ВИЛКА КАБЕЛЯ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
HIGH-VOLTAGE CABLE PLUG

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к вилке кабеля высокого напряжения для монтажа на конце кабеля высокого напряжения, в частности, силового кабеля высокого напряжения с рабочим напряжением более чем 72,5 кВ.
Уровень техники
Подобные вилки кабеля высокого напряжения известны, например, из DE 102004054639 А1. Вилка кабеля высокого напряжения содержит изолирующую часть, которая изготавливается, например, из мягкопластичного силикона, наружная поверхность которой по меньшей мере на некоторых участках имеет коническую форму, и которая при соединении штекерного разъема может образовывать электрически плотный контакт с гнездовой частью, изготовленной, например, при помощи литьевых форм, в частности, с коническим участком гнездовой части.
С учетом применения в области высоковольтной техники и в связанных с ней силовых кабелях вилка кабеля высокого напряжения такого типа имеет наружный диаметр более чем 10 см или даже более чем 20 см и массу, равную нескольким килограммам. После установки вилки кабеля высокого напряжения на силовом кабеле при соединении с гнездовой частью и при последующем отсоединении от гнездовой части, например, для проведения технического обслуживания, необходимо обращать внимание на обеспечение соосности вилки кабеля высокого напряжения и гнездовой части, например, с соединительным элементом прибора. При этом следует избегать смещения осей или наклона осей относительно друг друга для того, чтобы надежно исключить толчок металлического конца вилки кабеля высокого напряжения, обращенного к гнездовой части, о гнездовую часть, в частности, о конический участок гнездовой части, поскольку это позволяет сохранить надежность эксплуатации штекерного разъема.
Для того чтобы обеспечить надлежащее соединение и отсоединение, используются вспомогательные средства, например, тали, при помощи которых можно обеспечить направленное осевое соединение. Однако такое соединение частично осуществляется в конструктивных условиях с ограниченными габаритами, например, в узких кабельных колодцах или в каналах зданий, что затрудняет направленное осевое соединение. Кроме того, минимально возможные и допустимые радиусы изгиба кабеля высокого напряжения, соответственно, увеличиваются с увеличением диаметра кабеля, поэтому даже при наличии тяговых систем не при всех условиях можно обеспечить идеальную осесимметричную ориентацию вилки с прикрепленным к ней кабелем высокого напряжения, с одной стороны, и гнездовой части, с другой стороны. Надежный минимальный радиус изгиба кабеля высокого напряжения обычно соответствует двадцатикратному диаметру кабеля, в случае более низкого значения надежность функционирования кабеля может ухудшаться.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения заключается в том, чтобы обеспечить вилку для силового кабеля высокого напряжения, которая может легко соединяться и отсоединяться с гарантией высокой надежности контактирования и эксплуатации и, в частности, позволяет надежно исключить опасность повреждения ответной гнездовой части при соединении и отсоединении.
Эта задача решена при помощи вилки кабеля высокого напряжения, определенной в пункте 1 формулы изобретения. Особые варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
В одном варианте осуществления вилка кабеля высокого напряжения на конце, обращенном к гнездовой части, или вблизи этого конца содержит защитный элемент, который достаточно далеко выступает в радиальном направлении за пределы конца вилки кабеля высокого напряжения, обращенного к гнездовой части, относительно продольной оси вилки кабеля высокого напряжения, чтобы при вводе вилки кабеля высокого напряжения в гнездовую часть, благодаря наличию защитного элемента, предотвращать повреждение вилки кабеля высокого напряжения или гнездовой части. Указанный защитный элемент предпочтительно изготавливается из электроизоляционного и, в частности, из неметаллического материала, при этом его наружная поверхность предпочтительно не имеет кромок. Благодаря защитному элементу при соединении и отсоединении вилки кабеля высокого напряжения и гнездовой части исключается контакт металлического компонента вилки кабеля высокого напряжения, имеющего особенно острые кромки, с гнездовой частью, в частности, с конически формованной внутренней поверхностью гнездовой части. Это позволяет надежно предотвратить, например, возникновение царапин на внутренней поверхности изолирующего материала и/или отложение электропроводных частиц в физическом зазоре между гнездовой частью и изолирующей частью вилки кабеля высокого напряжения. Решение вилки согласно изобретению служит, в частности, для подключения кабеля к электрическому оборудованию, например, для подключения к переключающим устройствам с газовой изоляцией или к масляным трансформаторам.
Защитный элемент предпочтительно изготавливается из материала, который обеспечивает хорошее скольжение по материалу гнездовой части и, в частности, имеет низкий коэффициент трения скольжения и низкий коэффициент сцепления относительно материала гнездовой части.
Защитный элемент предпочтительно должен деформироваться в малой степени и/или от защитного элемента не должны отделяться какие-либо частицы. Пленка скольжения, нанесенная на внутреннюю поверхность гнездовой части, в частности, на коническую внутреннюю поверхность, даже при прижатии защитного элемента к внутренней поверхности предпочтительно не должна смещаться в значительной степени. Желательно, чтобы защитный элемент сохранял свою форму до рабочей температуры по меньшей мере 120°С, при которой должны также сохраняться свойства скольжения защитного элемента по материалу гнездовой части, например, для отсоединения штекерного разъема.
В одном варианте осуществления защитный элемент изготавливается из термопластичной пластмассы. Предпочтительно, чтобы такие пластмассы имели не мягкоэластичную, а твердоэластичную деформируемость и, таким образом, хорошие свойства скольжения по материалу гнездовой части. Исследования показали, что, в частности, пластмасса полиоксиметилен (Polyoxymethylen, РОМ) является особенно пригодной не только с точки зрения ее допустимой тепловой нагрузки и формоустойчивости, но и по ее термическому расширению и в особенности по свойствам скольжения и износостойкости при взаимодействии с гнездовой частью. Кроме того, эта пластмасса не имеет какого-либо химического взаимодействия с пастообразными смазками на силиконовой основе, которые наносятся на внутреннюю поверхность гнездовой части.
В одном варианте осуществления защитный элемент имеет кольцевую форму, при этом его наружная поверхность по меньшей мере на некоторых участках является цилиндрической или конической. В частности, участок, обращенный к гнездовой части и, таким образом, противоположный изолирующей части защитного элемента, может быть закруглен, в то время как противоположный гнездовой части и, таким образом, обращенный к изолирующей части участок защитного элемента может иметь цилиндрическую форму. Благодаря этому, исключается, как механическое повреждение внутренней поверхности гнездовой части, так и нежелательное вытеснение смазки на внутренней поверхности гнездовой части.
В одном варианте осуществления вилка кабеля высокого напряжения содержит контактный элемент, который в соединенном состоянии обеспечивает электрический контакт между проводником кабеля высокого напряжения и контактным элементом гнездовой части. При этом указанный контактный элемент может содержать держатель контакта и по меньшей мере один контактный блок, например, контактный блок, который создает многолинейный контакт с контактным элементом гнездовой части. Контактный элемент может быть расположен вдоль продольной оси вилки кабеля высокого напряжения между изолирующей частью и обращенным к гнездовой части концом вилки кабеля высокого напряжения или между изолирующей частью и концом проводника кабеля высокого напряжения.
В одном варианте осуществления защитный элемент имеет кольцевую форму и содержит буртик на внутренней поверхности. Благодаря этому, защитный элемент можно просто и надежно насадить или надвинуть на контактный элемент с торцевой стороны. Буртик на внутренней поверхности может быть также использован для фиксации защитного элемента на контактном элементе, если контактный элемент имеет соответствующую конструкцию, например, если на внутренней поверхности защитного элемента предусмотрено ребро или соответствующее углубление, выполненное с учетом формы и размеров буртика.
В одном варианте осуществления защитный элемент насаживается с торца в осевом направлении на контактный элемент, в частности, на противоположный изолирующей части конец контактного элемента. Благодаря этому, защитный элемент можно простым способом закреплять на контактном элементе, даже если контактный элемент еще не соединен с кабелем высокого напряжения.
В одном варианте осуществления контактный элемент на противоположном изолирующей части конце или вблизи него содержит на наружной стороне круговую канавку, в которую может быть вставлен защитный элемент. При этом защитный элемент может быть, например, неразъемно закреплен в канавке контактного элемента. Таким образом, защитный элемент закрепляется на вилке кабеля высокого напряжения, в частности, на контактном элементе, без возможности выпадения.
В одном варианте осуществления буртик, который ограничивает канавку в направлении конца контактного элемента, противоположного изолирующей части, сужается в направлении конца контактного элемента, противоположного изолирующей части, и имеет на наружной стороне, в частности, закругленную или коническую форму. Это упрощает насаживание защитного элемента на контактный элемент.
В одном варианте осуществления вилка кабеля высокого напряжения содержит натяжной конус, внутренняя сторона которого обращена к проводнику кабеля высокого напряжения и электрически соединяется с этим проводником, а наружная сторона -обращена к контактному элементу и электрически соединяется с контактным элементом. Натяжной конус может быть расположен, например, на проводнике кабеля высокого напряжения и/или контактный элемент может быть расположен на наружной стороне натяжного конуса. Натяжной конус может быть, например, упруго-эластично деформирован проходящей в продольном направлении предпочтительно несквозной канавкой и при помощи контактного элемента, в частности, при помощи гильзообразного держателя контакта контактного элемента прижат к проводнику кабеля высокого напряжения.
В одном варианте осуществления натяжной конус выступает в направлении конца кабеля высокого напряжения, обращенного к гнездовой части, и, таким образом, противоположного изолирующей части, за контактный элемент. Указанный защитный элемент или другой защитный элемент может также покрывать натяжной конус, в частности, покрывать конец натяжного конуса, обращенный к гнездовой части. Такой защитный элемент может, например, также вставляться в канавку натяжного конуса и, таким образом, просто прикрепляться к вилке кабеля высокого напряжения.
Защитные элементы могут быть также выполнены в виде локального покрытия изолирующим лаком, который полностью или частично покрывает все потенциальные поверхности контактирования контактного кольца и натяжного конуса с гнездовой частью, однако, не затрагивает внутреннюю сторону натяжного конуса, возможные места соединений при сборке натяжного конуса и контактного кольца, а также контактный блок.
В одном варианте осуществления воображаемая линия створа, которая проходит, с одной стороны, через радиальную наружную сторону защитного элемента и, с другой стороны, через металлический конец вилки кабеля высокого напряжения, обращенный к гнездовой части, образует с продольной осью вилки кабеля высокого напряжения угол, превышающий угол конусности изолирующей части вилки кабеля высокого напряжения. Металлический конец вилки кабеля высокого напряжения, обращенный к гнездовой части может быть образован, например, обращенным к гнездовой части концом натяжного конуса, выступающего за контактный элемент.На практике оказалось, что при таком соотношении углов опасность повреждений конической внутренней поверхности гнездовой части, по существу, исключается.
В одном варианте осуществления вилка кабеля высокого напряжения имеет рабочее напряжение более чем 72,5 кВ, в частности, по меньшей мере равное или даже превышающее 170 кВ. Однако даже в случае таких крупногабаритных вилок кабелей высокого напряжения, благодаря наличию защитного элемента согласно изобретению, надежно исключается повреждение вилки кабеля высокого напряжения и, в частности, гнездовой части, при соединении и отсоединении.
Другие достоинства, признаки и детали изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения и в приведенном ниже описании, в котором со ссылками на прилагаемые чертежи подробно показано несколько примеров осуществления. При этом существенные признаки изобретения, указанные в формуле изобретения и в описании, могут быть представлены отдельно или в любой комбинации.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан вид сбоку первого примера осуществления вилки кабеля высокого напряжения согласно изобретению,
на фиг. 2 показан вид сбоку второго примера осуществления, в котором контактный элемент надвинут дальше на натяжной конус,
на фиг. 3 показан вид сбоку контактного элемента,
на фиг. 4 показан вид в продольном разрезе контактного элемента,
на фиг. 5 показан вид в аксонометрии контактного элемента,
на фиг. 6 показан вид сзади защитного элемента, и
на фиг. 7 показан вид в разрезе защитного элемента.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показан вид сбоку фрагмента вилки 1 кабеля высокого напряжения, которая частично, но не полностью вставлена в гнездовую часть 2, показанную в поперечном разрезе. Со стороны вилки 1 кабеля высокого напряжения не показан, в частности, фланцевый колпак, при помощи которого вилка 1 кабеля высокого напряжения может присоединяться к гнездовой части 2 с возможностью отсоединения. Гнездовая часть 2 содержит электрически изолированный и изготовленный, например, из литой пластмассы гнездовой корпус 4, часть которого образует внутренний конус 6. В гнездовом корпусе 4 залит металлический контактный элемент 8, который образует полый цилиндрический паз для ввода контактного элемента 12 вилки 1 кабеля высокого напряжения. Как вилка 1 кабеля высокого напряжения, так и гнездовая часть 2, являются, по существу, симметричными относительно продольной оси 10 или плоскости симметрии, проходящей через продольную ось 10.
Вилка 1 кабеля высокого напряжения содержит изолирующую часть 14, которая устанавливается на конец кабеля 20 высокого напряжения и содержит на части наружной поверхности наружный конус 16, который при полном вводе вилки 1 кабеля высокого напряжения в гнездовую часть 2 и создании электрически плотного контакта упирается во внутренний конус 6 гнездовой части 2. Возможны также варианты осуществления, в которых изолирующая часть 14 вилки 1 кабеля высокого напряжения образует внутренний конус, а гнездовая часть 2 - соответствующий наружный конус.
Вилка 1 кабеля высокого напряжения содержит контактный элемент 12, в свою очередь, содержащий держатель 18 контакта и контактный блок 22, который в данном примере осуществления имеет кольцевую форму и образует в окружном направлении множество точечных или линейных контактных участков для соединения с контактным элементом 8 гнездовой части 2.
При монтаже вилки 1 кабеля высокого напряжения на кабель высокого напряжения изолирующая часть 14 надвигается на изоляцию 24 проводника кабеля 20 высокого напряжения до тех пор, пока на конце изолирующей части 14, обращенном к гнездовой части 2, не будет выступать кабель 20 высокого напряжения с частью изоляции 24 проводника и примыкающим к ней в направлении гнездовой части 2, освобожденным от изоляции 24 концом проводника 26. После этого на изоляцию 24 проводника, выступающую из изолирующей части 14, надвигается поджимной элемент 28. В направлении гнездовой части 2 из поджимного элемента 28 выступает проводник 26, на который надвигается натяжной конус 30 до упора в поджимной элемент 28.
Натяжной конус 30 предпочтительно содержит несколько проходящих в продольном направлении, но не сквозных продольных канавок 32, при помощи которых натяжной конус 30 с его, по существу, цилиндрической внутренней поверхностью может быть приведен в электрическое контактное соединение с проводником 26. На наружной стороне натяжной конус 30 имеет коническую поверхность, на которую может надвигаться гильзообразный контактный элемент 12, на внутренней стороне которого имеется внутренний конус, при необходимости, многоступенчатый, а на конце, отдаленном от поджимного элемента 28, предпочтительно предусмотрен цилиндрический участок. За счет надвигания контактного элемента 12 натяжной конус 30 прижимается к проводнику 26. Расстояние, на которое контактный элемент 12 может быть надвинут в направлении продольной оси 10 на натяжной конус 30, зависит от поперечного сечения проводника 26.
Вилка 1 кабеля высокого напряжения предпочтительно может применяться не только для определенной площади поперечного сечения проводника 26, но и для известной области площадей поперечного сечения и, таким образом, для различных площадей поперечного сечения проводника 26, поэтому контактный элемент 12 может занимать различные осевые позиции на натяжном конусе 30. Так, в примере осуществления, показанном на фиг. 1, позиция контактного элемента 12 находится вблизи конца вилки 1 кабеля высокого напряжения или его натяжного конуса 30. В примере осуществления, представленном на фиг. 2, кабель высокого напряжения 120 содержит проводник 126 с меньшей площадью поперечного сечения, поэтому контактный элемент 12 может быть или даже должен быть надвинут далее на натяжной конус, и, таким образом, расположен дальше от конца натяжного конуса 30, обращенного к гнездовой части 2.
Для того чтобы при вводе вилки 1 кабеля высокого напряжения в гнездовую часть 2 даже при больших диаметрах кабеля 20 высокого напряжения и связанных с ними относительно больших радиусах изгиба, а также с учетом сложности обращения такого кабеля, надежно исключить толчок вилки 1 кабеля высокого напряжения в гнездовую часть 2, в частности, в ее внутренний конус 6, вилка 1 кабеля высокого напряжения вблизи ее конца, обращенного к гнездовой части 2, содержит защитный элемент 40, который достаточно далеко выступает в радиальном направлении относительно продольной оси 10 за конец вилки 1 кабеля высокого напряжения, обращенный к гнездовой части 2.
В показанном примере осуществления защитный элемент 40 имеет кольцевую форму и насажен с торцевой стороны на контактный элемент 12. Особенно надежно можно предотвратить повреждение гнездовой части 2 и/или вилки 1 кабеля высокого напряжения, если линия 34, 134 створа, которая, выходя из металлического конца вилки 1 кабеля высокого напряжения, обращенного к гнездовой части 2, а в представленном примере осуществления - выходя из радиальной наружной кромки натяжного конуса 30 на его конце, обращенном к гнездовой части 2, проходит по касательной к радиальной наружной стороне защитного элемента 40 и образует с продольной осью 10 угол 36, превышающий угол, который наружный конус 16 образует с продольной осью 10.
На фиг. 3 показан вид сбоку контактного элемента 12, на фиг. 4 показан продольный разрез контактного элемента 12, а на фиг. 5 показан вид в аксонометрии контактного элемента 12.
Контактный блок 22 расположен на наружной стороне держателя 18 контакта в предусмотренной там кольцевой канавке 38 и выступает радиально своими контактными кромками 42, образованными множеством расположенных по кругу друг за другом контактных пластин 66, проходящих, по существу, в осевом направлении, за прилегающую к канавке 38 наружную поверхность держателя 18 контакта.
На внутренней стороне держателя 18 контакта, на конце, обращенном к поджимному элементу 28, содержится вначале первый внутренний конус 44, который упрощает насаживание держателя 18 контакта или контактного элемента 12 на натяжной конус 30. Далее держатель 18 контакта содержит на внутренней стороне второй внутренний конус 46, угол при вершине которого согласован с наружным конусным углом натяжного конуса 30, и, в частности, по существу, равен ему. В области второго внутреннего конуса 46 на наружной стороне держателя 18 контакта расположен контактный блок 22.
В направлении конца, обращенного к гнездовой части 2, держатель 18 контакта на внутренней стороне содержит, по существу, цилиндрический участок 48, в области которого на наружной стороне держателя 18 контакта расположен защитный элемент 40. При этом на наружной стороне держателя 18 контакта предусмотрена круговая канавка 50, в которую вкладывается или может вставляться защитный элемент 40. В направлении осевого конца держателя 18 контакта канавка 50 ограничена фланцевым буртиком 52, который в направлении конца контактного элемента 12 или держателя 18 контакта, обращенного к гнездовой части 2, имеет сужение, в частности, в показанном примере осуществления - конусообразное сужение.
На фиг. 6 показан вид сзади защитного элемента 40, а на фиг. 7 - вид в разрезе защитного элемент 40. В показанном примере осуществления защитный элемент 40 изготовлен из термопластичной пластмассы, предпочтительно - из полиоксиметилена (Polyoxymethylen, РОМ). Кольцевой защитный элемент 40 содержит на наружной поверхности цилиндрический участок 54 и примыкающий к нему закругленный участок 56. В области цилиндрического участка 54 на наружной стороне защитный элемент на внутренней стороне содержит коническую поверхность 58, угол 60 конусности которой составляет между 3 и 12°, в частности, между 5 и 8°, а в показанном примере осуществления - примерно 6,5°. При этом угол 60 конусности может, по существу, совпадать с наружным конусом, образованным на торцевой стороне буртиком 52 держателя 18 контакта.
На внутренней поверхности защитный элемент 40 содержит буртик 62 с предпочтительно прямоугольным контуром, при помощи которого защитный элемент 40 может неподвижно закрепляться в канавке 50 держателя 18 контакта. При этом предпочтительно, чтобы на внутренней стороне к конусной поверхности 58 примыкал, по существу, цилиндрический участок 64, который граничит с буртиком 62.
В показанном примере осуществления наружный диаметр защитного элемента 40 составляет примерно 100 мм, а вилка 1 кабеля высокого напряжения предназначена для рабочего напряжения более чем 170 кВ.