КОНЦЕВАЯ КАБЕЛЬНАЯ МУФТА В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ, ПОДХОДЯЩАЯ ДЛЯ КРИОГЕННЫХ УСЛОВИЙ
END CABLE COUPLING IN THE AIR ENVIRONMENT, SUITABLE FOR CRYOGENIC CONDITIONS

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка испрашивает приоритет заявки на патент Кореи №10-2014-0120137, поданной 11.09.2014 в Корейское ведомство по интеллектуальной собственности, полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
Область техники
Настоящее изобретение относится к концевой кабельной муфте в воздушной среде и, в частности, к концевой кабельной муфте в воздушной среде, подходящей для криогенных условий и содержащей нагреватель для подачи тепла на изолятор, тем самым обеспечивая возможность предотвращения затвердевания указанного изолятора, даже когда эта концевая кабельная муфта в воздушной среде установлена в криогенных условиях.
Уровень техники
Как правило, кабели сверхвысокого напряжения соединяют посредством соединительных муфт с интервалами от несколько сотен метров до нескольких километров, а их наконечники соединяют посредством концевых кабельных муфт. Концевые кабельные муфты могут быть классифицированы на концевые кабельные муфты в воздушной среде, концевые кабельные муфты в газовой среде и концевые кабельные муфты в масляной среде. Среди них концевые кабельные муфты в воздушной среде главным образом используются для соединения подземных линий и воздушных линий на наружных подстанциях и тому подобном.
Патент Кореи №10-0401595, относящийся к уровню техники, раскрывает концевую муфту для кабеля сверхвысокого напряжения в воздушной среде. Эта концевая кабельная муфта в воздушной среде содержит корпусную часть, которая снабжена кабелями и заполнена изоляторами. Указанные изоляторы являются текучей средой, которая протекает между кабелями и внутренней стенкой корпусной части, и служат для электрической изоляции этих кабелей в корпусной части.
Однако когда такая концевая кабельная муфта в воздушной среде установлена в криогенных условиях, имеющих температуру ниже -35 градусов Цельсия, наружная температура становится ниже, чем точка замерзания указанных изоляторов. Соответственно, существует проблема, состоящая в том, что изоляторы замерзают и затвердевают при их охлаждении. Когда изоляторы затвердевают, они не протекают плавно, тем самым вызывая зазоры между выравнивающими конусами и затвердевшими изоляторами. Поскольку эти зазоры очень уязвимы для диэлектрической прочности, частично вызывается коронный разряд, когда указанные зазоры открыты для электрических полей высокой интенсивности. По этой причине в концевой кабельной муфте в воздушной среде может возникать пробой диэлектрика.
[Патентный документ 1] Патент Кореи №10-0401595
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, настоящее изобретение было выполнено с учетом вышеупомянутых проблем, а его объект состоит в предоставлении концевой кабельной муфты в воздушной среде, подходящей для криогенных условий и содержащей нагреватель для подачи тепла на его корпусную часть таким образом, что внутренний изолятор на замерзает даже во внешних криогенных условиях, тем самым предотвращая создание воздушного зазора между выравнивающим конусом и замерзшим изолятором.
Дополнительные преимущества, объекты и признаки настоящего изобретения будут отчасти изложены в последующем описании и отчасти станут понятны специалистам в области техники при изучении нижеследующего или могут быть изучены из практического применения настоящего изобретения. Цели и другие преимущества настоящего изобретения могут быть реализованы и достигнуты при помощи конструкции, подробно показанной в письменном описании, и формулы изобретения настоящего документа, а также на сопутствующих чертежах.
В соответствии с аспектом настоящего изобретения концевая кабельная муфта в воздушной среде, подходящая для криогенных условий, содержит корпусную часть, в которой размещен кабель, а также заполненную изолятором, и по меньшей мере один нагреватель, вставленный в корпусную часть для предотвращения затвердевания указанного изолятора из-за его замерзания.
Концевая кабельная муфта в воздушной среде дополнительно может содержать часть для вставки кабеля, соединенную с одной стороной корпусной части.
Часть для вставки кабеля может иметь по меньшей мере одно отверстие для вставки нагревателя, выполненное вокруг отверстия для вставки кабеля.
Концевая кабельная муфта в воздушной среде дополнительно может содержать часть для фиксации кабеля, расположенную на верхнем конце части для вставки кабеля. Часть для фиксации кабеля может содержать фиксирующую пластину для фиксации кабеля и по меньшей мере одну опору, соединенную с фиксирующей пластиной и частью для вставки кабеля таким образом, чтобы поддерживать фиксирующую пластину в корпусной части. Опора может иметь полую цилиндрическую форму, а одна сторона указанной опоры может взаимодействовать с отверстием для вставки нагревателя таким образом, чтобы соответствовать ему. Часть для фиксации кабеля может содержать крепежный фланец для навинчивания указанной опоры на часть для вставки кабеля.
Нагреватель могут размещать в опоре через отверстие для вставки нагревателя.
Концевая кабельная муфта в воздушной среде дополнительно может содержать температурный датчик, вставленный в корпусную часть для измерения температуры изолятора. В соответствии с альтернативным вариантом осуществления концевая кабельная муфта в воздушной среде дополнительно может содержать температурный датчик, вставленный в одну из опор для измерения температуры изолятора.
Концевая кабельная муфта в воздушной среде дополнительно может содержать температурный регистратор для вывода значения, измеренного температурным датчиком.
Следует понимать, что как вышеприведенное общее описание, так и последующее подробное описание настоящего изобретения являются примерными и поясняющими и предназначены для обеспечения дополнительного пояснения настоящего изобретения, как заявлено.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеупомянутые и другие объекты, признаки и другие преимущества настоящего изобретения станут более ясно понятны из последующего подробного описания со ссылкой на сопутствующие чертежи, на которых:
на фиг. 1 представлен вид, иллюстрирующий концевую кабельную муфту в воздушной среде, подходящую для криогенных условий, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 представлен вид, иллюстрирующий часть для вставки кабеля в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3 представлен вид, иллюстрирующий концевую кабельную муфту в воздушной среде, подходящую для криогенных условий, в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 4 представлен вид, иллюстрирующий часть для вставки кабеля в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 5 представлен вид, иллюстрирующий часть для фиксации кабеля в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения; и
на фиг. 6 представлен вид в поперечном сечении, иллюстрирующий опору в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Примерные варианты осуществления настоящего изобретения будут более подробно описаны ниже со ссылкой на сопутствующие чертежи. Однако настоящее изобретение может быть воплощено в различных формах, и его не следует истолковывать как ограниченное до вариантов осуществления, изложенных в настоящем документе. Напротив, эти варианты осуществления предоставлены таким образом, что настоящее раскрытие будет исчерпывающим и полным и полностью передаст замысел настоящего изобретения для специалистов в области техники. На всем протяжении настоящего раскрытия подобные позиционные обозначения относятся к подобным частям на различных чертежах и вариантах осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 1 представлен вид, иллюстрирующий концевую кабельную муфту в воздушной среде, подходящую для криогенных условий, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 1 изображена внутренняя часть концевой кабельной муфты в воздушной среде, которая частично разрезана для целей описания ее конфигурации.
Как показано на фиг. 1, концевая кабельная муфта в воздушной среде, обозначенная позиционным обозначением 10, в соответствии с настоящим вариантом осуществления содержит корпусную часть 100, изолятор 130, часть 200 для вставки кабеля и нагреватель 300.
Корпусная часть 100 является трубчатым устройством, которое окружает все компоненты концевой кабельной муфты в воздушной среде, и служит для изоляции и поддержки кабеля С. Корпусная часть 100 может быть выполнена из керамического или силиконового материала, но настоящее изобретение этим не ограничено. Например, корпусная часть 100 может быть из любого материала при условии, что он имеет диэлектрическую прочность и одновременно поддерживает подходящую прочность. Корпусная часть 100 имеет выступающую часть 110, сформированную на ее внешней поверхности.
Выступающая часть 110 выполнена в виде множества выступающих частей, выступающих от внешней поверхности корпусной части 100, и обеспечивает корпусной части 100 достаточную диэлектрическую прочность. Поскольку высокое напряжение приложено к верхнему концу корпусной части 100, но не приложено к ее нижнему концу, между верхним и нижним концами корпусной части 100 создается высокая разность потенциалов с таким результатом, что необходимо увеличивать поверхностное сопротивление. Эта высокая разность потенциалов может быть разрешена, поскольку выступающие части 110 увеличивают поверхностное расстояние.
Как показано на фиг. 1, кабель C проходит через внутренний центр корпусной части 100. Кабель C может быть снабжен выравнивающим конусом 120.
Выравнивающий конус 120 выполнен с возможностью скользящего перемещения на кабеле C в корпусной части 100 и с возможностью понижения концентрации напряженности электрического поля, возникающей в кабеле С. Выравнивающий конус 120 выполнен из резинового или силиконового материала посредством литьевого или экструдирующего формования. В выравнивающем конусе 120 изоляционная часть соединена с полупроводящей частью, а объединенная кривая между изоляционной частью и полупроводящей частью сконструирована в соответствии с анализом ослабления электрического поля.
Кроме того, корпусная часть 100 заполнена изолятором 130. Изолятор 130 является текучей средой, которой заполнена корпусная часть 100, и служит для электрической изоляции кабеля C, в то же время протекая между кабелем С и внутренней стенкой корпусной части 100. Изолятор 130 может быть маслом, которое имеет высокое электрическое сопротивление и низкую вязкость, а также устойчиво к окислению, а в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления в качестве изолятора могут использовать силиконовое масло или полибутиленовое масло.
При этом на одной стороне корпусной части 100, конкретно на нижней стороне корпусной части 100, выполнена часть 200 для вставки кабеля. Часть 200 для вставки кабеля определяет внешний вид концевой кабельной муфты 10 в воздушной среде и обеспечивает возможность вставки кабеля C в корпусную часть 100.
На фиг. 2 представлен вид, иллюстрирующий часть для вставки кабеля в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 2, часть 200 для вставки кабеля имеет форму плоской пластины. Часть 200 для вставки кабеля содержит канавку 210 для поддержания корпуса, отверстие 220 для вставки кабеля и отверстие 230 для вставки нагревателя.
Канавка 210 для поддержания корпуса выполнена в части 200 для вставки кабеля таким образом, чтобы соответствовать периферии корпусной части 100, а трубчатая корпусная часть 100 могла быть зафиксирована посредством канавки 210 для поддержания корпуса. Кроме того, отверстие 220 для вставки кабеля выполнено в центре канавки 210 для поддержания корпуса, а кабель C могут вставлять через отверстие 220 для вставки кабеля при помощи прохода через корпусную часть 100 вовнутрь снаружи. Отверстие 230 для вставки нагревателя может быть выполнено в виде одного или большего количества отверстий для вставки нагревателя, расположенных вокруг отверстия 220 для вставки кабеля, а нагреватель 300 могут вставлять через отверстие 230 для вставки нагревателя посредством прохода через корпусную часть 100 вовнутрь снаружи. В этом случае для надежного уплотнения части 200 для вставки кабеля таким образом, чтобы изолятор 130 в корпусной части 100 не протекал через отверстие 220 для вставки кабеля или отверстие 230 для вставки нагревателя, часть 200 для вставки кабеля дополнительно может содержать уплотняющий элемент, который уплотняет зазор отверстия 220 для вставки кабеля или отверстия 230 для вставки нагревателя.
В соответствии с настоящим вариантом осуществления нагреватель 300 доставляют в корпусную часть 100 через отверстие 230 для вставки нагревателя. Нагреватель 300 может является нагреваемым проводом, соединенным с внешним источником питания, или может быть вторичным переработанным продуктом, изготовленным с использованием нагреваемых проводов. Нагреватель 300 может быть выполнен в виде одного или большего количества нагревателей таким образом, чтобы соответствовать соответствующим отверстиям 230 для вставки нагревателя. Нагреватель 300, выполненный в корпусной части 100, подает тепло на изолятор 130, тем самым предотвращая затвердевание изолятора 130 из-за замораживания.
На фиг. 3 представлен вид, иллюстрирующий концевую кабельную муфту в воздушной среде, подходящую для криогенных условий, в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 3 изображена внутренняя часть концевой кабельной муфты в воздушной среде, которая частично разрезана для целей описания ее конфигурации.
Как показано на фиг. 3, концевая кабельная муфта в воздушной среде, обозначенная позиционным обозначением 10, в соответствии с настоящим вариантом осуществления содержит корпусную часть 100, изолятор 130, часть 200 для вставки кабеля, часть 400 для фиксации кабеля и нагреватель 300. Поскольку конфигурации и функционирование корпусной части 100 и изолятора 130 были описаны в первом варианте осуществления, их подробное описание будет опущено с целью избегания его повтора.
Часть 200 для вставки кабеля в соответствии с настоящим вариантом осуществления выполнена на одной стороне корпусной части 100, конкретно на нижней стороне корпусной части 100. Часть 200 для вставки кабеля определяет внешний вид концевой кабельной муфты 10 в воздушной среде, защищает кабель C и используется в качестве изоляционного элемента жесткости.
На фиг. 4 представлен вид, иллюстрирующий часть для вставки кабеля в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 4, часть 200 для вставки кабеля имеет форму плоской пластины. Часть 200 для вставки кабеля содержит канавку 210 для поддержания корпуса, отверстие 220 для вставки кабеля и отверстие 230 для вставки нагревателя.
Канавка 210 для поддержания корпуса выполнена в части 200 для вставки кабеля таким образом, чтобы соответствовать периферии корпусной части 100, и трубчатая корпусная часть 100 может быть зафиксирована посредством канавки 210 для поддержания корпуса. Кроме того, отверстие 220 для вставки кабеля обеспечено в центре канавки 210 для поддержания корпуса, а кабель C могут вставлять через отверстие 220 для вставки кабеля при помощи прохода через корпусную часть 100 вовнутрь снаружи. В этом случае для надежного уплотнения части 200 для вставки кабеля таким образом, чтобы изолятор 130 в корпусной части 100 не протекал через отверстие 220 для вставки кабеля, часть 200 для вставки кабеля дополнительно может содержать уплотняющий элемент, который уплотняет зазор отверстия 220 для вставки кабеля.
Кроме того, отверстие 230 для вставки нагревателя может быть выполнено в виде одного или большего количества отверстий для вставки нагревателя, расположенных вокруг отверстия 220 для вставки кабеля, а нагреватель 300 могут вставлять через отверстие 230 для вставки нагревателя посредством прохода через корпусную часть 100 вовнутрь снаружи. В этом случае отверстие 230 для вставки нагревателя взаимодействует с опорой 420, которая будет описана позже, таким образом, чтобы соответствовать ей. Канавка 232 для вставки уплотнительного кольца может быть обеспечена внутри части 230 для вставки нагревателя для учета того, когда внутреннее давление приложено от опоры 420. Кроме того, для надежного уплотнения части 200 для вставки кабеля таким образом, чтобы изолятор 130 в корпусной части 100 не протекал через отверстие 230 для вставки нагревателя, часть 200 для вставки кабеля дополнительно может содержать уплотняющий элемент, который уплотняет зазор отверстия 230 для вставки нагревателя.
Часть 400 для фиксации кабеля в соответствии с настоящим вариантом осуществления расположена внутри части 200 для вставки кабеля. В частности, часть 400 для фиксации кабеля может быть расположена под вышеупомянутым выравнивающим конусом 120. Часть 400 для фиксации кабеля в соответствии с настоящим вариантом осуществления является устройством для фиксации кабеля С к центру корпусной части 100. В концевой кабельной муфте 10 в воздушной среде корпусная часть 100, использованная для укрепления снаружи, имеет значительную длину, учитывая граничные характеристики поля для воздуха. По этой причине кабель C интенсивно подвергается воздействию внешней силы на своей несущей нагрузку нижней части, т.е. между выравнивающим конусом 120 и частью 200 для вставки кабеля. Кроме того, тепло создается в кабеле C посредством токов, поданных к нему, когда кабель С электрически используют в течение долгого времени, тем самым вызывая изгиб кабеля С. Соответственно, часть 400 для фиксации кабеля смонтирована на части, к которой приложена наибольшая внешняя сила, таким образом, что кабель С может удерживаться в центре корпусной части 100. Следовательно, концевая кабельная муфта 10 в воздушной среде может иметь улучшенное качество. Часть 400 для фиксации кабеля может быть выполнена из металлического материала, а в предпочтительном варианте осуществления может быть выполнена из алюминия.
На фиг. 5 представлен вид, иллюстрирующий часть для фиксации кабеля в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 5, часть 400 для фиксации кабеля содержит фиксирующую пластину 410 и опору 420.
Фиксирующая пластина 410 в соответствии с настоящим вариантом осуществления выполнена в корпусной части 100 таким образом, что кабель C проходит через фиксирующую пластину 410, и служит для непосредственной поддержки кабеля С, когда кабель С отклоняется от своего центра. Фиксирующая пластина 410 может иметь кольцевую форму таким образом, чтобы соответствовать периферии кабеля C и корпусной части 100, но настоящее изобретение этим не ограничено. Например, фиксирующая пластина 410 может иметь различные формы. Фиксирующая пластина 410 содержит отверстие 412 для фиксации кабеля и отверстие 414 для соединения опоры. Отверстие 412 для фиксации кабеля может быть выполнено таким образом, чтобы окружать кабель C в состоянии, в котором равномерно поддерживается расстояние между фиксирующей пластиной 410 и кабелем С, когда кабель С проходит через центр фиксирующей пластины 410.
Отверстие 414 для соединения опоры выполнено вокруг отверстия 412 для фиксации кабеля, а опора 420 соответствует отверстию 414 для соединения опоры таким образом, что опору 420 могут соединять с фиксирующей пластиной 410. В этом случае отверстие 414 для соединения опоры выполняют таким образом, чтобы соответствовать периферии верхнего конца опоры 420. Отверстие 414 для соединения опоры может быть выполнено в виде одного или большего количества отверстий для соединения опоры. В настоящем варианте осуществления, поскольку опора 420 описана выполненной в виде шести опор, отверстие 414 для соединения опоры описано выполненным в виде шести отверстий для соединения опоры таким образом, чтобы соответствовать указанным шести опорам.
Опора 420 в соответствии с настоящим вариантом осуществления является устройством, в котором его одна сторона и другая сторона соединены с фиксирующей пластиной 410 и частью 200 для вставки кабеля соответственно, а фиксирующая пластина 410 поддерживается внутри корпусной части 100. Опора 420 может быть выполнена в виде одной или большего количества опор. В этом варианте осуществления опора 420 выполнена в виде шести опор.
На фиг. 6 представлен вид в поперечном сечении, иллюстрирующий опору в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 6, опора 420 имеет полую цилиндрическую форму таким образом, что нагреватель 300 может быть установлен с помощью опоры 420. Периферия верхнего конца опоры 420 тоньше, чем периферия ее корпуса, так что опора 420 прочно садится в отверстие 414 для соединения опоры фиксирующей пластины 410. При этом нижний конец опоры 420 снабжен крепежным фланцем 422, а крепежный фланец 422 снабжен резьбовыми канавками 424 для прохода крепежных винтов N. Указанные винты прикрепляют к резьбовым канавкам 424 крепежного фланца 422, и, таким образом, опора 420 соединяется с частью 200 для вставки кабеля.
В соответствии с настоящим вариантом осуществления нагреватель 300 обеспечивают в опоре 420 через отверстие 230 для вставки нагревателя. Нагреватель 300 может является нагреваемым проводом, соединенным с внешним источником питания, или может быть вторичным переработанным продуктом, изготовленным с использованием нагреваемых проводов. Нагреватель 300 может быть выполнен в виде одного или большего количества нагревателей таким образом, чтобы соответствовать соответствующим опорам 420. Нагреватель 300, обеспеченный в каждой опоре 420, подает тепло на изолятор 130 в корпусной части 100, тем самым предотвращая затвердевание изолятора 130 из-за замораживания.
Концевая кабельная муфта в воздушной среде в соответствии с настоящим изобретением дополнительно может содержать температурный датчик (не показан) для измерения температуры изолятора 130. Температурный датчик может быть размещен независимо или вместе с нагревателем 300 по меньшей мере в одной опоре 420. Однако температурный датчик не должен быть обязательно размещен в опоре 420. Например, температурный датчик может быть обеспечен в концевой кабельной муфте 10 в воздушной среде при условии, что он измеряет температуру изолятора 130.
Концевая кабельная муфта в воздушной среде в соответствии с настоящим изобретением дополнительно может содержать температурный регистратор (не показан) для регистрации значения, измеренного температурным датчиком. Температурный регистратор может быть прикреплен к концевой кабельной муфте 10 в воздушной среде или может быть соединен с концевой кабельной муфтой 10 в воздушной среде при помощи проводов таким образом, чтобы находиться снаружи. Пользователь может регулировать работу нагревателя 300 посредством идентификации температуры изолятора 130 с помощью температурного регистратора. Кроме того, пользователь может автоматически регулировать работу нагревателя 300 с помощью контроллера (не показан), который может равномерно регулировать температуру изолятора 130.
Как очевидно из вышеприведенного описания, в соответствии с настоящим изобретением, поскольку концевая кабельная муфта в воздушной среде содержит нагреватель для подачи тепла на изолятор, указанный изолятор могут поддерживать при температуре, равной или большей, чем подходящая температура. Следовательно, возможно предотвращать затвердевание изолятора из-за замораживания, даже если изолятор подвержен воздействию криогенной окружающей среды, и таким образом предотвращать создание воздушного зазора между выравнивающим конусом и изолятором.
Кроме того, поскольку нагреватель выполнен с возможностью отсоединения снаружи через отверстие для вставки нагревателя части для вставки кабеля, этот нагреватель можно легко устанавливать и заменять без демонтажа концевой кабельной муфты в воздушной среде.
Кроме того, поскольку настоящему изобретению не нужно изменять конструктивную структуру существующей концевой кабельной муфты в воздушной среде, могут быть использованы компоненты существующей концевой кабельной муфты в воздушной среде, и, таким образом, настоящее изобретение может облегчать получение доступа к ней и ее применение.
Хотя настоящее изобретение было описано в отношении иллюстративных вариантов осуществления, специалистам в области техники будет понятно, что могут быть выполнены различные изменения и модификации без отхода от сущности и объема настоящего изобретения, как задано в нижеследующей формуле изобретения.