电力电缆连接附件及装有该连接附件的电力电缆的制作方法

专利名称：电力电缆连接附件及装有该连接附件的电力电缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及中压、高压和超高压的直流或交流电力电缆。特别是指此类电缆的连接附件以及装有该连接附件的电力电缆。
电力电缆包含导电线芯、覆盖线芯的内半导体屏蔽层、内半导体屏蔽层外面的绝缘介电层、介电层外面的外半导体屏蔽层和外护套。
绝缘介电层是压制的或卷绕的聚合物绝缘体。护套在埋入的电力电缆的情况下可能是一种金属特别是铅，并且也可以用作为一种金属接地屏蔽层，该护套在通常伴有底层的金属接地屏蔽层的情况下可以是绝缘的。半导体屏蔽层例如由包含碳墨的聚合材料构成。
装配到电力电缆上的连接器件包含用于连接到电网或设备上的终端部分、在电缆之间或到设备上的分支连接部分以及两条电缆之间的连接部分。
先有技术连接器件包含-连接部分，其电气和机械上连接到有关的一根或多根电缆的端接部分裸露的线芯上。
-与该连接部分相关连的连接附件，用于在足够的长度范围内重新构成被剥开的电缆的相继各层并将这些层端接。连接附件覆盖该连接部分的全部或一部分，或者在能够与后者相邻接的情况下仅仅延长该连接部分，以及在电缆上的该连接部分的上游侧构成为一个连接套或转接接头(reducer)。连接附件本身能够保护所连接的设备，但是更经常地是用一个关连的外部保护套管来覆盖，该套管还覆盖连接部分的全部或一部分。
电缆的端接部分的各层通常分段剥开，以便接触每一层和线芯并适合于将连接部分和相关的附件安装固定。
该附件另外能够实现绝缘作用，特别是在电缆的内、外半导体屏蔽层被端接的情况下。所以，它们可以基本上由一种绝缘材料来构成(以带状或套管的形式)并且在适当的位置处提供的半导体层范围内进行装配固定，以便重新构成内半层体屏蔽层。一旦它们被固定到电缆上，为了重新构成外半导体屏蔽层，它们被覆以一种适当的半导体层。
连接附件最好以公知的方式以简单的绝缘套管的方式构成，该套管的内表面至少在该套管的部分长度范围内是半导体的。这种套管至少覆盖内半导体屏蔽层和介电层的裸露部分。该套管是相对刚性的，它的内横断面与所要覆盖的各部分的横断面相匹配，或者它可以冷缩到所要覆盖的各部分上。外半导体屏蔽层的连续性的重新构成是通过在套管范围内卷绕一个半导体层并延伸例如远至外电缆的半导体屏蔽层。
为了获得电场的均匀分布，这种刚性的或可收缩的套管必须在内和外表面的各自的半导体部分的内和外半导体屏蔽层这间实现均匀的径向接触。因此，环绕外半导体屏蔽层的套管的端部在其整个厚度内经常是半导电的，该端部是相对小的，以及半导体的外表面从该半导体端接部分呈圆锥形延伸，以便与套管整体形成一个导流器(deflector)，使得电场均匀地分布电缆的外半导体屏蔽层的端部。
这些套管的制造相对耗时和费用大。包括剥开电缆端部的主要操作的安装固定也是很耗时的。此外，将长套管正确地定位、特别是在电缆连接点上定位是困难的，并且可能导致所应具有的功能恶化。
本发明的目的是通过简化的方式实现连接附件的功能，减少正确安装所需的时间以及使其安装更容易来避免上述缺点。本发明的另一个目的是改善绝缘。
因此，本发明提供一种电力电缆连接附件，其用于安装固定所述电缆的剥开端部并围绕所述剥开端部提供绝缘作用，所述电缆包含一个导电线芯、以接续方式环绕所述线芯的内半导体屏蔽层、介电层、外半导体屏蔽层和一个外护套，所述附件包含用于重新构成所述介电层的第一部分，用于分别重新构成所述内半导体屏蔽层和所述外半导体屏蔽层的相关的第二和第三部分，其特征在于，所述连接附件的所述第一和第二部分是由一种绝缘的聚合物基质，以同样的方式同时制成的，该基质至少包含按重量计以其一浓度掺入到所述聚合物基质中的一种导电聚合物，使得所述第一和第二部分所形成的直流电导率小于10-14s/cm(欧姆/厘米)，它们所形成的交流电导率小于10-10s/cm，还在于所述第三部分具有的电导率小于1s/cm。
因为本发明，不再需要以三个单独的部分制造一个连接附件，本发明的连接附件仅具有两个单独的部分，从而简化了制造和安装。
由于制造该附件的第一和第二部分使用特定的材料，后者的导电性随着电场而局部变化，使得在邻近电缆的内半导体屏蔽层处，该附件相当于一个半导体屏蔽层，在邻近电缆的绝缘介电层处，该附件基本相当于一个绝缘体。
此外，本发明的附件不再需要完全剥开电缆;通过贯穿这两部分之间的各个层进行一次直的(或尽可能倾斜地)切割，使导电的线芯和外半导体屏蔽层裸露就足够了。
为了获得所需的导电性，绝缘的聚合物基质按重量掺入一种从不掺杂和去掺杂(dedoped)聚合物中所选择的一种导电聚合物不超过20%是有利的，假如所使用的导电聚合物是一种自掺杂聚合物，提供在该聚合物基质中的自掺杂聚合物按重量计比例不要超过5%。
本发明的附件具有至少一个如下的附加特征可能是有益的-形成一个带台肩的套管，该台肩在环绕所述电缆的至少半导体屏蔽层和底层的介电层部分的孔内侧，并且在所述孔的第一端接部分中具有的内横断面与电缆的周边各层其中之一的外横断面基本上相同，该外横断面是由所述电缆的所述外半导体屏蔽层和所述外护套限定的，为了覆盖所述周边层在所述孔的第二部分中所述套管具有的内横断面与电缆线芯的横断面基本相同，在所述孔的所述第一和第二部分之间有一单级的台肩，-在所述孔的所述第一和第二部分之间的所述单级的台肩成直角或呈截头圆锥状。
本发明还在于提供一种装有这种附件的电力电缆，其特征在于，所述电缆的所述端接部分至少贯穿所述的外半导体屏蔽层、所述的介电层和所述的内半导体屏蔽层直达所述线芯都是同时连续地裸露的，并且安装所述的附件，该附件的内横断面与裸露的端部相匹配。
通过一个连接部件连接到其端部也被剥开的另一根电缆的这一电缆优选的特征在于，所述附件直接模压在所述连接元件上并且在其任一端模压在所述电缆的裸露的端部。
通过对在各附图中所表示的各实施例的如下介绍，本发明的其它特征和优点将显现出来，在各附图中

图1是安装到电力电缆上的本发明的连接附件的局部纵断面图，图2和图3是与图1相似的由图1所示实施例派生的变型的视图，图4是表示本发明的电力电缆连接及其连接附件的局部纵断面图。
参阅图1至图4，所示的每一根电缆的各不同组成部分在所有的附图上都是相同的并使用相同的参考数字标识，在图4中这些参考数字带有尾标A或B。各电缆每根都利用通用的参考数字10来标识，对在图4中的一根电缆使用尾标A，对另一根使用尾标B。
需指出所有的电导率都是指在室温下的。
每一根电缆都包含导电线芯1以及依次的内半导体屏蔽层2、绝缘介电层3、外半导体屏蔽层4和外护套5。护套是由金属制成的，例如铅或铅合金，或者在通常伴有一个直接作底层的金属屏蔽层(未表示)的情况下，该护套可以是绝缘的。
图1表示电缆10的各组成部分，该电缆以这样一种方式准备，即沿电缆端部在分段的长度范围内，以接续的方式被剥开，环绕着部分剥开的外半导体屏蔽层4、被剥开的介电层3和被剥开的内半导体屏蔽层2安装本发明的一个连接套(或转接头)(reducer)7。在连接套7外面的半导体层11重新构成为外半导体屏蔽层4，以便重新建立一定水平的绝缘，为此目的，该连接套7延伸远至以及部分环绕屏蔽层4。连接套7和半导体层11的综合构成本发明的连接附件12。
本发明的连接套7是由一种包含绝缘聚合物基质的材料制成的，该基质含有按重量计浓度不超过20%的去掺杂或不掺杂的导电聚合物。
在本发明的一个等同效益的变型方案中，连接套7由这样一种包含绝缘的聚合物基质的材料制成，该基质含有按重量计不超过5%的自掺杂的导电聚合物。
半导体层11的交流和直流电导率小于1s/cm。该层可以由在文件EP-A0507676中所述类型的材料制成，即例如它可以包含一种绝缘的聚合物基质，该基质含有按重量计从5%到70%，最好从20%到30%的去掺杂或不掺杂的导电聚合物，或者为大于5%并且最好为从10%到40%的自掺杂的导电聚合物。
层11同样可以由一种标准的半导体材料制成。
连接套7构成为被覆盖外半导体屏蔽层4(部分地)、介电层3以及内半导体屏蔽层2的被剥开端部的一个套管。例如通过在现场加热该套管和/或外半导体屏蔽层4的对应端，将该套管直接仅模压在所要覆盖的部分上，或者预先模压并固定在这些部分上并且在该端部机械上尽可能紧固。该套管具有的中心孔17的长度和阶梯分段的横断面与所要覆盖的各部分的各自长度和各自的横断面相匹配。
另一方面，连接套7可以由一种具有与上述套管相同组成的挤压成型的带状物形式构成，其围绕着所要覆盖的各部分卷绕并在机械上将其紧固。
参阅图2，通过贯穿环绕线芯1的内半导体屏蔽层2、介电层3和外半导体屏蔽层4进行笔直切割，准备电缆10的端接部分，部份地除去外护套5，以便裸露一部分外半导体屏蔽层4。以这种方式准备的端部装有一个本发明的连接套8，该连接套8被覆以与层11相同的半导体层13，连接套8和层13构成本发明的连接附件14。
连接套8具有与图1所示连接套7相同的组成部分。它覆盖较短长度的裸露线芯和裸露的外半导体屏蔽层4。它构成为一个在现场模压和预先模压的、安装到准备的电缆10端部的套管，为了使套管与电缆产生良好的接触，最好使其粘附于直角切割表面上。
在连接套8中的孔18具有单级的直角台肩。这个台肩的各侧的横断面与外半导体屏蔽层4和线芯1的各自的横断面相匹配。
半导体层13部分地覆盖连接套8并延伸远至外半导体屏蔽层4并部分将层4覆盖。
参阅图3，准备电缆10的端部，不是如图2所示利用正直切割而是利用贯穿外半导体屏蔽层4和介电层3的倾斜切割，接续贯穿内半导体屏蔽层2的正直切割，以便露出线芯1。该端部装有本发明的、与边接套8相似的连接套9，其中的孔19在两对端处具有的端接部分的横断面分别与外半导体屏蔽层4和线芯1的横断面相匹配，连接套9所具有的截头圆锥状的中间台肩与裸露线芯1的倾斜切割面相匹配。
这个倾斜的切割面确保连接套9的良好接触以及较好地粘附到截头圆锥状的切割表面。
连接套9覆盖有与半导体层13相同的半导体层15，其延伸远至外半导体屏蔽层4并将层4局部覆盖。连接套9和层15构成本发明的连接附件16。
参阅图4，其表示在两根电缆10A和10B之间的接头，将要接合的电缆的端接部分在分段的长度范围内接续地被剥开或者可以采用倾斜切割方式剥开。连接部件20连接被剥开的线芯1A和1B的端部。具有如图1到图3的连接套的相同组成部分的、本发明的套管或连接套21被模压到连接部件20上，并且在其每一端处模压到两根电缆10A和10B的半导体屏蔽层4A和4B的被剥开部分和端接部分上。它加强了线芯10A和10B的机械连接，使得连接部件20能够是一个机械连接的和电气连接的部分。否则，焊接仅能实现电连接而该连接在机械上则相对弱。
套管21用半导体层22覆盖，该层22在半导体屏蔽层4A和4B的范围内延伸以便使它们连续。
根据另一个替换方案，在现场模压的套管21可以利用在所要覆盖的部分的范围内具有相同组成部分的卷绕带来代换。
当然，该连接方案可以进一步包含未予表示的公知的一个散热器，其环绕该连接部分安装并从连接部分的任一侧延伸经过剥开的线芯，在两根电缆的剥开的介电层3A和3B的范围内的散热器的相对端处装有两个转接接头构成一体。
套管21优选地综合了这种散热器和两个转换接头的功能，使得不再需要后者。
本发明的连接附件组成部分和由这些组成成份所形成的主要功能下面将予以介绍。
该附件的绝缘的聚合物基质和导电的聚合物是与在文件EP-A0507676中所介绍的半导体屏蔽层的制造中所使用的那些相同的聚合物。
因此，附件的聚合物基质包含由下列物质中所选择的至少一种热塑性聚合物丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、乙烯基树脂、纤维质树脂、聚烯烃类、含氟聚合物类、聚醚类、聚酰亚胺类、聚碳酸酯类、聚氨基甲酸乙酯类、硅树脂类，它们的共聚物、同聚物的混合物以及同聚物和共聚物的混合物。
特别是从如下物质选择的热塑性聚合物聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯二烯系单体(EPDM)、聚偏氟乙烯(fluoropolyvinylidene)(PVDF)、乙烯-丁基丙烯酸酯(EBA)以及它们的混合物。
对此的另一变型方案是该聚合物基质包含由如下物质中所选择的至少一种热固性聚合物聚酯类、环氧树脂类和酚醛树脂类。
不掺杂或掺杂的和去掺杂的导电聚合物掺入聚合物基质，该导电聚合物是由包括如下物质的组合中选择的聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚鲸腊烯、聚对苯、聚烷基噻吩类和它们的衍生物及它们的混合物。
这些不掺杂和去掺杂的聚合物并不包括离子类物质。它们的本征直流电导率非常低，数量级为10-10s/cm到10-9s/cm。
按重量计包含不掺杂和去掺杂聚合物不大于20%的这种聚合物基质所制成的附件，其低电场强度下的直流电导率数量级为10-14s/cm，它的低电场强度下的交流电导率数量级为10-10s/cm。在高的电场强度下，该值局部可以为10-9s/cm的数量级。
假如自掺杂的聚合物被掺入该基质，它们由这一组中选择，该组包括具有石油醚的自掺杂的苯胺，或者某些具有接枝的石油醚和苯醌，该接枝或者由包含2到8个碳原子的、各碳原子被至少一个杂(环)原子所中断的烃基构成，或者由一种强酸官能团(strong acid function)或其盐类所构成，所述杂(环)原子是氧和硫之一、强酸官能团是由磺酸、膦酸和磷酸各官能团或它们的盐类中选择的。
自掺杂的聚合物的本征直流电导率平均的数量级为10-3s/cm到10-2s/cm。通过改变两种类型的接枝的分子比率，该电导率可以根据意愿在10-5s/cm到1s/cm之间变化。由上述这样一种聚合物基质所制成的附件的电导率本身可以被调节，该基质所添加的这种自掺杂的聚合物按重量计不大于5%，直流电导率在低电场强度下数量级为10-14s/cm或其以下，交流电导率数量级为10-10s/cm或其以下。
具有这一组成成分的连接附件本片是绝缘的，除去局部地以外，假如需要，当该附件其上受到高电场作用时，它变得基本上是导电的，提供了一种较好适合于按这种方式分布的现有的电场的整体的导流器。
本发明的连接附件的其它优点包括-简化和加速了剥开电缆端部的预备操作，-简易和快速制作套管或卷带，通过将该附件模压到准备的电缆端部，能够直接使用附件，-提高了附件的可靠性，-在一次连接中同时实现散热和转接接头两种功能，该连接本身被简化。
当然，本发明并不局限于已介绍实施例。
特别是，本发明的附件能够用常规方法制造，能够将无机的填料、稳定剂、交联剂等等添加到所用的各种材料中。
重新构成外半导体屏蔽层的半导体层可以由任何标准的半导体材料制成。
外护套可以按常规方式套装在本发明的连接附件上。
权利要求
1.一种电力电缆连接附件，用于安装固定到所述电缆的剥开的端部并提供环绕所述剥开的端部处的绝缘作用，所述电缆包含一导电线芯以及以接续方式环绕所述线芯的内半导体屏蔽层、介电层、外半导体屏蔽层和外护套，以及所述附件包含用于重新构成所述介电层的第一部分以及相关的用于分别重新构成所述内半导体屏蔽层和所述外半导体屏蔽层的第二和第三部分，其特征在于，所述连接附件的所述第一和第二部分是由一种绝缘的聚合物基质以同样方式同时构成的，该聚合物基质至少包含一种导电聚合物，该导电聚合物按重量计以某一浓度掺入到所述聚合物基质中，使得所述第一和第二部分所形成的直流电导率小于10-14姆欧/厘米，它们的所形成的交流电导率小于10-10姆欧/厘米，并且所述第三部分具有的电导率小于1姆欧/厘米。
2.根据权利要求1的附件，构成一个带有内部台肩的孔的套管，该孔至少部分地环绕外半导体屏蔽层和所述电缆的底层的介电层，并在所述孔(17、18、19)的第一端接部分具有的内横断面基本上与由所述电缆的所述外半导体屏蔽层和外护套所限定的两个周边层中之一的外横断面相同，其特征在于，所述套管(8，9)在所述孔(18，19)的第二部分的范围内具有的内横断面基本上与所述线芯的横断面相同，并在所述孔(18、19)的所述第一和第二部分之间具有单级的台肩。
3.根据权利要求2的附件，其特征在于，其具有一个介于所述孔(18)的所述第一和第二部分之间的单级的直角台肩。
4.根据权利要求2的附件，其特征在于，其具有一个介于所述孔(19)的所述第一和第二部分之间的单级的截头圆锥状的台肩。
5.一种电力电缆，其装有根据权利要求2至4中任何一个权利要求的附件，其特征在于，所述电缆的所述端部至少从所述的外半导体屏蔽层(4)到所述线芯(1)同时连续地剥开，并装有具有与被剥开的端部相接触的适当的内横断面的所述附件(8、9、21)。
6.根据权利要求5的电力电缆，其利用一个连接部件连接到另一条具有剥开端部的电缆，其特征在于，所述附件直接模压到所述连接部件(20)上，并在附件的每一端处模压到所述电缆(10A、10B)剥开的端部，利用所述连接部件构成所述二电缆之间的一个连接件。
全文摘要
一种电力电缆连接附件，用于安装固定到所述电缆的剥开端部并在环绕所述剥开端部处提供绝缘作用。所述连接附件的第一和第二部分是由一种绝缘的聚合物基质以同样方式同时构成的，该基质至少包含一种导电的聚合物，该导电聚合物按重量计以某一浓度掺入到所述聚合物基质中，使得所述第一和第二部分所形成的直流电导率小于10
文档编号H02G15/103GK1113045SQ9411538
公开日1995年12月6日 申请日期1994年9月16日 优先权日1993年9月17日
发明者哈金·亚纳, 朱塞·贝齐耶, 让-贝克, 弗兰西斯·加胡古, 让-克劳德·阿西尔, 贝尔纳·阿拉德尼兹, 阿兰·勒·迈霍德 申请人:阿尔卡塔尔电缆公司