一种动车组用高压电缆终端的制作方法

本发明涉及一种动车组用高压电缆终端，属于电缆终端的技术领域。

背景技术：

随着我国运输业的不断完善，动车组迎来了建设发展的黄金时期，其中27.5kv高压电缆终端是动车组牵引供电系统的重要组成部分，其可靠性直接影响动车组的安全运行。近年来随着标准化动车组的不断推进，国家对动车组用27.5kv高压电缆终端性能要求越来越高。

现有技术中的高压电缆终端产品都是应用在常规的输电系统中，连接架空线使用，没有专门用于铁路系统领域(动车组27.5kv高压供电系统)的产品；现有的电缆终端在以下性能方面无法完全满足使用要求：无法完全满足gb/t28427-2012规定的电气性能要求(交流耐压124kv*5min不闪络、不击穿，冲击电压±250kv*10次不击穿、不闪络)；无法完全满足可插拔的功能，不便于产品的安装及后期维修；无法完全满足阻燃要求(din5510-2中燃烧等级s4、烟雾等级sr2、滴落物等级st2；en45545-2中氧指数r22/r23、烟密度r22/r23、毒性试验r22/r23)；无法完全满足动车组严苛运行环境下30年内界面压力稳定性要求。

常规电力系统中的电缆终端无法满足动车组领域，具体原因如下：首先，常规电力系统中使用xlpe电缆(电缆绝缘为交联聚乙烯)，普通的终端配合橡套电缆(电缆绝缘为三元乙丙橡胶)用于动车组在经受高低温(±40℃)下的热胀冷缩及长期运行下电缆绝缘尺寸变化会造成界面压力严重下降；第二，电缆终端在动车组车身上为横向悬臂安装，普通终端完全依靠电缆支撑，在自身重力、车体振动等作用下会造成产品弯曲；虽然现有技术中有通过在橡胶内部设计加入金属支撑使产品满足横向悬臂安装，但是由于设计复杂、内部界面较多、橡胶与金属附着力不足造成产品在运行一段时间后出现界面撕裂，产品击穿的情况；第三，由于动车组高速运行，对车身重量、尺寸有着严格的控制，现有技术中的电缆终端尺寸大，重量大，无法满足动车组使用要求；第四，动车组附件在规定的周期内会有点检要求，普通附件安装后无法拆解，不能进行内部状态检查及更换应力套件，只能产品击穿后进行整体更换；

目前27.5kv高压电缆终端性能严重影响我国铁路运输的安全可靠性。因此27.5kv高压电缆终端的开发对于我国铁路系统安全运营将具有十分重要的价值。中国专利公告号cn103532081公开了一种架空线用的应力锥式与电容式复合绝缘型高压电缆终端，该高压电缆终端就是适用于常规电力系统的终端；其无法适用于动车组车身牵引供电跳线系统。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种动车组用高压电缆终端。

本发明的技术方案为：

一种动车组用高压电缆终端，包括中心导体、绝缘套管、接触头、应力锥、压缩金具和保护金具；中心导体与绝缘套管套接设置；中心导体的下端设置有与接触头和应力锥相配合的凹槽；接触头的一端与中心导体可拔插连接，另一端与电缆连接；所述应力锥为圆锥结构，应力锥的两端分别设置有与中心导体下端凹槽、压缩金具相配合的上斜面、下斜面；应力锥与电缆套接后嵌入设置在中心导体下端凹槽内；所述压缩金具为圆柱结构，压缩金具的一端内侧设置有与应力锥相配合的斜面结构，另一端与压缩弹簧连接，压缩弹簧的另一端作用在保护金具上。压缩金具提供给应力锥外力，保证绝缘套管与应力锥、应力锥与电缆之间面压的稳定；其中，面压是指两种物质接触面之间的压力；中心导体与绝缘套管在位置关系上是套接设置，实际上二者是一体结构。

优选的，中心导体的下端的凹槽内设置有表带触指簧片插孔结构。接触头与中心导体为插接连接方式，通过在中心导体内腔设计表带结构与接触头进行导通，即可实现大电流的容许要求也可以实现30次以上插拔安装，便于产品的安装及维修。

优选的，所述绝缘套管外部设有伞裙；长度为400±50mm，直径小于156mm；伞裙的表面绝缘爬电距离大于700mm。在尺寸结构满足动车组列车使用要求，现有技术中，用于常规电力系统终端产品在满足动车组领域性能要求时，尺寸无法满足上述要求。

优选的，所述绝缘套管为交联固化成型结构，中心导体内嵌入绝缘套管中。传统相似结构产品，由于绝缘套管所使用绝缘材料与中心导体金属材料粘结性控制困难，实际产品容易发生剥离、气泡等异常影响电气性能，使用过程中产生局部放电，最终导致绝缘材料老化、击穿的问题。而通过增加中心导体与绝缘套管接触面粘结强度，避免了两种材料剥离、气泡等异常。

进一步优选的，中心导体与绝缘套管的接触面上，在中心导体外表面进行喷砂处理，增加粘结强度。

优选的，中心导体的材质为铝、铝合金、铜或铜合金中的一种，表层镀层处理；绝缘套管的材质为环氧树脂或玻璃钢中的一种；所述应力锥的材质为三元乙丙橡胶或硅橡胶中的一种；所述接触头为铝、铝合金、铜或铜合金中的一种，表层镀层处理；所述压缩金具材质为铝、铝合金、铜、铜合金不锈钢或玻璃钢中的一种；所述保护金具为铝、铝合金、铜、铜合金或不锈钢中的一种；绝缘套管和应力锥的组份中均添加有无机阻燃剂和有机阻燃剂。镀层处理可避免异种金属间的电腐蚀；材质选择热处理后的金属，材料强度高，并且具有良好的塑性和优良的耐蚀性。在维持橡胶电气性能不受影响的基础上增加有机或无机阻燃剂改善材料的防火性能，达到阻燃无毒的要求。

进一步优选的，所述铝合金包括al-cu系合金、al-mg-si系合金、al-cu-mg系合金；所述铜合金包括铍青铜。

优选的，所述保护金具为圆筒状金属结构，位于压缩金具底部，与绝缘套管及电缆密封连接。保护金具起到固定电缆在使用过程中不会由于列车的振动发生位移，保护应力锥、压缩金具的作用，且密封防水。

优选的，应力锥外表面与绝缘套管的内表面接触设置；应力锥外表面与绝缘套管的内表面之间设置有绝缘润滑层。通过在界面位置涂抹绝缘润滑材料可将界面间空气排净，保证界面结合良好，提高界面的电气性能。经过检测应力锥与绝缘套管相配合，交流耐压124kv*5min不闪络、不击穿，冲击电压±250kv*10次不击穿、不闪络；满足gb/t28427-2012规定的电气性能要求。

优选的，绝缘套管满足din5510-2中燃烧等级s4、烟雾等级sr2、滴落物等级st2；应力锥满足en45545-2中氧指数r22/r23、烟密度r22/r23、毒性试验r22/r23。

本发明的有益效果为：

1、本发明所述动车组用高压电缆终端，选择外绝缘套管配合应力锥、压缩金具结构，结构简单；压缩金具提供给应力锥外力，保证30年内绝缘套管与应力锥、应力锥与电缆之间面压长期保持稳定，产品稳定性高；

2、本发明所述动车组用高压电缆终端，内部设置中心导体进行支撑，有效克服了由于自身重力、车体振动等作用下造成的产品弯曲现象。外绝缘内只有金具和环氧一种界面(中心导体与绝缘套管之间的界面)，金具表面处理大大增加了与环氧的接触面积，界面附着力大，实现高强度振动下不剥离，有效避免了橡胶与金属附着力不足造成产品在运行一段时间后出现界面撕裂，产品击穿的情况，有效保持界面稳定；

3、本发明所述动车组用高压电缆终端，通过电场解析软件，在保持产品有足够裕度的情况下，优化产品外形，可实现产品尺寸小、质量轻。另外外绝缘中使用铝材质中心导体在保持原有机械、电气性能的基础上减小重量；其它部件方面采用嵌入屏蔽金具与安装法兰一体化、压缩金具和保护金具一体化的方式减少产品部件数量，降低产品质量；

4、本发明所述动车组用高压电缆终端，在外绝缘中心导体内设置表带结构，与接触头可实现插拔，且表面无损伤，方便动车组的安装与维护。

5、本发明所述动车组用高压电缆终端，内外绝缘材料通过加入阻燃剂，在保持材料机械和电气性能不变的基础上实现阻燃无毒的要求。

附图说明

图1为本发明所述动车组用高压电缆终端的结构示意图；

图2为中心导体的结构示意图；

图3为绝缘套管的结构示意图；

图4为应力锥的竖直截面示意图；

图5为压缩金具的结构示意图；

图6为保护金具的结构示意图；

其中，1、中心导体，2、绝缘套管，3、接触头，4、应力锥，5、压缩弹簧，6、保护金具，7、上斜面，8、下斜面。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

如图1-6所示。

一种动车组用高压电缆终端，包括中心导体1、绝缘套管2、接触头3、应力锥4、压缩金具和保护金具6；中心导体1与绝缘套管2套接设置；中心导体1的下端设置有与接触头3和应力锥4相配合的凹槽；接触头3的一端与中心导体1可拔插连接，另一端与电缆连接；所述应力锥4为圆锥结构，应力锥4的两端分别设置有与中心导体下端凹槽、压缩金具相配合的上斜面7、下斜面8；应力锥4与电缆套接后嵌入设置在中心导体下端凹槽内；所述压缩金具为圆柱结构，压缩金具的一端内侧设置有与应力锥4相配合的斜面结构，另一端与压缩弹簧5连接，压缩弹簧5的另一端作用在保护金具6上。压缩金具提供给应力锥4外力，保证30年内绝缘套管2与应力锥4之间面压的稳定；其中，面压是指两种物质接触面之间的压力；中心导体1与绝缘套管2在位置关系上是套接设置，实际上二者是一体结构。所述保护金具6为圆筒状金属结构，位于压缩金具底部，与绝缘套管2及电缆密封连接。保护金具6起到固定电缆在使用过程中不会由于列车的振动发生位移，保护应力锥、压缩金具的作用，且密封防水。

实施例2

如实施例1所述的动车组用高压电缆终端，进一步的，中心导体1的下端的凹槽内设置有表带触指簧片插孔结构。接触头3与中心导体1为插接连接方式，通过在中心导体1内腔设计表带结构与接触头3进行导通，即可实现大电流的容许要求也可以实现30次以上插拔安装，便于产品的安装及维修。

实施例3

如实施例1所述的动车组用高压电缆终端，进一步的，所述绝缘套管2外部设有伞裙；长度为409mm，直径为156mm；伞裙的表面绝缘爬电距离为878mm。在尺寸结构方面，现有技术中，用于常规电力系统终端产品在满足动车组领域性能要求时，尺寸无法满足上述要求。

实施例4

如实施例1所述的动车组用高压电缆终端，进一步的，所述绝缘套管2为交联固化成型结构，中心导体1内嵌入绝缘套管中。传统相似结构产品，由于绝缘套管2所使用绝缘材料与中心导体1金属材料粘结性控制困难，实际产品容易发生剥离、气泡等异常影响电气性能，使用过程中产生局部放电，最终导致绝缘材料老化、击穿的问题。而通过增加中心导体1与绝缘套管2接触面粘结强度，避免了两种材料剥离、气泡等异常。

实施例5

如实施例4所述的动车组用高压电缆终端，进一步的，中心导体1与绝缘套管2的接触面上，在中心导体1外表面进行喷砂处理。喷砂处理增加两种材料接触面积，增加粘结强度

实施例6

如实施例1所述的动车组用高压电缆终端，进一步的，中心导体1的材质为铝，表层进行镀层；绝缘套管2的材质为环氧树脂；所述应力锥4的材质为三元乙丙橡胶；所述接触头3为铜材质，表层镀层处理；所述压缩金具材质为铝或玻璃钢；所述保护金具6为铝；绝缘套管2和应力锥4的组份中均添加有无机阻燃剂和有机阻燃剂。无机阻燃剂为al(oh)3,有机阻燃剂为溴系。镀层处理可避免异种金属间的电腐蚀；材质选择热处理后的金属，材料强度高，并且具有良好的塑性和优良的耐蚀性。在维持橡胶电气性能不受影响的基础上增加有机或无机阻燃剂改善材料的防火性能，达到阻燃无毒的要求。

实施例7

如实施例1所述的动车组用高压电缆终端，进一步的，应力锥4外表面与绝缘套管2的内表面接触设置；应力锥4外表面与绝缘套管2的内表面之间设置有绝缘润滑层(所述绝缘润滑层为硅油层)。通过在界面位置涂抹绝缘润滑材料可将界面间空气排净，保证界面结合良好，提高界面的电气性能，经过检测应力锥与绝缘套管相配合，交流耐压124kv*5min不闪络、不击穿，冲击电压±250kv*10次不击穿、不闪络；满足gb/t28427-2012规定的电气性能要求。