乙烯带绕包而成，所述外半导电修复层由半导电自粘带绕包而成。

通过采用上述技术方案，在满足修复材质的条件下，半导电自粘带具有自粘功能，无需采用夹具或者特殊工艺进行固定，操作简单。

本发明进一步设置为：所述绝缘修复层采用绝缘热缩带绕包而成，所述绝缘修复层能够通过加热自行收缩以消除界面间隙并和内半导电修复层、绝缘层熔合形成一体。

通过采用上述技术方案，绝缘热缩带在加热过程中会先自行收缩以消除界面间隙，进而排出空气，而通过绕包的方式，由于搭接界面较多，有利于排出更多空气，进而避免后期电缆因空气残留而被电流击穿；当温度达到绝缘热缩带的熔点时，缩紧后的绝缘热缩带能够进一步填充界面间隙，并与内半导电修复层、绝缘层熔合形成一体，而熔融后的绝缘热缩带相较于绕包时更加平整，更有利于后续外半导电层的修复。

本发明进一步设置为：所述铠装修复层和铜屏蔽修复层均采用相应金属丝编织带绕包而成。

通过采用上述技术方案，采用相应的金属丝编织带来修复铜屏蔽层与铠装层，不仅具有良好的修复效果，且金属丝编织带的结构非常便于缠绕。

本发明的另一目的在于提供一种三芯电缆熔合接头的安装工艺，包括以下步骤：

步骤1，电缆处理：将两段电缆分别按照外护套层、铠装层、内护套层、铜屏蔽层、外半导电层、绝缘层、内半导电层为顺序纵向剥削电缆，并将夹在导体铜丝间的内半导电层碎屑清理干净，取出导芯和外保护层组间的填充物；

步骤2，预置配件：在任意一段电缆的端部套入1-2根热缩套管、2-3根冷缩套管并滑动至外护套层上；

步骤3，连接导体：按电缆三相相序要求对齐导体，将两根相应导体插入安装套内，通过放热焊接的方式使得相应两根导体与安装套熔合成为一体，经过安装在导体上的冷却装置使得电缆冷却；

步骤4，表面处理：待导体温度冷却至40-50℃时，切割安装套外侧多余铜材并将导体和安装套表面打磨光滑，按照同理完成另外两组导体的连接与表面处理；

步骤5，界面处理：将绝缘层剥削后的端部削切成圆锥体状，并将圆锥体表面打磨光滑，将外半导电层剥削后的端部削切出倒角并打磨光滑；

步骤6，还原内半导电层：先采用无水乙醇清洗安装套、导体、内半导电层和绝缘层表面，将半导电聚乙烯带拉紧后从一内半导电层的外侧绕包至另一内半导电层的外侧；

步骤7，还原绝缘层：将绝缘热缩带拉紧后从一绝缘层的外侧绕包至另一绝缘层的外侧，在绝缘热缩带外侧包裹带状电加热器，使得绝缘热缩带与半导电聚乙烯带、绝缘层熔合为一体，待冷却后打磨至光滑；

步骤8，还原外半导电层：用无水乙醇清洗绝缘修复层的表面，将半导电自粘带拉紧后从一外半导电层外侧绕包至另一外半导电层外侧，所述半导电自粘带在绕包过程中拉伸率为180-220%；

步骤9，还原铜屏蔽层：将铜丝编织网带拉紧后，从一铜屏蔽层外侧绕包至另一铜屏蔽层外侧，再通过两个恒力弹簧将铜丝编织网带固定于相应的铜屏蔽层外侧；

步骤10，还原填充物：将三根导芯并拢，在原填充物处放置剥削下的填充物，或采用胶泥塞入原填充物处使三根导芯成为一根圆柱体；

步骤11，还原内护套层：将防水自粘带拉紧后从一内护套层外侧并绕包至另一内护套层外侧，缠绕层数为往复两层；

步骤12，还原铠装层：将铠装层打磨光亮，将不锈钢丝编织网带拉紧后从一铠装层外侧绕包至另一铠装层外侧，再通过两个恒力弹簧将不锈钢丝编织网带的两端固定于相应的铠装层外侧；

步骤13，还原外护套层：把两个外护套层距离与相应铠装层交界处90-120mm的表面打磨平整，在两个外护套层的打磨处绕包1-2周防水密封胶带，把预先套入外护套层上的热缩套管移入接头的中央位置，热缩套管的两端分别搭接在相应的外护套层上，防水密封胶带被覆盖于热缩套管的两端内，将热缩套管进行加热收缩，将冷缩套管移至热缩套管与外护套层的搭接处并抽出内部的塑料支撑物，使得冷缩套管收缩并包紧在热缩套管和外护套层上。

通过采用上述技术方案，通过将两根导体的两端套入安装套内，使其不会松散，进而对齐并保证了焊接点的连接强度，两根导线在放热焊接的过程中，金属铜液将两根导体重新相互连接的同时，能够从导流孔流入安装套和导体之间的孔隙内使得导体和安装套固定连接为一体，增大了导体的导电面积而降低发热量，增强了两导体连接处的机械强度。此外，安装套能够防止打磨焊疤时损伤导体。

将绝缘层剥削后的端部削切成圆锥体状并打磨光滑，更有利于消除绝缘热缩带与绝缘层之间的搭接间隙，将外半导电层剥削后的端部削切出倒角并打磨光滑，更有利于消除半导电自粘带与外半导电层之间的搭接间隙。

无水乙醇主要起清洁作用，同时由于半导电自粘带是通过粘贴的方式进行绕包，通过无水乙醇清洗其粘附载体，有利于提高粘贴牢固度。另外，半导电自粘带具有良好的弹性，在绕包过程中拉伸率为180-220%能够进一步有效提高半导电自粘带在绝缘修复层上的牢固度。

通过还原填充物，能够使得三根导芯成为一根圆柱体，从而能够有利于消除外修复层组与导芯之间的界面间隙，进而提高导芯与外修复层组之间的相对稳定性。

由于在修复三根导芯的过程中，为了便于操作，需要先将三根导芯撑开，因此在将三根导芯并拢后，会产生向外撑开的应力，通过先将防水自粘带往复缠绕两层，实现预固定，再通过不锈钢丝编织带进一步包紧导芯以克服应力。

通过防水密封胶带能够提高冷缩套管与外护套层之间的过盈程度，进而提高冷缩套管两端的密封性，从而提高防水性能，避免漏水。同时，即便是冷缩套管发生一定的松弛，防水密封胶带能够作为第二道防线继续防止漏水。

本发明进一步设置为：在步骤1中，外护套层剥除400-800mm，铠装层露出长度保留30-60mm，内护套层露出长度保留20-50mm，铜屏蔽层露出长度保留200-600mm，外半导电层露出长度保留15-30mm，绝缘层露出长度保留50-80mm，内半导电层保留长度为5-10mm；在步骤5中，圆锥体高度为20-50mm。

通过采用上述技术方案，合理的剥除长度与保留长度，能够便于将两根导体焊接的同时，还便于各修复层的绕包。

本发明进一步设置为：步骤7，还原绝缘层：将绝缘热缩带拉紧后从一绝缘层的外侧反复绕包至另一绝缘层的外侧，直至其绕包外径大于外半导电层4-5mm时结束绕包；

在绝缘热缩带外侧绕包一层拉伸率为180-220%的弹性缩紧带，弹性缩紧带的两端通过耐高温胶带固定，在弹性缩紧带外侧包裹铝导热薄片，铝导热薄片外侧包裹带状电加热器；

在弹性缩紧带和带状电加热器之间插入热电偶，并在带状电加热器两端安装冷却装置；

设置加热温度为145-185℃加热60-120min，使得绝缘热缩带与半导电聚乙烯带、绝缘层熔合为一体，待冷却后拆除冷却装置、带状电加热器、热电偶、铝导热薄片以及弹性缩紧带，将绝缘修复层打磨至光滑。

通过采用上述技术方案，通过在绝缘热缩带外侧绕包缩紧带，在缩紧带拉伸180-220%后的挤压作用下能够在绝缘热缩带熔融过程中进一步排出空气以消除界面间隙，且熔合为一体后更加紧实，具有更强的结构强度与结构稳定性。而采用带状电加热器能够使得绝缘热缩带均匀受热，使得熔融后的绝缘热缩带在冷却后具有更良好的表面平整度。

本发明进一步设置为：半导电聚乙烯带、绝缘热缩带、半导电自粘带、铜丝编织网带、防水自粘带、不锈钢丝编织网带均采用半搭接式绕包，即在绕包过程中部分搭接于绕包界面上、另一部分搭接于自身上。

通过采用上述技术方案，通过这种板搭接式绕包，绕包后具有更高的结构稳定性，从而提高修复后电缆的结构强度与稳定性。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.冷缩套管的弹性收缩力大，对外护套修复层两端的搭接处能够进行永久弹性包覆，从而长期形成过盈配合，有效提高了外护套修复层的两端与外护套层之间的相对稳定性，且冷缩套管能够牢固地贴合于外护套层的外侧，进而有效提高电缆在修复后的防水性能；

2.绝缘热缩带在加热过程中会先自行收缩以消除界面间隙，进而排出空气，而通过绕包的方式，由于搭接界面较多，有利于排出更多空气，进而避免后期电缆因空气残留而被电流击穿；当温度达到绝缘热缩带的熔点时，缩紧后的绝缘热缩带能够进一步填充界面间隙，并与内半导电修复层、绝缘层熔合形成一体，而熔融后的绝缘热缩带相较于绕包时更加平整，更有利于后续外半导电层的修复；

3.通过在绝缘热缩带外侧绕包缩紧带，在缩紧带拉伸180-220%后的挤压作用下能够在绝缘热缩带熔融过程中进一步排出空气以消除界面间隙，且熔合为一体后更加紧实，具有更强的结构强度与结构稳定性。而采用带状电加热器能够使得绝缘热缩带均匀受热，使得熔融后的绝缘热缩带在冷却后具有更良好的表面平整度。

附图说明

图1是实施例的局部剖视图；

图2是实施例单根电缆剥削后的结构示意图；

图3是图1中a区域放大图；

图4是图1中b区域放大图。

附图标记说明：1、导芯；11、导体；12、内半导电层；13、绝缘层；14、外半导电层；15、铜屏蔽层；2、外保护层组；21、内护套层；22、铠装层；23、外护套层；3、内修复层组；31、内半导电修复层；32、绝缘修复层；33、外半导电修复层；34、铜屏蔽修复层；4、外修复层组；41、内护套修复层；42、铠装修复层；43、外护套修复层；5、安装套；6、恒力弹簧；7、冷缩套管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种三芯电缆熔合接头（规格为3kv-35kv三芯交联聚乙烯电缆），包括两根相互连接的电缆以及用于修复电缆的内修复层组3和外修复层组4。每根电缆均包括三根导芯1以及包覆于三根导芯1外侧的外保护层组2，内修复层组3和外修复层组4分别用于修复导芯1和外保护层组2。

参照图2、图3，每根导芯1由内至外依次包括导体11、内半导电层12、绝缘层13、外半导电层14和铜屏蔽层15，内修复层组3由内至外依次包括用于修复内半导电层12的内半导电修复层31、用于修复绝缘层13的绝缘修复层32、用于修复外半导电层14的外半导电修复层33、用于修复铜屏蔽层15的铜屏蔽修复层34。其中，内半导电修复层31由半导电聚乙烯带绕包而成，外半导电修复层33由半导电自粘带绕包而成。

绝缘修复层32采用绝缘热缩带绕包而成，所述绝缘修复层32能够通过加热自行收缩以消除界面间隙并和内半导电修复层31、绝缘层13熔合形成一体。

其中，两根导体11相连接部分的外侧套设有安装套5，所述安装套5的侧壁贯穿有若干导流孔，两根导体11通过放热焊接的方式进行修复。

参照图1、图4，外保护层组2由内至外依次包括内护套层21、铠装层22、外护套层23，外修复层组4由内至外依次包括用于修复内护套层21的内护套修复层41、用于修复铠装层22的铠装修复层42、用于修复外护套层23的外护套修复层43。外护套修复层43设置为热缩套管，外护套层23与外护套修复层43搭接的两端均套设有冷缩套管7。外护套修复层43设置为热缩套管，外护套层23与外护套修复层43搭接的两端均套设有冷缩套管7。

其中，铠装修复层42和铜屏蔽修复层34均采用相应金属丝编织带绕包而成。

该三芯电缆熔合接头的安装工艺包括以下步骤：

步骤1，电缆处理：将两段电缆分别按照外护套层23、铠装层22、内护套层21、铜屏蔽层15、外半导电层14、绝缘层13、内半导电层12为顺序纵向剥削电缆，并将夹在导体11铜丝间的内半导电层12碎屑清理干净，取出导芯1和外保护层组2间的填充物；其中，外护套层23剥除400-800mm，铠装层22露出长度保留30-60mm，内护套层21露出长度保留20-50mm，铜屏蔽层15露出长度保留200-600mm，外半导电层14露出长度保留15-30mm，绝缘层13露出长度保留50-80mm，内半导电层12保留长度为5-10mm；

步骤2，预置配件：在任意一段电缆的端部套入1-2根热缩套管、2-3根冷缩套管7并滑动至外护套层23上；

步骤3，连接导体11：按电缆三相相序要求对齐导体11，将两根相应导体11插入安装套5内，通过放热焊接的方式使得相应两根导体11与安装套5熔合成为一体，经过安装在导体11上的冷却装置使得电缆冷却；

步骤4，表面处理：待导体11温度冷却至40-50℃时，切割安装套5外侧多余铜材并将导体11和安装套5表面打磨光滑，按照同理完成另外两组导体11的连接与表面处理；

步骤5，界面处理：将绝缘层13剥削后的端部削切成圆锥体状，将圆锥体表面先用240#砂纸打磨后再用600#砂纸打磨光滑，将外半导电层14剥削后的端部削切出倒角并用600#砂纸打磨光滑；

步骤6，还原内半导电层12：先采用无水乙醇清洗安装套5、导体11、内半导电层12和绝缘层13表面，将半导电聚乙烯带拉紧后从一内半导电层12的外侧绕包至另一内半导电层12的外侧；

步骤7，还原绝缘层13：将绝缘热缩带拉紧后从一绝缘层13的外侧反复绕包至另一绝缘层13的外侧，直至其绕包外径大于外半导电层144-5mm时结束绕包；

在绝缘热缩带外侧绕包一层拉伸率为180-220%的弹性缩紧带，弹性缩紧带的两端通过耐高温胶带固定，在弹性缩紧带外侧包裹铝导热薄片，在铝导热薄片外侧包裹带状电加热器；

在弹性缩紧带和带状电加热器之间插入热电偶，并在带状电加热器两端安装冷却装置；

设置加热温度为145-185℃加热60-120min，使得绝缘热缩带与半导电聚乙烯带、绝缘层13熔合为一体，待冷却后拆除冷却装置、带状电加热器、热电偶、铝导热薄片以及弹性缩紧带，将绝缘修复层32打磨至光滑；

步骤8，还原外半导电层14：用无水乙醇清洗绝缘修复层32的表面，将半导电自粘带拉紧后从一外半导电层14外侧绕包至另一外半导电层14外侧，所述半导电自粘带在绕包过程中拉伸率为180-220%；

步骤9，还原铜屏蔽层15：将铜丝编织网带拉紧后，从一铜屏蔽层15外侧绕包至另一铜屏蔽层15外侧，再通过两个恒力弹簧6将铜丝编织网带固定于相应的铜屏蔽层15外侧；

步骤10，还原填充物：将三根导芯1并拢，在原填充物处放置剥削下的填充物，或采用胶泥塞入原填充物处使三根导芯1成为一根圆柱体；

步骤11，还原内护套层21：将防水自粘带拉紧后从一内护套层21外侧并绕包至另一内护套层21外侧，缠绕层数为往复两层；

步骤12，还原铠装层22：将铠装层22打磨光亮，将不锈钢丝编织网带拉紧后从一铠装层22外侧绕包至另一铠装层22外侧，再通过两个恒力弹簧6将不锈钢丝编织网带的两端固定于相应的铠装层22外侧；

步骤13，还原外护套层23：把两个外护套层23距离与相应铠装层22交界处90-120mm的表面打磨平整，在两个外护套层23的打磨处绕包1-2周防水密封胶带，把预先套入外护套层23上的热缩套管移入接头的中央位置，热缩套管的两端分别搭接在相应的外护套层23上，防水密封胶带被覆盖于热缩套管的两端内；

用乙烷气喷枪对准热缩套管进行加热，从热缩套管中央向两侧加热使其收缩，将冷缩套管7移至热缩套管与外护套层23的搭接处并抽出内部的塑料支撑物，使得冷缩套管7收缩并包紧在热缩套管和外护套层23上。

其中，半导电聚乙烯带、绝缘热缩带、半导电自粘带、铜丝编织网带、防水自粘带、不锈钢丝编织网带均采用半搭接式绕包，即在绕包过程中部分搭接于绕包界面上、另一部分搭接于自身上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。