接合电缆的方法、执行这种方法的设备以及如此制造的热塑性接头技术

一种用于接合电力电缆(100，200)的方法，包括:提供第一电力电缆(100)和第二电力电缆(200)，每个电缆(100；200)包括电导体(10；20)和围绕电导体(10；20)的热塑性绝缘系统；从第一电力电缆和第二电力电缆(100，200)的每个末端移除一段长度的绝缘系统，从而暴露相应长度的相关电导体(10；20)；使第一电力电缆(100)和第二电力电缆(200)的电导体(10；20)电接合；将第一电力电缆和第二电力电缆的暴露相应长度的电导体(10；20)布置在具有一定容积的模具(410)中；将模具(410)加热至第一温度；以第一压力将一定量的热塑性绝缘材料挤出到模具(410)中，直到其填充模具(410)的容积；将模具(410)从第一温度冷却到第二温度；当模具(410)从第一温度冷却到第二温度时，在第二压力下将另外的热塑性绝缘材料挤出到模具(410)中。

Method of joining cables, equipment for carrying out this method and thermoplastic joints thus manufactured

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】接合电缆的方法、执行这种方法的设备以及如此制造的热塑性接头
本专利技术涉及一种用于接合电缆的方法、一种用于执行这种方法的设备以及一种如此制造的热塑性接头。
技术介绍
在本说明书中，“高压(HV)”表示等于或大于30KV的电压。HV电缆包括至少一个电缆芯。电缆芯通常由绝缘系统覆盖的导电金属导体形成。典型地，绝缘系统依次由具有半导体性质的内部聚合物层(内部半导体层)、具有电绝缘性质的中间聚合物层(绝缘层)和具有半导体性质的外部聚合物层(外半导体层)形成。用于在高压下传输电能的电缆通常包括包围电缆芯的屏蔽层，该屏蔽层通常由金属或者金属和聚合物半导体材料制成。屏蔽层可以由线材(编织物)、围绕电缆芯螺旋缠绕的带子或者围绕电缆芯纵向包裹的片材制成。电缆绝缘系统的各层通常由聚烯烃基交联聚合物制成，特别是交联聚乙烯(XLPE)，或者也是交联的弹性体乙烯/丙烯(EPR)或乙烯/丙烯/二烯(EPDM)共聚物。电缆接头是能源网络中使用的附件，用于将能源电缆连接在一起，并恢复接合的电缆导体之间暴露连接部的绝缘和电场控制。对于高压电缆，可以通过缠绕合适材料的带在导体连接部上建立接头，以重建电缆的绝缘系统，即内部半导体层、绝缘层和外半导体层。如ThomasWorzyk在“SubmarinePowerCables:Design,Installation,Repair,Environmentalaspects”第4章、Springer-VerlagBerlinHeidelberg2009中所描述的，这种方案特别适用于接合用于海底设备的高压电缆，因为它允许获得直径等于或略大于接合电缆直径的接头(以下称为“直径接头”)。绝缘系统各层的适当和可靠的重建对于保证接头具有与电缆绝缘系统其余部分相同的热机械和电性能至关重要。更详细地说，直径接头的重建需要使用与电缆绝缘系统基本相同的材料制成的带子，这些带子通过以非常准确和洁净的方式缠绕而依次施加，以避免由于杂质而形成空隙或其他缺陷，这些杂质会导致电问题，例如局部放电。一旦完成对应于电缆绝缘系统的每一层的带子的缠绕，所施加的材料被熔化成连续且均匀的层，并且在可交联材料的情况下，其随后在压力下固化，以提供尺寸稳定性并避免部署期间绝缘系统的变形。上述接合方法非常麻烦且耗时。对于带有热塑性绝缘系统的电缆，使用带子来构建接头具有消除固化阶段的优点。而另一方面，电缆接头绝缘系统的重构不能依靠固化来稳定。专利JP58223279公开了一种通过注射模制绝缘层来形成由交联材料即树脂制成的接头的方法，其中为了补偿固化阶段后绝缘层容积的增加，模具设置有可变形耐热材料的隔膜。树脂被注入隔膜，隔膜被模具的金属支撑件下压。注射后，用于加热的流体介质循环以接触隔膜并热压树脂，同时触发其交联。流体介质也用于冷却树脂。
技术实现思路
申请人面临的问题是提供一种接合电力电缆的方法，该方法应该比使用带子来构建接头更快、更可靠。申请人考虑了注射模制技术的使用，但是经历了与可固化聚合物材料的情况相反的情况，注射模制的热塑性绝缘层在模具中冷却时收缩，因此可以形成微孔和分离，特别是在绝缘层与内部半导体层之间的界面处。申请人发现了一种提供热塑性接头绝缘层的挤出模制方法，其中在模具冷却期间，挤出的热塑性材料继续挤出到模具中。这样，模具内热塑性材料的连续挤出补偿了在模具中冷却的热塑性材料的收缩，从而避免了微孔的形成。相对于使用带子的方法，挤出模制允许更快和更容易地提供接头的绝缘层。根据第一方面，本专利技术涉及一种用于接合电力电缆的方法，包括:提供第一电力电缆和第二电力电缆，每个电力电缆包括电导体和围绕电导体的热塑性绝缘系统；-从第一电力电缆和第二电力电缆的每个末端移除一段长度绝缘系统，从而暴露相关电导体的相应长度；-使第一电力电缆和第二电力电缆的电导体电接合；-将第一电力电缆和第二电力电缆的暴露相应长度的电导体布置在具有一定容积的模具中；-将模具加热至第一温度；-在第一压力下将一定量的热塑性绝缘材料挤出到模具中，直到热塑性绝缘材料填充模具的容积；-将模具从第一温度冷却到第二温度；-当模具从第一温度冷却到第二温度时，在第二压力下将另外的热塑性绝缘材料挤出到模具中。有利的是，第二压力低于第一压力。优选地，挤出一定量热塑性绝缘材料的步骤由具有以第一转速旋转的螺杆的挤出机进行，挤出另外的热塑性绝缘材料的步骤由具有以第二转速旋转的螺杆的同一挤出机进行。第二转速有利地比第一转速更慢。优选地，挤出步骤的压力由挤出机的转速施加。在挤出步骤中，热塑性绝缘材料的量基本上等于第一温度下模具的容积。优选地，模具的填充由清除阀监测。有利地，本专利技术的方法包括监测第一温度和第二温度以及第一压力和第二压力的步骤。特别地，压力的监测提供了关于热塑性绝缘材料收缩的信息。优选地，模具的加热步骤由加热系统执行，该加热系统有利地包括多个加热元件，每个加热元件与模具的相应加热区域相关联。有利的是，模具的冷却步骤和挤出另外的热塑性绝缘材料的步骤一直进行到达到第二温度。在本专利技术的优选实施例中，模具的冷却从模具的纵向末端开始，并逐渐向模具的中心推进。以这种方式，接头绝缘层的纵向末端在接头绝缘层的中心部分之前固结，从而充当中心部分的侧向约束。在本专利技术的方法中，第一压力和第二压力、第一温度和第二温度以及加热区的定位是根据要挤出到模具中的热塑性绝缘材料的种类和量来选择的，例如根据热塑性绝缘材料的熔化温度和熔化流速来选择。技术人员可以根据她/他的普通知识做出这样的选择。根据另一方面，本专利技术涉及一种用于接合电力电缆的设备，包括:-沿着纵向轴线X延伸的模具，其具有进料入口，并且由形成用于接纳电缆的纵向贯通座的两个半部制成；-连接到进料入口的挤出机；-与模具相关联的加热系统；-与模具相关联的冷却系统；-测量系统，包括用于检测温度和/或压力的多个探头。在一个实施例中，挤出机经由导管连接到进料入口。有利的是，本专利技术的设备包括例如设置在模具中或者设置在导管(若存在)中的清除阀。优选地，挤出机是单螺杆挤出机。在本专利技术的优选实施例中，加热系统包括多个加热元件，每个加热元件与模具的相应加热区相关联，并且与导管(若存在)的相应加热区相关联。该加热系统可以与挤出机的加热系统是同一个或者与挤出机的加热系统是分开的。有利的是，冷却系统包括在模具的两个纵向末端之间与模具的壁相关联的多个导管。优选地，这些导管一个接一个地相继布置在模具的纵向末端之间。导管可以设置在模具的壁中或模具的壁的外部。有利地，本专利技术设备的测量系统包括与模具和/或导管(若存在)和/或挤出机相关联的探头，用于检测挤出材料的温度和/或压力。测量系统优选地包括电子处理和控制单元，该电子处理和控制单元被配置为接收探头的检测，并基于探头的检测来控制加热系统和冷却系统，以便检查温度和压力并提供预定的温度分布。优选地，模具在其纵向末端中的每一个处包括至少两个装配部。装配部适于联接到已接合的第一电力电缆和第二电力电缆。有利的是，本专利技术的设备还包括适配器，该适配器可以在其纵向末端中的每一个处联接到模具，例如在与装配部纵向并排的位置。适配器有助于将第一电力电缆和第二电力电缆居中并保持就位在模具的接纳贯通座中。根据另一方面，本专利技术涉及一种用于电力电缆的热塑性接头，所述热塑性接头包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于接合电力电缆(100，200)的方法，包括:提供第一电力电缆(100)和第二电力电缆(200)，每个电力电缆(100；200)包括电导体(10；20)和围绕所述电导体(10；20)的热塑性绝缘系统；从所述第一电力电缆和第二电力电缆(100，200)的每个末端移除一段长度的绝缘系统，从而暴露相应长度的相关电导体(10；20)；使所述第一电力电缆(100)和所述第二电力电缆(200)的电导体(10；20)电接合；将所述第一电力电缆和第二电力电缆的暴露相应长度的电导体(10；20)布置在具有一定容积的模具(410)中；将所述模具(410)加热至第一温度；在第一压力下将一定量的热塑性绝缘材料挤出到所述模具(410)中，直到其填充所述模具(410)的所述容积；将所述模具(410)从第一温度冷却到第二温度；当所述模具(410)从所述第一温度冷却到所述第二温度时，在第二压力下将另外的热塑性绝缘材料挤出到所述模具(410)中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于接合电力电缆(100，200)的方法，包括:提供第一电力电缆(100)和第二电力电缆(200)，每个电力电缆(100；200)包括电导体(10；20)和围绕所述电导体(10；20)的热塑性绝缘系统；从所述第一电力电缆和第二电力电缆(100，200)的每个末端移除一段长度的绝缘系统，从而暴露相应长度的相关电导体(10；20)；使所述第一电力电缆(100)和所述第二电力电缆(200)的电导体(10；20)电接合；将所述第一电力电缆和第二电力电缆的暴露相应长度的电导体(10；20)布置在具有一定容积的模具(410)中；将所述模具(410)加热至第一温度；在第一压力下将一定量的热塑性绝缘材料挤出到所述模具(410)中，直到其填充所述模具(410)的所述容积；将所述模具(410)从第一温度冷却到第二温度；当所述模具(410)从所述第一温度冷却到所述第二温度时，在第二压力下将另外的热塑性绝缘材料挤出到所述模具(410)中。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二压力低于所述第一压力。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述模具(410)的填充由清除阀(413)监测。4.根据权利要求1所述的方法，包括监测所述第一温度和第二温度以及所述第一压力和第二压力的步骤。5.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述模具(410)的冷却和挤出另外的热塑性绝缘材料的步骤，直到达到所述第二温度。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述模具(410)的冷却从所述模具(410)的纵向末端开始，并逐渐向所述模具(410)的中心推进。7.一种用于接合电力电缆(100，200)的设备(400)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·波扎蒂，F·E·P·佩勒，F·洛罗，L·德马提诺，E·M·康桑尼，L·G·M·德莱，
申请(专利权)人：普睿司曼股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT