Кабельный удлинитель кабельной линии погружного электродвигателя

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, в частности в электрических соединениях, предназначенных для подвода электроэнергии к электродвигателям погружных насосов для добычи пластовой жидкости.
Известен электрический разъем для погружного электродвигателя кабельная вилка которого состоит из эластичного изолятора с герметично установленными в нем контактными элементами и, охватывающим изолятор, жестким корпусом, соединенными посредством конусной резьбы (авторское свидетельство № 680090, МКИЗ: Н 01 R13/52, с приоритетом от 04.03.1979г., БИ№ 30 за 1979г.) - аналог.
К недостаткам известной конструкции можно отнести сложность технологического процесса изготовления на конце кабеля эластичного высоковольтного изолятора, требующий наличия специального, сложного оборудования, низкая температурная и электрическая прочность полимера и, кроме того, данная конструкция может быть использована только для кабелей с полимерной изоляцией.
Известен также кабель-удлинитель с муфтой имеющей металлический корпус, припаянный оловянным припоем к кабелюудлинителю, изолированные жилы которого герметично заделаны в корпусе с помощью резинового уплотнителя зажатого между щайбами гайкой. На концах токопроводящих жил кабеля закреплены с помощью резьбовых соединений щтепсельные наконечники. Резьбовые соединения позволяют восстанавливать присоединительные размеры муфт при усадках
изоляции жил кабеля и осевых смещений самих жил без переделки муфты. При потере герметичности муфта может быть восстановлена поджатием уплотнителя через шайбу гайкой (Ивановский В.Н., Дарищев В.И. и др. «Скважинные насосные установки для добычи нефти М: ГУП, Изд-во «Нефть и газ РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2002г., стр.225-226) аналог.
Недостатками данной конструкции являются:
-использование металлической опорной шайбы, которая при сжатии резинового уплотнителя врезается в изоляцию жил кабеля и снижает электрическую прочность;
-использование резинового уплотнителя, упругость которого после сжатия вызывает усадку изоляции жил кабеля в процессе эксплуатации в скважине и, как правило, потерю герметичности;
-использование трудоемкой операции пайки оловом брони кабеля к корпусу муфты, где фиксируется только броня, жилы продольно перемещаются при изгибах кабеля и муфта теряет присоединительные размеры;
-конструкция муфты пригодна только для кабелей с полимерной изоляцией.
Известен кабельный удлинитель кабельной линии погружного электродвигателя насосной установки для добычи нефти (заявка № 2000102419, МПК 7: Н 01R13/523, с приоритетом 31.01.2000г.) - прототип.
В известном решении используется колодка из жесткого электроизоляционного материала с герметично запрессованными токопроводящими стержнями.
Недостатком данной конструкции является недолговечность кабельного удлинителя из-за его низкой эксплуатационной надежности в условиях повышенного гидростатического давления и температуры, что обусловлено, в частности высокой хрупкостью материала колодки, у которой в процессе сборки электродвигателя и кабельного удлинителя
часто образуются трещины и сколы, кроме того, материал колодки имеет низкую сопротивляемость электрической дуге, как следствие на поверхности колодки образуется токопроводящий слой.
Предлагаемой полезной моделью решается задача расширения эксплуатационных возможностей и продления срока службы кабельного удлинителя путем повышения его эксплуатационной надежности в условиях повышенных гидростатического давления и температуры.
Для достижения указанного технического результата в кабельном удлинителе кабельной линии погружного электродвигателя содержашем корпус муфты, в котором расположены, жестко закрепленный при помоши фиксирующего элемента, кабель и колодка с герметично установленными токопроводящими стержнями, в корпусе установлен опорный элемент с выполненными в нем отверстиями, который, по меньшей мере, в одной точке соприкасается с фиксирующим элементом, причем полость, образованная опорным элементом с корпусом, колодкой и кабелем, заполнена диэлектрическим материалом.
В кабельном удлинителе диэлектрический материал может обладать адгезионными свойствами к контактирующим с ним материалам деталей кабельного удлинителя.
В кабельном удлинителе в качестве диэлектрического материала может быть использован силиконовый каучук.
В кабельном удлинителе опорный элемент может быть выполнен в виде шайбы с отверстиями для размещения кабеля.
В кабельном удлинителе опорный элемент может быть выполнен в виде диска с отверстиями для размещения кабеля.
В кабельном удлинителе опорный элемент может быть выполнен из электроизоляционного материала.
В кабельном удлинителе в качестве электроизоляционного материала может быть использован материал с диэлектрической
проницаемостью не меньше, чем диэлектрическая проницаемость материала изоляции жил кабеля.
В кабельном удлинителе опорный элемент может быть выполнен из текстолита.
В кабельном удлинителе опорный элемент может быть выполнен из фторопласта.
В кабельном удлинителе фиксирующий элемент может быть выполнен из полимерного компаунда.
В кабельном удлинителе колодка может быть выполнена из материала с электрической прочностью не менее 20 Кв/мм.
В кабельном удлинителе колодка может быть выполнена из фторопласта или материала на основе фторопласта.
Предлагаемый кабельный удлинитель кабельной линии погружного электродвигателя иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 6.
На фиг. 1 показан продольный разрез кабельного удлинителя.
На фиг. 2-5 показаны различные варианты выполнения вида Б фиг. 1.
На фиг.6 показан вид А на фиг.1 (без крышки).
Кабельный удлинитель кабельной линии погружного электродвигателя содержит муфту, в корпусе 1 которой расположены жестко закрепленный при помош,и фиксируюшего элемента 2 кабель 3 и колодка 4 с герметично установленными токопроводящими стержнями 5. В корпусе 1 установлен опорный элемент 6, который, по меньшей мере, в одной точке соприкасается с фиксируюш;им элементом 2, причем полость 7, образованная опорным элементом 6 с корпусом 1, колодкой 4 и кабелем 3 заполнена диэлектрическим материалом. Кабельный удлинитель кабельной линии погружного электродвигателя снабжен крышкой 8, которая стыкуется с корпусом 1 посредством уплотнительного элемента 9. В зависимости от внешних условий работы и конструктивных особенностей погружных электродвигателей конструктивное выполнение
уплотнительных элементов 9 может быть различным и, кроме того, количество уплотнительных элементов 9 может быть больше одного. Колодка 4 прикрепляется к корпусу 1 посредством крепежного элемента 10, таким крепежным элементом может быть, например, гайка.
Кабельный удлинитель кабельной линии погружного электродвигателя собирают в следующей последовательности. Сначала подготавливают кабель, после чего вставляют подготовленный (разделанный) конец кабеля в приспособление для сборки и надевают на него корпус 1 муфты. Закрепляют кабель 3 в корпусе 1 при помощи фиксирующего элемента, выполненного, например, из полимерного компаунда, например. Этап-1450, причем компаунд заливают в корпус муфты до проточки под опорный элемент 6, который может быть выполнен, например, в виде щайбы. После этого в корпус 1 устанавливают опорный элемент 6 до его соприкосновения с фиксирующим элементом 2 с последующей сушкой соединения. После этого корпус 1 муфты по бурт наконечника 5 кабеля 3 заполняют диэлектрическим материалом, например, силиконовым каучуком, на наконечники устанавливают колодку 4 и затягивают гайкой 10 до появления диэлектрического материала на резьбе корпуса 1 и осуществляют выдержку для полимеризации диэлектрического материала, например, силиконового каучука. Таким образом, полость 7, образованная корпусом 1, колодкой 4 и кабелем 3 оказывается полностью заполненной диэлектрическим материалом. После сборки кабельный удлинитель проверяется воздействием высокого напряжения, проходит проверку на вибростенде, а также проверку на герметичность.
Заявляемый кабельный удлинитель предназначен для комплектации кабельных линий, используемых для подвода электроэнергии к электродвигателям погружных насосов для добычи пластовой жидкости. Предлагаемое устройство может работать при следующих характеристиках:
5Х%1/. 5
пластовая жидкость - смесь нефти, попутной воды и нефтяного газа максимальной плотностью - 1400кг/см ;
температура откачиваемой жидкости не более 150°С;
водородный показатель попутной воды рН - 6,0 - 8,5;
максимальная массовая концентрация твердых частиц в пластовой жидкости - 0,1 г/л;
максимальное гидростатическое давление в месте подвески - 28 МП(а);
рабочее напряжение для кабеля с изоляцией ЕР ДМ - ЗЗООВ;
рабочая температура от (-40) до (+200)°С;
максимальный ток утечки при испытании изоляции высоким напряжением 12±0,3 кВ постоянного тока при температуре 20°С не менее значений указанных в таблице № 1.
Таблица №1
Электрическое сопротивление изоляции при температуре 20°С не менее значений указанных в таблице №2
Таблица №2
Использование предложенного кабельного удлинителя кабельной линии погружного электродвигателя позволяет в течение длительного времени надежно эксплуатировать кабельную линию в условиях значительных величин гидростатического давления и температуры перекачиваемой среды, например, пластовой жидкости, что обусловлено:
-отказом от традиционных резиновых уплотнителей, оказывающих давление на изоляцию жил кабеля; переход на использование, например, силиконового каучука, обладающего более высокими диэлектрическими свойствами, полимеризация которого производится в процессе сборки муфты, позволяет получить более надежный эластичный изолятор и исключить потери герметичности, вызванные усадкой изоляции жил кабеля в процессе эксплуатации;
-использованием термостойкого полимерного компаунда в качестве фиксирующего элемента позволяет надежно закрепить броню и жилы кабеля в корпусе муфты, исключить осевые перемещения жил кабеля при изгибах и, тем самым сохранить геометрические размеры;
-выполнением колодки из термостойкого и электрически прочного материала позволяет штепсельным наконечникам сохранять геометрические размеры при сборке муфты с электродвигателем и улучшить её изоляцию.