CN106711629A - 一种管型母线连接终端及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管型母线连接终端及其安装方法，所述连接终端包括安装在电力设备内的插座和安装在管型母线上的插头。其安装方法包括以下步骤：将触指安装在固定于插座本体内的插座导体中，再将插座安装在电力设备内部；将管型母线的端部按照预定的剥切尺寸剥出导体、绝缘层、绝缘屏蔽层和金属屏蔽层，依次将插头的支撑壳体、弹簧组和橡胶件套装在管型母线上，再将连接有管型母线的插头整体***安装在插座内并使管型母线的导体与插座导体中的触指直接接触，最后通过第一紧固件将插头与插座固定连接。本发明既满足了电能的输送要求，也起到了设备的绝缘与密封作用，使得管型母线与电力设备的连接成为可能，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备与管型母线相互连接的连接终端技术领域，更具体地讲，涉及一种涉及管型母线与开关、变压器等电力设备相连接时所用的连接终端及其安装方法。
背景技术
管型母线技术起源于德国，因其具有大电流、低损耗、高机械强度、良好的绝缘、适用范围广等显而易见的优点，近年来在世界各地得到了快速的发展。管型母线实质就是利用铜管或铝合金管作为导体且外敷绝缘的一种母线产品，在国外被称之为“管形电缆”。目前在国内，国家还没有具体详细的产品标准，各个企业均执行自己的企业标准，国内生产管形绝缘母线的公司均有自己的命名方式和规格型号，如管形屏蔽绝缘母线、交联聚乙烯管形母线、绝缘铜管母线等等。
近年来，随着国民经济的发展，企业和居民的用电量有了大幅的上升，110kV、220kV电压等级变电站不断建成，主变容量不断增大致使主变低压侧母线的额定电流也不断增加。工程中通常采用矩形排母线连接主变低压侧出线端与配电设备，大电流回路则采用多片矩形排母线来实现。然而矩形排母线随着导体片数的增加，集肤效应系数加大、单位截面的有效载流量下降、附加损耗增大且散热条件变差。大电流回路在导体周围产生强大的交变磁场，周围的钢构件将由于涡流和磁滞损耗而发热；对于由钢构件组成的闭合回路也会因感应产生环流而发热。钢构件中的损耗和发热随着母线电流的增加将会急剧增大，这将危及变电站的安全运行和供电的可靠性。显然，随着主变容量的不断增大，矩形排母线在技术和结构上都很难再能满足母线发热和短路电动力的要求。
为了解决这个问题，利用铜管、铝管或铜包铝合金管作为通流导体，同时在管形导体外表包覆绝缘材料的绝缘管型母线作为替代传统矩形排母线的一种优选方案应运而生，而管型母线与开关、变压器等电力设备相连接时所用的连接终端也变得非常重要。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种涉及管型母线与开关、变压器等电力设备相连接时所用的连接终端及其安装方法。
本发明的一方面提供了一种管型母线连接终端，所述连接终端包括安装在电力设备内的插座和安装在管型母线上的插头，
所述插座包括插座本体、插座导体和触指，插座本体具有中空的锥形内腔并且插座本体的上端形成有小端安装口且下端形成有大端***口；插座导体具有半封闭的柱形内腔并且插座导体的一端为封闭端且另一端为开放端，插座导体的封闭端伸出插座本体的上端且开放端位于插座本体中；触指通过位于所述插座导体的柱形内腔表面上的安装槽安装在插座导体中；
所述插头包括橡胶件、弹簧组和支撑壳体，橡胶件具有锥形结构并且橡胶件能够通过所述大端***口***至所述插座本体的锥形内腔中，橡胶件具有中空的第一台阶状内腔并且所述第一台阶状内腔包括上端的第一小径通孔和下端的第一大径通孔，橡胶件的下端还设置有位于所述第一大径通孔外侧的环形槽；所述支撑壳体具有中空的第二台阶状内腔并且所述第二台阶状内腔包括上端的第二大径通孔和下端的第二小径通孔，支撑壳体的外表面还设置有固定部并且支撑壳体通过第一紧固件和所述固定部连接在插座本体的下端并固定所述橡胶件；所述弹簧组包括弹簧垫圈和弹簧并且弹簧垫圈过盈装配在弹簧的一端，弹簧组的装配有弹簧垫圈的一侧套装在环形槽上并且弹簧垫圈与橡胶件直接接触，弹簧组的未装配有弹簧垫圈的一侧放置在所述第二台阶状内腔的台阶上，所述弹簧组以压缩状态安装在橡胶件与支撑壳体之间。
根据本发明管型母线连接终端的一个实施例，所述插座还包括密封组件，所述插座本体的下端面上设置有用于安装所述密封组件的环形凹槽。
根据本发明管型母线连接终端的一个实施例，所述插座本体的下端面上还埋设有与所述第一紧固件配合的螺纹嵌套件，所述第一紧固件穿过支撑壳体的固定部并连接到所述螺纹嵌套件中实现所述插座与插头之间的固定连接。
根据本发明管型母线连接终端的一个实施例，所述插座导体的封闭端与插座本体的上端面之间形成有第一台阶；所述插座导体的开放端连接有高压屏蔽件，所述高压屏蔽件埋设在插座本体中并且从插座导体的开放端端面沿着插座本体的锥形内腔的轴线方向延伸至少8mm。
根据本发明管型母线连接终端的一个实施例，所述橡胶件包括外侧的绝缘橡胶和内侧的半导电橡胶，其中，所述半导电橡胶起始于第一台阶状内腔的台阶并沿着第一小径通孔的轴线方向延伸不小于10mm的距离之后以喇叭状埋设在绝缘橡胶内。
根据本发明管型母线连接终端的一个实施例，所述插头还包括密封垫，所述密封垫套装在第一紧固件上并且安装在支撑壳体与插座本体之间。
本发明的另一方面提供了上述管型母线连接终端的安装方法，所述安装方法包括以下步骤：
将触指安装在固定于插座本体内的插座导体中，再将插座安装在电力设备内部；
将管型母线的端部按照预定的剥切尺寸剥出导体、绝缘层、绝缘屏蔽层和金属屏蔽层，依次将插头的支撑壳体、弹簧组和橡胶件套装在管型母线上，再将连接有管型母线的插头整体***安装在插座内并使管型母线的导体与插座导体中的触指直接接触，最后通过第一紧固件将插头与插座固定连接。
根据本发明管型母线连接终端的安装方法的一个实施例，采用接地线将所述管型母线的金属屏蔽层与电力设备的地电位可靠连接。
根据本发明管型母线连接终端的安装方法的一个实施例，所述绝缘层平滑过渡至所述绝缘屏蔽层，所述绝缘屏蔽层与金属屏蔽层之间设置有缠绕台阶。
根据本发明管型母线连接终端的安装方法的一个实施例，所述橡胶件包括外侧的绝缘橡胶和内侧的半导电橡胶，其中，所述半导电橡胶起始于第一台阶状内腔的台阶并沿着第一小径通孔的轴线方向延伸不小于10mm的距离之后以喇叭状埋设在绝缘橡胶内；所述绝缘层与绝缘屏蔽层之间的连接处位于半导电橡胶的范围内并且所述绝缘屏蔽层与半导电橡胶通过过盈装配可靠接触。
本发明提供的管型母线连接终端及其安装方法既满足了电能的输送要求，也起到了设备的绝缘与密封作用，使得管型母线与电力设备的连接成为可能，具有很好的应用前景和推广潜力。
附图说明
图1示出了根据本发明示例性实施例的管型母线连接终端中插座的结构示意图。
图2示出了根据本发明示例性实施例的管型母线连接终端中插头的橡胶件的结构示意图。
图3示出了根据本发明示例性实施例的管型母线连接终端中插头的弹簧组的结构示意图。
图4示出了根据本发明示例性实施例的管型母线连接终端中插头的支撑壳体的结构示意图。
图5A示出了管型母线的截面结构示意图，图5B示出了管型母线剥切及接地线安装的结构示意图。
图6示出了根据本发明示例性实施例的管型母线连接终端与管型母线连接后的结构示意图。
附图标记说明：
1-插座、10-插座本体、101-锥形内腔、102-环形凹槽、103-螺纹嵌套件、11-插座导体、111-柱形内腔、112-安装槽、12-触指、13-密封组件、14-高压屏蔽件、15-第一台阶；
2-插头、20-橡胶件、201-第一小径通孔、202-第一大径通孔、203-第一台阶状内腔的台阶、204-环形槽、205-绝缘橡胶、206-半导电橡胶、21-弹簧组、211-弹簧垫圈、212-弹簧、22-支撑壳体、221-第二大径通孔、222-第二小径通孔、223-第二台阶状内腔的台阶、224-固定部、23-第一紧固件、24-密封垫；
3-管型母线、30-导体、31-导体屏蔽层、32-绝缘层、33-绝缘屏蔽层、34-金属屏蔽层、35-外护套、36-缠绕台阶、37-接地线、38-平滑过渡部。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
下面将先对本发明管型母线连接终端的结构和原理进行详细的说明。
根据本发明的示例性实施例，所述管型母线连接终端包括安装在电力设备内的插座1和安装在管型母线上的插头2，插座1和插头2配合实现管型母线3与电力设备之间的连接。
图1示出了根据本发明示例性实施例的管型母线连接终端中插座的结构示意图。
如图1所示，插座1包括插座本体10、插座导体11和触指12，插座本体10具有中空的锥形内腔101并且插座本体10的上端形成有小端安装口且下端形成有大端***口。由此，可以通过大端***口***插头2。其中，插座本体10由环氧树脂或增强尼龙等高分子材料制成，插座导体11由铜或铝等金属材料制成且其作用是起到导通电流或连接电压，触指12由镀银铜等材质制成且其作用是连接管型母线的导体与插座导体，最终实现管型母线导体与电力设备内部导体之间的电气连接，从而实现通流、通压、导通电能的作用。其中，触指12可以为常见的弹簧触指，弹簧触指的连接方式实际是一种软连接，在允许管型母线导体、插座导体内腔存在加工公差的情况下实现电气的可靠连接，不至于出现接触不良而引起的火花放电或导体温升过大。
插座导体11安装在插座本体10的锥形内腔101上部，插座导体11具有半封闭的柱形内腔111并且插座导体11的一端为封闭端且另一端为开放端，插座导体11的封闭端伸出插座本体10的上端且开放端位于插座本体11中。触指12则通过位于插座导体11的柱形内腔111表面上的安装槽112安装在插座导体11中，触指12的数量可以为多个。
根据本发明的优选实施例，插座1还包括密封组件13，并且插座本体10的下端面上设置有用于安装密封组件13的环形凹槽102，密封组件13可以起到绝缘和密封的作用。此外，插座本体10的下端面上还埋设有与螺纹嵌套件103，则可以通过使第一紧固件连接到所述螺纹嵌套件103中实现插座1与插头2之间的固定连接。
如图1所示，插座导体11的封闭端与插座本体10的上端面之间形成有第一台阶15，有利于进行插座的定位和安装。并且，插座导体11的开放端连接有高压屏蔽件15，该高压屏蔽件15埋设在插座本体10中并且从插座导体的11开放端端面沿着插座本体10的锥形内腔101的轴线方向延伸至少8mm，具体结构如图1所示。
在插座1的组装生产时，先将插座导体11与高压屏蔽件15形成电气连接，之后在插座导体11与高压屏蔽件15外部浇铸插座本体材料并使三者固化在一起形成整体插座，其中，插座导体11和插座本体10之间具有密封性且不漏气。
图2示出了根据本发明示例性实施例的管型母线连接终端中插头的橡胶件的结构示意图，图3示出了根据本发明示例性实施例的管型母线连接终端中插头的弹簧组的结构示意图，图4示出了根据本发明示例性实施例的管型母线连接终端中插头的支撑壳体的结构示意图。
根据本发明，插头2包括橡胶件20、弹簧组21和支撑壳体22，橡胶件20、弹簧组21和支撑壳体22组合形成能够套装在管型母线3上的插头2。
如图2所示，橡胶件20具有锥形结构并且橡胶件20能够通过插座本体10的大端***口***至插座本体10的锥形内腔101中，橡胶件20具有中空的第一台阶状内腔并且该第一台阶状内腔包括上端的第一小径通孔201和下端的第一大径通孔202，橡胶件20的下端还设置有位于第一大径通孔202外侧的环形槽204。其中，第一台阶状内腔可以用于固定管型母线3并使橡胶件20较稳固地固定在管型母线上，其尺寸可以根据管型母线3进行具体设计。
优选地，橡胶件20包括外侧的绝缘橡胶205和内侧的半导电橡胶206，其中，半导电橡胶206起始于第一台阶状内腔的台阶203并沿着第一小径通孔201的轴线方向延伸不小于10mm的距离之后以喇叭状埋设在绝缘橡胶205内，其具有一定的厚度。在电力设备与管型母线***运行时，管型母线的绝缘屏蔽层属于接地层，需与大地两连。在绝缘屏蔽层的切断处电场强度最为集中，如果不进行处理，将会出现空气被击穿或其它介质被击穿的情况，从而使***不能正常运行。半导电橡胶用于与管型母线的绝缘屏蔽层可靠连接，半导电橡胶即为一个接地电位，通过半导电橡胶的形状优化管型母线绝缘屏蔽层切断处的电场强度，从而使其为一个相对较小的数值。而绝缘橡胶的目的是耐受优化后的电场强度，使其它介质不被击穿放电，从而使***可靠运行。
如图3所示，支撑壳体22具有中空的第二台阶状内腔并且第二台阶状内腔包括上端的第二大径通孔221和下端的第二小径通孔222，支撑壳体22的外表面还设置有固定部224并且支撑壳体22通过第一紧固件23和该固定部224连接在插座本体10的下端并固定橡胶件20。即，第一紧固件23穿过固定部224并连接到螺纹嵌套件103中实现插座1与插头2之间的固定连接，在实际安装时，第一紧固件23还需穿过电力设备上的预留过孔后再连接插座1与插头2。为了保证连接的密封性，插头2还包括密封垫24，密封垫24套装在第一紧固件23上并且安装在支撑壳体22与插座本体10之间。
如图4所示，弹簧组21包括弹簧垫圈211和弹簧212，弹簧垫圈211过盈装配在弹簧212的一端。其中，弹簧组21的装配有弹簧垫圈211的一侧套装在橡胶件20的环形槽204上并且弹簧垫圈211与橡胶件20直接接触，弹簧组21的未装配有弹簧垫圈211的一侧放置在第二台阶状内腔的台阶223上，在将橡胶件20、弹簧组21和支撑壳体22组装之后，弹簧组21以压缩状态安装在橡胶件20与支撑壳体22之间，从而给橡胶件20一个持续的弹性作用力，使得管型母线3与电力设备的连接更加可靠。
接下来对本发明上述管型母线连接终端的安装方法进行具体说明。在进行连接终端的安装时，需对管型母线3进行剥切处理，使其露出相应组件之后才能够进行有效的安装和连接。
图5A示出了管型母线的截面结构示意图，图5B示出了管型母线剥切及接地线安装的结构示意图。
如图5A所示，根据本发明示例性实施例的管型母线3包括从内到外依次设置的导体30、导体屏蔽层31、绝缘层32、绝缘屏蔽层33、金属屏蔽层34和外护套35。如图5B所示，在对管型母线3进行剥切处理时，将管型母线3的端部按照预定的剥切尺寸剥出导体30、绝缘层32、绝缘屏蔽层33和金属屏蔽层34，随后可以进行具体的安装。其中，为了确保安全和稳固连接，在剥切时控制绝缘层32平滑过渡至绝缘屏蔽层33，即使二者之间没有台阶而包括平滑过渡部38；同时，在绝缘屏蔽层33与金属屏蔽层34之间设置有缠绕台阶36，以包裹金属屏蔽层的断口。并且，采用接地线37将管型母线3的金属屏蔽层34与电力设备的地电位可靠连接，保证在***运行时，绝缘屏蔽层与金属屏蔽层同时属于接地层，以进一步保证安全。
图6示出了根据本发明示例性实施例的管型母线连接终端与管型母线连接后的结构示意图。如图6所示，根据本发明，所述安装方法包括以下步骤：
先将触指12安装在固定于插座本体10内的插座导体11中，再将插座1安装在电力设备内部。
根据本发明的一个实施例，插座安装在电力设备内部是通过插座大端处的六个螺纹嵌套件及相应的紧固件将其固定在电力设备的外壳上，例如，插座大端处共设有10个螺纹嵌套件，其中，四个螺纹嵌套件用于固定插头的支撑壳体。在拧紧用于安装插座六个螺纹嵌套件及相应的紧固件后，插座压缩密封组件，从而实现了电力设备内部与外部的气密封、水密封。支撑壳体上的四个紧固件则通过电力设备外壳上预留的过孔连接在插座上相应的螺纹嵌套件上，从而实现了支撑壳体的紧固，并且在连接后支撑壳体压缩密封垫，从而实现对水汽、灰尘等杂质的密封作用。其中，插座导体的封闭端上也设置有螺纹孔，其目的是连接插座导体与电力设备内部导体，从而实现设备之间的通电压、通电流的目的。
随后，将管型母线3的端部按照预定的剥切尺寸剥出导体30、绝缘层32、绝缘屏蔽层33和金属屏蔽层34，依次将插头2的支撑壳体22、弹簧组21和橡胶件50套装在管型母线3上，再将连接有管型母线3的插头2整体***安装在插座1内并使管型母线3的导体30与插座导体11中的触指12直接接触，最后通过第一紧固件23将插头2与插座1固定连接。
当橡胶件20包括外侧的绝缘橡胶205和内侧的半导电橡胶206时，其中，半导电橡胶206起始于第一台阶状内腔的台阶203并沿着第一小径通孔201的轴线方向延伸不小于10mm的距离之后以喇叭状埋设在绝缘橡胶205内。在安装时，需保证绝缘层32与绝缘屏蔽层33之间的连接处位于半导电橡胶206的范围内并且绝缘屏蔽层33与半导电橡胶206可靠接触。。其中，该可靠连接的主要目的是使半导电橡胶处于低电位，从而起到通过其自身结构优化管型母线绝缘屏蔽切断处的电场集中。绝缘屏蔽层实际上也是由半导电材料制成，在***运行时，若没有金属屏蔽层，绝缘屏蔽层的始端和尾端存在一定的电压差。金属屏蔽层的目的就是使绝缘屏蔽层的始端和尾端压差为0并且传导泄露电流、承载短路电流。
以上和图中管型母线连接终端中各组件的结构仅为示例性地结构说明，本领域技术人员可以根据上述设计思路调整组件结构，只要能够实现相同或相似的功能即落入本发明的保护范围中。
综上所述，本发明提供的管型母线连接终端及其安装方法既满足了电能的输送要求，也起到了设备的绝缘与密封作用，使得管型母线与电力设备的连接成为可能，具有很好的应用前景和推广潜力。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (10)
1.一种管型母线连接终端，其特征在于，所述连接终端包括安装在电力设备内的插座和安装在管型母线上的插头，
所述插座包括插座本体、插座导体和触指，插座本体具有中空的锥形内腔并且插座本体的上端形成有小端安装口且下端形成有大端***口；插座导体具有半封闭的柱形内腔并且插座导体的一端为封闭端且另一端为开放端，插座导体的封闭端伸出插座本体的上端且开放端位于插座本体中；触指通过位于所述插座导体的柱形内腔表面上的安装槽安装在插座导体中；
所述插头包括橡胶件、弹簧组和支撑壳体，橡胶件具有锥形结构并且橡胶件能够通过所述大端***口***至所述插座本体的锥形内腔中，橡胶件具有中空的第一台阶状内腔并且所述第一台阶状内腔包括上端的第一小径通孔和下端的第一大径通孔，橡胶件的下端还设置有位于所述第一大径通孔外侧的环形槽；所述支撑壳体具有中空的第二台阶状内腔并且所述第二台阶状内腔包括上端的第二大径通孔和下端的第二小径通孔，支撑壳体的外表面还设置有固定部并且支撑壳体通过第一紧固件和所述固定部连接在插座本体的下端并固定所述橡胶件；所述弹簧组包括弹簧垫圈和弹簧并且弹簧垫圈过盈装配在弹簧的一端，弹簧组的装配有弹簧垫圈的一侧套装在环形槽上并且弹簧垫圈与橡胶件直接接触，弹簧组的未装配有弹簧垫圈的一侧放置在所述第二台阶状内腔的台阶上，所述弹簧组以压缩状态安装在橡胶件与支撑壳体之间。
2.根据权利要求1所述的管型母线连接终端，其特征在于，所述插座还包括密封组件，所述插座本体的下端面上设置有用于安装所述密封组件的环形凹槽。
3.根据权利要求2所述的管型母线连接终端，其特征在于，所述插座本体的下端面上还埋设有与所述第一紧固件配合的螺纹嵌套件，所述第一紧固件穿过支撑壳体的固定部并连接到所述螺纹嵌套件中实现所述插座与插头之间的固定连接。
4.根据权利要求1所述的管型母线连接终端，其特征在于，所述插座导体的封闭端与插座本体的上端面之间形成有第一台阶；所述插座导体的开放端连接有高压屏蔽件，所述高压屏蔽件埋设在插座本体中并且从插座导体的开放端端面沿着插座本体的锥形内腔的轴线方向延伸至少8mm。
5.根据权利要求1所述的管型母线连接终端，其特征在于，所述橡胶件包括外侧的绝缘橡胶和内侧的半导电橡胶，其中，所述半导电橡胶起始于第一台阶状内腔的台阶并沿着第一小径通孔的轴线方向延伸不小于10mm的距离之后以喇叭状埋设在绝缘橡胶内。
6.根据权利要求1所述的管型母线连接终端，其特征在于，所述插头还包括密封垫，所述密封垫套装在第一紧固件上并且安装在支撑壳体与插座本体之间。
7.如权利要求1至8中任一项所述管型母线连接终端的安装方法，其特征在于，所述安装方法包括以下步骤：
将触指安装在固定于插座本体内的插座导体中，再将插座安装在电力设备内部；
将管型母线的端部按照预定的剥切尺寸剥出导体、绝缘层、绝缘屏蔽层和金属屏蔽层，依次将插头的支撑壳体、弹簧组和橡胶件套装在管型母线上，再将连接有管型母线的插头整体***安装在插座内并使管型母线的导体与插座导体中的触指直接接触，最后通过第一紧固件将插头与插座固定连接。
8.根据权利要求7所述管型母线连接终端的安装方法，其特征在于，采用接地线将所述管型母线的金属屏蔽层与电力设备的地电位可靠连接。
9.根据权利要求7所述管型母线连接终端的安装方法，其特征在于，所述绝缘层平滑过渡至所述绝缘屏蔽层，所述绝缘屏蔽层与金属屏蔽层之间设置有缠绕台阶。
10.根据权利要求7所述管型母线连接终端的安装方法，其特征在于，所述橡胶件包括外侧的绝缘橡胶和内侧的半导电橡胶，其中，所述半导电橡胶起始于第一台阶状内腔的台阶并沿着第一小径通孔的轴线方向延伸不小于10mm的距离之后以喇叭状埋设在绝缘橡胶内；所述绝缘层与绝缘屏蔽层之间的连接处位于半导电橡胶的范围内并且所述绝缘屏蔽层与半导电橡胶通过过盈装配可靠接触。
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