NL1001759C2

NL1001759C2 - Cable joint.

Info

Publication number: NL1001759C2
Application number: NL1001759A
Authority: NL
Inventors: Patrick De Winne
Original assignee: Raychem Sa Nv
Priority date: 1994-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 1997-07-25
Also published as: GB2295501A; GB9523013D0; GB9423998D0; GB2295501B; BE1009865A3; NL1001759A1

Description

KABELVQEGCABLE VQEG

Deze uitvinding heeft betrekking op hoogspanningskabelvoegen tussen drie-kernige kabels.This invention relates to high voltage cable joints between three core cables.

5 De uitvinding heeft algemeen betrekking op het verbinden van elektrische spanningskabels voor een 17,5 kV systeemspanning, maar deze is ook geschikt voor lagere spanningen, zoals 15 kV of 10 kV en ook voor hogere spanningen, zoals 24 kV. Een voordelige toepassing betreft het verbinden van papier-geïso-leerde, lood-beklede kabels, maar de uitvinding is ook geschikt voor het vormen 10 van een overgangsverbinding van een papieren kabel naar een polymere kabel.The invention generally relates to the connection of electrical voltage cables for a 17.5 kV system voltage, but it is also suitable for lower voltages, such as 15 kV or 10 kV, and also for higher voltages, such as 24 kV. An advantageous application concerns the connection of paper-insulated lead-coated cables, but the invention is also suitable for forming a transition connection from a paper cable to a polymeric cable.

In bekende voegen voor dergelijke kabels maakt men gebruik van warmte-krimpbare polymere technieken en geschikte kits zijn verkrijgbaar van Raychem, waarin één of meer herstelbare moffen met geschikte elektrische eigenschappen door warmte op hun plaats rondom de kabel worden gekrompen. Een andere 1 5 technologie is het gebruik van olie als isolatiemedium, waarbij de olie bij een verhoogde temperatuur in een stijve cilindrische metaalbus wordt geschonken waarbij met eindfittingen de samengevoegde geleiders en afdichtingen op de kabels worden omsloten. De bus kan worden geleverd met een inwendige isolatie die dunner is dan de buswand. De eindfittingen kunnen zijn gemaakt van metaal of 20 naar keuze kan men polymere warmtekrimpbare vormdelen toepassen. De kabel- geleiders worden vrijgemaakt, verbindingselementen, zoals krimpdelen, aangebracht en elke kern wordt dan individueel opnieuw geïsoleerd. Een isolerend kernspreid-stuk kan worden toegepast om de kernen in het gebied van de geïsoleerde verbin-dingsorganen fysisch te scheiden.Known joints for such cables utilize heat-shrinkable polymeric techniques and suitable kits are available from Raychem, in which one or more recoverable sleeves with suitable electrical properties are heat-shrunk in place around the cable. Another technology is the use of oil as an insulating medium, where the oil is poured into a rigid cylindrical metal canister at an elevated temperature, enclosing the joined conductors and seals on the cables with end fittings. The can is supplied with an internal insulation that is thinner than the can wall. The end fittings can be made of metal or optionally polymeric heat-shrinkable moldings can be used. The cable guides are released, connecting elements, such as crimp parts, are applied and each core is then individually insulated again. An insulating core spreader can be used to physically separate the cores in the region of the insulated connectors.

25 Het is in sommige toepassingen echter niet mogelijk of niet gewenst gebruik te maken van warmtekrimptechnologie. Het olie/metaalbus-type verbinding heeft echter de volgende nadelen: het betrekkelijk hoge gewicht van de metalen bus; het feit dat het metaal corrosie kan vertonen wanneer de verbinding in de grond wordt ingegraven; het feit dat de olie moet worden verhit alvorens deze schenkbaar wordt 30 en het inherente gevaar van het moeten werken met hete olie.However, it is not possible or desirable in some applications to use heat shrink technology. However, the oil / metal can type connection has the following drawbacks: the relatively high weight of the metal can; the fact that the metal can show corrosion when the joint is buried in the ground; the fact that the oil must be heated before it becomes pourable and the inherent danger of having to work with hot oil.

GB-A-226971 2, GB-A-358188, US-A-3845235 en US-A-3996081 beschrijven elektrische kabelvoegen, maar elk is alleen geschikt voor het omsluiten binnen een stijf buitenisolatie-orgaan van een voeg tussen kabels die een enkele kern hebben. Hoewel elke kern van een drie-kernige kabel in theorie afzonderlijk op de 35 wijze als beschreven in deze publikatie zou kunnen worden omsloten, zou de resulterende voeg ingewikkeld, omvangrijk en zeer tijdrovend te produceren zijn.GB-A-226971 2, GB-A-358188, US-A-3845235 and US-A-3996081 describe electrical cable joints, but each is only suitable for enclosing a joint between cables within a rigid outer insulating member that provides a single core. While each core of a three core cable could theoretically be enclosed separately in the manner described in this publication, the resulting joint would be complicated, bulky and very time consuming to produce.

»0 , /59..»0, / 59 ..

22

Een dergelijke drie-kernige kabelvoeg wordt beschreven in GB-A-881866. GB-A-1387366 beschrijft een één-kernige kabelvoeg waarin de samengevoegde geleiders binnen een buisvormig isolatie-orgaan zijn opgesteld dat zelf is opgesteld binnen een isolerende verbinding die aanwezig is binnen een buitenmetaalkast die radiaal 5 op afstand daarvan staat.Such a three core cable joint is described in GB-A-881866. GB-A-1387366 discloses a single core cable joint in which the joined conductors are arranged within a tubular insulating member itself arranged within an insulating joint contained within an outer metal box radially spaced therefrom.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding te voorzien in een vereenvoudigde hoogspanningsvoeg waarmee tenminste sommige van de nadelen als boven vermeld voor bekende voegen worden overwonnen of tenminste verminderd.It is an object of the present invention to provide a simplified high voltage joint that overcomes or at least mitigates at least some of the disadvantages noted above for known joints.

Aldus wordt in één aspect van de onderhavige uitvinding voorzien in een 10 hoogspanningskabelvoeg tussen twee kabels, waarvan elk drie kernen heeft, waarbij achtereenvolgende lagen van elke kabel worden afgestript, de geleiders van één kabel worden verbonden met respectieve geleiders van de andere kabels, elke geleiderverbinding individueel wordt geïsoleerd, de kernen van elkaar worden gescheiden door een isolerende afstandhouderopstelling, de verbonden kernen 1 5 worden omringd door, en zijwaarts op afstand gehouden van, een stijf betrekkelijk dik isolerend buisvormig orgaan, het isolerende buisvormige orgaan wordt gelast aan elke kabel, het gebied aanwezig binnen het isolerende buisvormige orgaan en dat de verbonden geleiders omringt nagenoeg geheel wordt opgevuld met een schenkbaar isolatiemedium, en waarbij de voeg omvat een elektrisch geleidende 20 betrekkelijk dunne laag die volledig rondom het daartegenaan liggende stijve isolerende buisvormige orgaan nagenoeg langs zijn gehele lengte is opgesteld en die elektrisch met de geleidende aardmantel of het scherm van elke kabel is verbonden, waardoor afscherming van de voeg wordt geleverd.Thus, in one aspect of the present invention, a high voltage cable joint is provided between two cables, each of which has three cores, stripping successive layers of each cable, connecting the conductors of one cable to respective conductors of the other cables, each conductor connection is insulated individually, the cores are separated from each other by an insulating spacer arrangement, the connected cores are surrounded by, and spaced laterally from, a rigid relatively thick insulating tubular member, the insulating tubular member is welded to each cable, the region contained within the insulating tubular member and surrounding the joined conductors is filled almost entirely with a pourable insulating medium, and the joint comprising an electrically conductive relatively thin layer completely circumferentially surrounding the adjacent rigid insulating tubular member the entire length and electrically connected to the conductive earth jacket or screen of each cable, providing shielding of the joint.

Aldus heeft het isolerende buisvormige orgaan een grotere wanddikte dan de 25 dikte van de geleidende laag en levert het isolerende orgaan bij voorkeur een structureel harde behuizing rondom het voeggebied.Thus, the insulating tubular member has a greater wall thickness than the thickness of the conductive layer and the insulating member preferably provides a structurally hard housing around the joint area.

Een voeg volgens de onderhavige uitvinding geeft aldus de mogelijkheid dat een enkel stijf isolerend buisvormig orgaan alle kernen van de voeg omsluit, waardoor de kosten, de ingewikkeldheid en omvang ervan worden verminderd. De 30 kernen worden niet alleen individueel geïsoleerd, maar ook tevens gescheiden door de afstandhouderopstelling, welke één of meer algemeen spaakvormige afstand-houders kan omvatten voor het versterken van de elektrische isolatie daartussen. Verder kan het buisvormige orgaan zelf een harde omhulling leveren voor mechanische bescherming van de voeg, waardoor aldus de noodzaak van elke 1 Λ / r q 9 * v V·' W' * 3 extra structuur vervalt. Elektrische continuïteit over de voeg, voor aardstromen of elektromagnetische afscherming, kan dan geschikt worden geleverd door een geleidende component die direct op het buitenoppervlak van het buisvormige orgaan wordt gemonteerd, waardoor aldus de omvang wordt verminderd. Men 5 verkrijgt aldus een eenvoudige en goedkope voegconstructie.A joint according to the present invention thus allows a single rigid insulating tubular member to enclose all the cores of the joint, thereby reducing its cost, complexity and size. The cores are not only individually insulated, but also separated by the spacer arrangement, which may include one or more generally spoke-shaped spacers to enhance the electrical insulation therebetween. Furthermore, the tubular member itself can provide a hard shell for mechanical joint protection, thus eliminating the need for any additional 1 Λ / r q 9 * v V · 'W' * 3 structure. Electrical continuity across the joint, for ground currents or electromagnetic shielding, can then be conveniently provided by a conductive component mounted directly on the outer surface of the tubular member, thus reducing its size. A simple and inexpensive joint construction is thus obtained.

Het stijve buisvormige isolerende orgaan kan b.v. worden gevormd geëxtru-deerd als een buis of het kan worden gevormd in een buisvormige vorm gedurende de constructie van de voeg, b.v. zoals door sluiting van twee halve hulzen rondom de voeg. De wanddikte van het orgaan langs tenminste een deel en bij voorkeur 10 langs de gehele lengte daarvan is tenminste 5 mm en ligt binnen het traject van 3 mm tot 10 mm.The rigid tubular insulating member can e.g. can be molded extruded as a tube or it can be molded in a tubular shape during the construction of the joint, e.g. such as by closing two half sleeves around the joint. The wall thickness of the member along at least a portion and preferably along its entire length is at least 5mm and is in the range of 3mm to 10mm.

Het isolerende orgaan wordt geschikt gevormd van polymeer materiaal, bij voorkeur polyethyleen, maar men kan ook PVC, acrylpolymeer of een ander geschikt polymeer toepassen.The insulating member is suitably formed of polymeric material, preferably polyethylene, but PVC, acrylic polymer or other suitable polymer may also be used.

15 Het voordeel van het stijve buisvormige orgaan, dat elektrisch isolerend is en bij voorkeur een wanddikte van meer dan 5 mm heeft, is dat het functioneel een deel kan vormen van de primaire isolatie van de voeg, d.w.z. het kan de isolatie tussen de fasen (van een kabelvoeg in een drie-fasen elektrisch voedingssysteem) en de aardafscherming van de voeg leveren. De voeg heeft een elektrisch geleiden 20 de laag die volledig rondom de buitenkant van het isolerende orgaan is opgesteld en elektrisch is verbonden met de geleidende aardingsmantel of het scherm van elke kabel, waardoor continuïteit over de voeg wordt geleverd. Deze laag, het voegaar-dingsscherm, kan worden geleverd in de vorm van een metaalgaas, b.v. van koper, dat rondom het buisvormige orgaan wordt gewikkeld of het kan anderszins worden 25 aangebracht door bij voorbeeld metaalversproeiing of extrusie in de vorm van een geleidende bekleding op het buisvormige orgaan gedurende of na de fabricage daarvan.The advantage of the rigid tubular member, which is electrically insulating and preferably has a wall thickness of more than 5 mm, is that it can functionally form part of the primary insulation of the joint, ie it can provide insulation between the phases ( cable joint in a three-phase electrical supply system) and provide the earth shield of the joint. The joint has an electrically conductive layer completely disposed around the outside of the insulating member and electrically connected to the conductive grounding sheath or shield of each cable, providing continuity across the joint. This layer, the joining screen, can be supplied in the form of a metal mesh, e.g. of copper, which is wrapped around the tubular member or it may be otherwise applied by, for example, metal spray or extrusion in the form of a conductive coating on the tubular member during or after its manufacture.

Een verder voordeel van het stijve buisvormige orgaan, dat elektrisch isolerend is, indien dat in de kernen van de kabels binnen de voeg niet centraal zijn 30 gelokaliseerd, hetzij in het begin of later gedurende de werkzaamheid van de voeg, een vermindering in hun afstand van het buisvormige orgaan of zelfs contact daarmee minder waarschijnlijk zal resulteren in elektrische doorslag dan het geval zou zijn bij een metalen bus of een andere metaallaag die direct rondom de verbindingen is voorzien.A further advantage of the rigid tubular member, which is electrically insulating, if in the cores of the cables within the joint are not centrally located, either in the beginning or later during the activity of the joint, a reduction in their distance of the tubular member or even contact with it is less likely to result in electrical breakdown than would be the case with a metal sleeve or other metal layer provided directly around the joints.

i v v · / i 9 .i v v / i 9.

44

Het zal ook duidelijk zijn dat een isolerend buisvormig orgaan niet vatbaar is voor corrosie-effecten door zuren of zouten in de grond en men kan algemeen verwachten dat dit significante gewichtsbesparingen biedt met betrekking tot een metalen orgaan dat anderszins equivalent is, b.v. in structurele stijfheid.It will also be appreciated that an insulating tubular member is not prone to corrosion effects from acids or salts in the soil and it can be generally expected to provide significant weight savings with respect to a metal member that is otherwise equivalent, e.g. in structural stiffness.

5 De individuele isolatie van de geleiders kan worden geleverd door moffen met een omwentelende werking, als beschreven in het Europese octrooi nr. 0.210.807 en als verkocht onder het Raychem handelsmerk RAYVOLVE of door andere koud-aangebrachte moffen of door warmtekrimpbare moffen.The individual insulation of the conductors may be provided by revolving sleeves as described in European Patent No. 0.210.807 and as sold under the Raychem trademark RAYVOLVE or by other cold applied sleeves or by heat shrinkable sleeves.

Bij voorkeur is de isolerende vulstof een koude vulstof, d.w.z. één die bij 10 omgevingstemperatuur schenkbaar is. Een geschikt isolerend vulstofmedium omvat (a) een plantaardige olie en een verenigbare hars, met ongeveer 40 tot 100ge-wichtsdelen van de olie en 60 tot 0 gewichtsdelen van de hars; (b) een latex zodanig gekozen dat deze in staat is een gel met het olie/harsmengsel te vormen; (c) een droogmiddel, aanwezig in een voldoende hoeveelheid om water uit de latex 1 5 bij mengen daarmee te absorberen en (d) een inerte vulstof aanwezig in een hoeveelheid van 0 tot 75 gew.% van de totale samenstelling. Onder "hars" verstaat men hierin houthars (kolofonium), gemodificeerde houthars, houtharsderi-vaten, koolwaterstofharsen, terpeenharsen en bitumen. Dergelijke samenstellingen vormen het onderwerp van de Britse octrooiaanvrage nr. 9400079.1, waarvan het 20 onderwerp nu te vinden is in Internationale octrooiaanvrage nr. PCT/GB94/02763, waarvan de gehele inhoud hierin als referentie wordt opgenomen.Preferably, the insulating filler is a cold filler, i.e., one which is pourable at ambient temperature. A suitable insulating filler medium comprises (a) a vegetable oil and a compatible resin, with about 40 to 100 parts by weight of the oil and 60 to 0 parts by weight of the resin; (b) a latex selected to form a gel with the oil / resin mixture; (c) a desiccant present in an amount sufficient to absorb water from the latex when mixed therewith and (d) an inert filler present in an amount of 0 to 75% by weight of the total composition. By "resin" is meant herein wood resin (rosin), modified wood resin, wood resin derivatives, hydrocarbon resins, terpene resins and bitumen. Such compositions are the subject of British Patent Application No. 9400079.1, the subject of which is now found in International Patent Application No. PCT / GB94 / 02763, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

Wanneer de kabel een afgeschermde kabel is, is het noodzakelijk de afscherming over de voeg te handhaven en men kan dit geschikt bereiken door een geleidende laag die volledig rondom het isolatie-orgaan wordt aangebracht.When the cable is a shielded cable, it is necessary to maintain the shield over the joint and this can be conveniently achieved by a conductive layer which is completely applied around the insulating member.

25 De voeg wordt bij voorkeur bedekt door een buitenmof van isolerend materiaal, welke het stijve isolerende orgaan en de geleidende laag omsluit en die wordt afgedicht op elke kabel. Deze buitenmof kan een warmteherstelbare polymere mof zijn of kan een koud-aangebrachte mof zijn.The joint is preferably covered by an outer sleeve of insulating material enclosing the rigid insulating member and the conductive layer and which is sealed on each cable. This outer sleeve can be a heat-recoverable polymeric sleeve or can be a cold-applied sleeve.

De voeg van de uitvinding kan tussen meer dan twee kabels aanwezig zijn.The joint of the invention may be between more than two cables.

30 De kabels kunnen meer dan drie kernen bevatten.30 The cables can contain more than three cores.

Een hoogspanningsvoeg volgens de onderhavige uitvinding wordt nu bij wijze van voorbeeld beschreven onder verwijzing naar de bijgaande tekening, die een 17,5 kV drie-kernige papieren kabel afgeschermde voeg in dwarsdoorsnede-zijaanzicht toont.A high voltage joint according to the present invention is now described by way of example with reference to the accompanying drawing, which shows a 17.5 kV three core paper cable shielded joint in cross-sectional side view.

·; v ·, 7 i< o.·; v ·, 7 i <o.

55

Wanneer men naar de tekening verwijst, dan omvat elke kabel drie geïsoleerde kabelkernen 1 (waarvan er slechts twee te zien zijn) die zich buiten een metalen kabelhuls 2 uitstrekken die binnen een kabelmantel of bus 3 aanwezig is. De geleiders van de kernen 1 van de twee kabels zijn elektrisch en mechanisch met 5 elkaar verbonden door schroefverbindingsorganen 4 die zijn omsloten in een holte-vullende mastik 5 en bedekt door een isolerende RAYVOLVE mof 6. De samengevoegde en geïsoleerde kernen 1 worden aan elke kant van de verbindingsorganen 4 gescheiden door een drie-weg isolerend kernspreidstuk 7.When referring to the drawing, each cable comprises three insulated cable cores 1 (only two of which can be seen) extending outside a metal cable sleeve 2 contained within a cable sheath or sleeve 3. The conductors of the cores 1 of the two cables are electrically and mechanically connected to each other by screw connectors 4 enclosed in a cavity-filling mastic 5 and covered by an insulating RAYVOLVE sleeve 6. The joined and insulated cores 1 are on each side separated from the connectors 4 by a three-way insulating core spreader 7.

Het voeggebied is omsloten binnen een 7 mm dikke stijve polyethyleen 10 cilindrische buis 11 die een sluitfitting 9 aan elk uiteinde heeft waardoor de diameter wordt verminderd en die bij 12 aan de kabelhuls 2 aan elke kant is gelast onder vorming van een voegomhulling. De sluitingen 9 hebben een daardoorheen gaande poort 10 en de buis 11 is daardoorheen gevuld met een koud schenkbaar isolatiemateriaal 8 die alle tussenruimtes tussen en rondom de samengevoegde 15 kernen 1 en de spreidstukken 7 bezet. De isolatie en afdichting van het voeggebied wordt aldus voltooid.The joint area is enclosed within a 7mm thick rigid polyethylene 10 cylindrical tube 11 which has a closure fitting 9 at each end which reduces diameter and is welded at 12 to the cable sleeve 2 to form a joint jacket. The closures 9 have a port 10 passing therethrough and the tube 11 is filled therewith with a cold pourable insulating material 8 which occupies all the interspaces between and around the joined cores 1 and the spreader pieces 7. The insulation and sealing of the joint area is thus completed.

Een aardscherm in de vorm van een vertind kopergaas 14 is rondom de buis 1, sluitingen 9 voorzien en strekt zich over de voeg uit. Een aardcontinuïteits-geleider 15 strekt zich over de voeg in elektrische verbinding met de metalen 20 kabelhuls 2 aan elke kant uit. Het vlechtsel 14 en de geleider 15 zijn aan de kabelhulzen 2 bevestigd door rolveren 13 om te zorgen voor een goede aardverbin-ding. Tenslotte wordt een polymere warmteherstelbare buitenste beschermmof 16 op zijn een plaats gekrompen waardoor deze van de kabelmantel 3 aan één kant van de voeg naar de mantel 3 aan de andere kant uitstrekt.An earth shield in the form of a tinned copper mesh 14 is provided around the tube 1, closings 9 and extends over the joint. An earth continuity conductor 15 extends over the joint in electrical connection with the metal cable sleeve 2 on each side. The braid 14 and the conductor 15 are attached to the cable sleeves 2 by coil springs 13 to ensure a good earth connection. Finally, a polymeric heat-recoverable outer protective sleeve 16 is crimped into place, extending from the cable jacket 3 on one side of the joint to the jacket 3 on the other.

1 «·· . / *) .1 «··. / *).

Claims

1. High voltage cable joint between two cables, each of which has three cores, stripping successive layers of each cable, connecting the conductors of one cable to respective conductors of the other cables, isolating each conductor connection, separating the cores from each other by an insulating spacer arrangement, the joined cores are surrounded by, and laterally spaced from, a rigid relatively thick insulating tubular member, the insulating tubular member is welded to each cable, the area contained within the insulating tubular member, and that the joined surrounding conductors is filled almost entirely with a pourable insulating medium, and the joint comprising an electrically conductive relatively thin layer disposed completely around the opposed rigid insulating tubular member substantially along its entire length and electrically with the conductive mantle whether the shield of each cable is connected, providing shielding of the joint.

Cable joint according to claim 1, characterized in that the insulating filler medium is poured into the connecting region at near ambient temperature.

Cable joint according to any one of the preceding claims, characterized in that the rigid insulating tubular member has a wall thickness of at least 3 mm along at least a part and preferably the total length.

Cable joint according to any one of the preceding claims, characterized in that the rigid insulating member comprises a cylinder of substantially uniform diameter and the joint comprises two end fittings which have sealing and reduced diameter on respective ends of the cylinder so that they act sealingly. on respective parts of the cables.

Cable joint according to claim 4, characterized in that each end fitting has an aperture therethrough for receiving the filling material and / or for expelling air around the connection.

Cable joint according to claim 4 or 5, characterized in that the end fittings are made of electrically insulating material.

Cable joint according to any one of claims 4-6, characterized in that the end fittings are rigid or optionally repaired in place by being attached thereto; c c <’r v; supply of heat.

Cable joint according to any of the preceding claims, comprising an insulating layer protective outer sleeve enclosing and sealing the rigid insulating member on each cable.

Cable joint according to any one of the preceding claims, characterized in that the insulating filler medium comprises (a) a vegetable oil and a compatible resin comprising about 40 to 100 parts by weight of the oil and 60 to 0 parts by weight of the resin; (b) a latex selected to form a gel with the oil / resin mixture; (c) a desiccant, present in an amount sufficient to absorb water from the latex when mixed therewith, and (d) an inert filler present in an amount of 0 to 75% by weight of the total composition. j; ) * Q I - .V ** c