КОНЦЕВАЯ МУФТА
END COUPLING

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть применено в высоковольтных концевых кабельных муфтах, предназначенных для подвода кабельной линии к электрическим установкам от воздушных линий электропередач.
В настоящее время известны и широко применяются концевые муфты, которые имеют в своей конструкции полый изолятор, сквозь который проходит высоковольтный кабель, на который в определенном месте установлен силиконовый стресс-конус. Однако у таких муфт имеются недостатки, а именно наличие жидкого наполнителя внутри полого изолятора, что может привести к утечке или возгоранию, или аварии, а также сложность монтажа, ограниченные возможности регулирования электрического поля ввиду небольших размеров стресс-конуса, отсутствие возможности использования концевых муфт в горизонтальном положении и общая низкая надежность подобных конструкций.
Из патента РФ RU150154 «Концевая кабельная муфта» (опубл. 10.02.2015) известна концевая кабельная муфта, содержащая полый оребреный композитный изолятор, заполненный электроизоляционной массой и снабженный верхним и нижним металлическими фланцами, соединительный наконечник, установленный на верхнем металлическом фланце, и плиту основания, на которой закреплен нижний фланец. Верхний металлический фланец выполнен куполообразным со скругленным переходом от дна купола к его тулье. На верхнем и нижнем фланцах закреплены экранирующие кольца. Верхнее экранирующее кольцо не выходит за пределы ребер композитного изолятора, а нижнее экранирующее кольцо выступает за пределы плиты основания. При этом муфта имеет нижний фланец, который закреплен на плите основания с помощью болтов, под которые в плите основания выполнены резьбовые отверстия. Также у муфты экранирующие кольца выполнены трубчатыми и разомкнутыми.
Недостатком данного технического решения является трудоемкость при изготовлении вышеописанной конструкции, а также возникновение сложностей эксплуатации в процессе использования, которые могут заключаться в утечке или возгорании, или аварии из-за наличия жидкой изоляционной массы.
Патент РФ RU155596 «Соединительная муфта для экранированных силовых кабелей с пластмассовой изоляцией» (опубл. 10.10.2015) описывает соединительную муфту для экранированных силовых кабелей с пластмассовой изоляцией, содержащую механический соединитель; слой термоплавкого материала для выравнивания напряженности электрического поля, охватывающий механический соединитель и примыкающие к его концам участки пластмассовой изоляции соединяемых кабелей; заполнитель пустот, охватывающий полупроводящий экран и пластмассовую изоляцию каждого из соединяемых кабелей для выравнивания напряженности электрического поля; экранированную термоусаживаемую трубку, охватывающую слой термоплавкого материала и перекрывающую концевые участки полупроводящих экранов соединяемых кабелей; средство соединения экрана с металлическими экранами соединяемых кабелей; экран, образованный гибкой металлический лентой, намотанной на указанную термоусаживаемую трубку и выступающие из нее участки соединяемых кабелей; и наружную герметизирующую защитную трубку из термоусаживаемого материала, проходящую вдоль соединяемых кабелей, перекрывая участки их наружной поверхности. Заполнитель пустот выполнен из материала с нелинейной вольт-амперной характеристикой на основе оксида цинка, а экранированная термоусаживаемая трубка содержит дополнительный внутренний слой из эластомерного материала. При этом соединительная муфта характеризуется тем, что заполнитель пустот образован лентой из материала с нелинейной вольт-амперной характеристикой на основе оксида цинка, обернутой вокруг среза полупроводящего экрана. Экранированная термоусаживаемая трубка с дополнительным внутренним слоем из эластомерного материала выполнена посредством экструзии. Средство соединения экрана с металлическими экранами соединяемых кабелей выполнено в виде пружинного хомута. В случае использования данной конструкции (применение ленты с  нелинейной вольт-амперной характеристикой) в концевых муфтах не исключает необходимости применения жидкого диэлектрика для заполнения полого изолятора. Также наличие нелинейного материала, хоть и улучшает условия распределения электрического поля, но не дает дополнительных возможностей по диагностике состояния муфты в эксплуатации.
Таким образом, на сегодняшний день не известна муфта, в которой регулирование электрического поля происходило бы не только посредством силиконового стресс-конуса, как в традиционных концевых муфтах, но и с помощью емкостных алюминиевых слоев, расположенных в цилиндрическом теле концевой муфты. Традиционные концевые муфты с жидкостным заполнением полого изолятора имеют в своей конструкции газовую подушку, необходимую для компенсации температурных изменений объема жидкого наполнителя. Именно по этой причине концевые муфты подобных конструкций не могут эксплуатироваться в горизонтальном положении.
Задачей настоящего изобретения является создание такой конструкции концевой муфты, которая обеспечивала бы улучшение ее эксплуатационных характеристик, а также снижение времени и трудоемкости в процессе установки и обслуживания.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является расширение функциональных возможностей муфты, заключающееся в обеспечении возможности эксплуатации при любом угле установки без изменения свойств конструкции и контроля состояния остова.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что концевая муфта согласно предложенному изобретению содержит центральную трубу, установленный на центральной трубе остов с конической проточкой, оребрение на остове, стресс-конус и пружинный узел для фиксации стресс-конуса в конической проточке, обкладки и по меньшей мере один измерительный вывод, причем обкладки выполнены в виде слоев в остове, а по меньшей мере один измерительный вывод соединен по меньшей мере с одной обкладкой.
Остов, или изоляционной остов, представляет собой цилиндрическое тело, тем самым концевую муфту можно назвать абсолютно сухой. Специалисту в данной области техники будет понятно, что под сухой муфтой понимается муфта, в конструкции которой не использованы жидкие диэлектрики. Сухая муфта допускает ее эксплуатацию в любом положении, а также позволяет размещать в ней любые элементы, в частности, емкостные обкладки, о которых более подробно будет сказано далее.
Оребрение может быть выполнено из силиконового материала для обеспечения защиты от атмосферных воздействий и загрязнений. При этом силиконовое оребрение обеспечивает требуемые диэлектрические характеристики всей конструкции, например, разрядное расстояние воздушной части и длину пути утечки по поверхности внешней изоляции.
Помимо силиконового оребрения коническая муфта также содержит силиконовый стресс-конус, который обеспечивает надежную фиксацию кабеля в концевой муфте с помощью пружинного узла, который поджимает силиконовый стресс-конус к конической поверхности изоляционного остова, а именно к конической проточке.
Обкладки, которые выполняют преимущественно из тонкого проводящего материала, например, алюминия, меди, полупроводящей ткани или любых других, намотаны между слоев диэлектрического материала, которые в свою очередь формируют остов.
Измерительный вывод, соединенный с одной обкладкой, обеспечивает постоянный электрический контакт с обкладкой, что позволяет контролировать состояние материала остова концевой муфты при испытаниях и в процессе эксплуатации.
Наличие вышеперечисленных обкладок и измерительного вывода возможно использовать только если остов не является жидким, т.е. когда используется твердотельный остов вместо полого изолятора, который применяется в альтернативных конструкциях концевых муфт с жидкостным заполнением.
Решение поставленной задачи и достижение заявленного технического результата также возможны в частных вариантах исполнения заявленной концевой муфты.
Так, обкладки выполнены из проводящего материала. Остов выполнен из диэлектрического материала, преимущественно из тонкого материала, например, бумаги, синтетического полотна, сетки и др., путем намотки на центральную трубу. Остов может быть пропитан эпоксидным компаундом с последующим отверждением.
Далее изобретение подробно поясняется со ссылками на фигуру, на которой приведен общий вид возможного варианта исполнения концевой муфты.
Заявленная концевая муфта содержит центральную трубу 1, которую выполняют преимущественно из металла. На центральную трубу 1 устанавливают остов 2 из диэлектрического материала. Для этого, в частности, на центральную трубу 1 наматывают диэлектрический материал, например, бумагу, синтетическое полотно, сетку и др., тем самым формируя остов 2, который представляет собой цилиндрическое тело. Благодаря диэлектрическому материалу остов 2 также можно называть изоляционным остовом 2. Специалисту в данной области техники будет очевидно, что диэлектрический материал обладает изоляционными свойствами и поэтому термин «изоляционный» в сочетании с термином «остов» уместен. Остов 2 может подвергаться пропитке составом эпоксидного компаунда с последующим отверждением.
В нижней части остова 2 выполнена коническая проточка 3. На остов 2 нанесено оребрение 4, выполненное преимущественно из силикона и предназначенное для защиты от атмосферных воздействий, загрязнений. Силиконовое оребрение 4 обеспечивает требуемые диэлектрические характеристики всей концевой муфты, такие как разрядное состояние воздушной части и длина пути утечки по поверхности внешней изоляции.
Стресс-конус 5 устанавливается в коническую проточку 3 и выполняется из силиконового материала. Стресс-конус 5 предназначен для регулирования электрического поля вблизи экрана высоковольтного кабеля.
Конструкция концевой муфты имеет пружинный узел 6, который поджимает стресс-конус 5 к конической проточке 3, тем самым создавая необходимое усилие, которое обеспечивает надежное механическое соединение кабеля и концевой муфты, что в свою очередь обеспечивает надежную работу всей концевой муфты при номинальных режимах работы и при возникновении перенапряжений.
При намотке на центральную трубу 1 диэлектрического материала, а по сути остова 2, между слоев диэлектрического материала заложены обкладки 7, или емкостные обкладки, выполненные в виде слоев из проводящего материала, например, алюминия, или меди, или полупроводящей ткани, или любого другого материала, обеспечивающего проводимость. Специалисту в данной области техники будет понятно, что количество, длина и расположение обкладок 7 определяются посредством расчета электростатического поля. Так, например, обкладки 7, выполненные из алюминия, образуют эквипотенциали и формируют требуемую конфигурацию электрического поля с заданными напряженностями в различных рабочих режимах. Концы обкладок 7 расположены таким образом, чтобы повторять форму конической проточки 3.
Измерительный вывод 8 имеет постоянный электрический контакт только с одной обкладкой 7. Измерительный вывод 8 позволяет контролировать состояние концевой муфты при испытаниях и эксплуатации концевой муфты. Специалисту будет понятно, что возможно использование нескольких измерительных проводов 8, каждый из которых соединяется со своей обкладкой 7.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает уникальность конструкции концевой муфты, которая может эксплуатироваться при любом угле установки за счет того, что в конструкции концевой муфты отсутствует полый корпус с размещенным в нем жидким изолятором, а его функцию выполняет остов. При этом остов не имеет пустот, и тем самым в предлагаемой конструкции отсутствует необходимость какого-либо заполнения концевой муфты жидкими диэлектриками. Кроме того, использование твердотельного остова позволяет разместить в нем обкладки, которые не только формируют требуемое электрическое поле внутри остова, но и позволяют контролировать состояние материала остова посредством соединенного к одной из обкладок измерительного вывода. Также ввиду того, что в предлагаемой конструкции кабель не проходит через всю воздушную часть концевой муфты, а подсоединяется к нижней ее части, монтаж концевой муфты сильно упрощается, равно как и снижается трудоемкость монтажных работ.