一种电缆防火接头及其快速施工方法

技术领域

本发明涉及电网连接施工技术领域，具体为一种电缆防火接头及其快速施工方法。

背景技术

随着电网的发展和城网改造进行,电缆在电网线路中的所占的比例日益增加,相应的电缆故障率也在不断增加,电缆接头是电缆的最薄弱部位，故障概率高，一旦电缆接头爆炸起火则可能造成电缆群伤，不但导致大面积停电，甚至还可能因自燃、爆炸而引起火灾。电缆在发生断裂的情况下必须重新连接恢复供电，现有技术中，大多采用预制式电缆中间接头在现场组合套装到电缆主体上，使两根电缆恢复连接。但是这种接头模式的线芯多是采用压接或螺栓扭断式机械连接，连接处接触电阻较大，容易造成发热，长时间高压使用容易发生电缆过载，甚至电缆在接头处发热爆炸引发大型安全事故。

现有技术中，对两根电缆恢复的工艺一般采用熔接技术，需使用特殊的熔接装置，施工困难，施工周期长的问题，在如今高速发展的社会，电缆故障容易给人们带来巨大的经济损失，如何快速电缆施工以及抢修电缆故障成为本行业内注重的问题。

公开号为CN113314914A的中国发明专利申请公开一种非熔融连接防火防爆电缆接头的连接方法，包括如下步骤：首先将两根待连接的第一电缆芯和第二电缆芯采用过盈配合的方式组装在铜套内，在铜套、第一电缆芯和第二电缆芯外浇铸绝缘填充层，在绝缘填充层的外部绕包防水层，在防水层的外部套设防火防爆袋，在防火防爆袋外包裹防爆网该发明步骤简单，施工方便，采用铜套过盈连接两根电缆接头，使其结构稳定，导电性能好，在电缆接头外还设置有防水层、温度传感器、防火防爆袋和防爆网，使得电缆接头结构具有良好的防爆、防水、防火等优点。其中，电缆接头通过铜套的两端分别与所述第一电缆芯和第二电缆芯采用钎焊固定。为使得接头结构更加牢固，所述铜套与所述第一电缆芯和第二电缆芯之间还可通过若干铆钉进行定位及固定，其中，铆钉呈环绕所述铜套呈径向对称分布，每排铆钉个数为3～6个，排数4～8排。上述技术方案虽然结构稳定性和导电性得到保证，但是涉及钎焊等复杂工艺，存在施工步骤繁琐，施工难度大，对工人的技能要求高，且所需工具复杂，并不能满足野外快速维修作业需求。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种电缆防火接头，能够便捷、快速及可靠的安装连接，同时具备良好防火防爆性能。

本发明的目的之二是提供一种电缆防火接头的快速施工方法，其施工方便且快速，无需借用特殊的热熔装备，也对作业工人的技能要求不高，可有效的提高电缆施工的工作效率，可极好的适应野外快速施工的环境要求。

本发明解决上述技术问题所采用技术方案为：一种电缆防火接头，包括有铜套、绝缘填充层、防水层、防火防爆袋和防爆网，所述绝缘填充层包裹所述铜套、第一电缆芯和第二电缆芯外侧，所述防水层、所述防火防爆袋和所述防爆网依次包裹在所述绝缘填充层的外层；所述铜套由分离的相互匹配的第一套体和第二套体组成，所述第一套体和第二套体通过其内部相配合夹持腔内将两根待连接的第一电缆芯和第二电缆芯夹持，并通过超声波焊接固定，使得所述第一套体和第二套体的夹持腔内壁与所述第一电缆和第二电缆芯的外壁紧密贴合，所述第一电缆芯与所述第二电缆芯的端部对中接触。

所述第一套体和所述第二套体的夹持腔内壁最少设置有两排分别与所述第一电缆芯和所述第二电缆芯表面接触的尖刺带，所述尖刺带用于抓紧所述第一电缆芯和第二电缆芯，避免在施工的时候产生位移，保证第一电缆芯和第二电缆芯可以完好对中接触，确保接头处的导电性。

优选的，所述铜套的壁厚优选为0.5-3mm。

优选的，所述第一套体和第二套体的夹持腔内壁与所述第一电缆芯和第二电缆芯之间最少设置两个超声波焊点，以确保连接可靠性。

优选的，所述铜套的外表面还设置有温度传感器，对铜套(尤其是第一电缆芯和第二电缆芯接头处)的工作温度进行实时监控，保证电缆安全，可连接报警系统，如超出安全温度即可警报，达到防火目的。

优选的，所述绝缘填充层采用交联聚乙烯(XLPE)制作，其中添加占总质量1-5％％的玻璃纤维，交联聚乙烯经过交联后是网状结构，这种结构即使在高温下也一样具有很强的抗变形能力，玻璃纤维的添加，在不影响交联反应的同时，提高了抗拉强度。交联聚乙烯有极佳的电气性能，介质损耗比聚氯乙烯(PVC)绝缘小，而且交联聚乙烯制作的电缆极易敷设。

优选的，所述防水层采用防水胶布或防水塑料布绕包而成，其厚度在0.3-1.5mm之间，用于提高防水效果，杜绝短路产生爆炸。

优选的，所述防火防爆袋由柔性防火材料制成，所述防火防爆袋设有容纳所述铜套和绝缘填充层的防爆容腔，所述防火防爆袋上设有若干褶皱部，所述褶皱部在受到外力之下进行扩张而增大所述防爆容腔，从而达到防爆的目的。

优选的，所述防爆网包括若干根丝绳、若干个箍环和绑绳，所述丝绳平行排布，所有所述箍环呈错开间隔的阵列布置，相邻的两根所述丝绳穿过所述箍环，当所述丝绳在横向拉伸的时候，可形成具有一定弹性收缩的网状结构，达到防爆缓冲的目的，所述绑绳穿插在所述丝绳上，并将所述防爆网绑固于所述防火防爆袋上。其中，防爆网的厚度30mm左右，这样可以支撑目前电缆最大的爆炸膨胀力度。

优选的，所述防爆网还包括有至少两个锁扣，两个所述锁扣安装在所述防爆网的两侧；所述锁扣包括底盒、上盖和锁紧螺母，所述底盒的左右两端分别设有入口和出口，所述底盒内形成有容纳所述丝绳和绑绳的夹绳容腔，所述底盒内还设有螺杆，所述上盖可上下活动地安装在所述螺杆上，所述螺杆的上端伸出所述上盖并连接所述锁紧螺母，通过旋拧锁紧螺母使得上盖向下挤压夹绳容腔，将夹绳容腔内的丝绳和绑绳压紧锁死，从而更好地固定所述防爆网。

基于上述的一种电缆防火接头结构，本发明还公开一种电缆防火接头的快速施工方法，其包括的步骤如下：

S1.首先将两根待连接的第一电缆芯11和第二电缆芯12的端口对接面打磨处理，使两者匹配并平整，保证可完全对接贴合，再者将所述第一套体21和第二套体22夹持在第一电缆芯11和第二电缆芯12外壁上，并在所述第一电缆芯11和第二电缆芯12上施加相向的作用力，使第一电缆芯11和第二电缆芯12的对接面完全接触；然后用夹套夹持在所述铜套外侧壁加压压制，使所述第一套体21和第二套体22与所述第一电缆芯11和第二电缆芯12紧密贴合；所述夹套内设置有加热装置，加热温度设置在950-1050℃之间，夹持压力为2-4MPa，夹持压制时间3-10分钟。所述夹套由第一夹套和第二夹套组成，所述第一夹套和第二夹套设置有夹持所述铜套和电缆芯的压夹腔，在所述压夹腔内设置电磁加热器，并在所述第一夹套和第二夹套上设置有用于方便焊牙焊接的焊接通孔；

S2.将超声波焊接模具夹持在所述第一夹套和第二夹套的焊接通孔上对所述第一套体21和第二套体22进行超声波焊接。所述超声波焊接模具由第一模具和第二模具，所述第一模具和第二模具设置有夹持所述铜套半圆弧凹槽，所述半圆弧凹槽内设置半圆弧焊牙。在第一套体21和第二套体22表面最少进行焊接四次，分别位于第一电缆芯11和第二电缆芯12上各两次，以确保结构可靠性。超声波焊接时间仅为零点几秒到十几秒，焊接速度非常好快，且对焊接作业人员技能要求极低，可以有效的提高作业效率，保障电缆芯之间连接的导电性；

S3.在完成步骤S2的铜套、第一电缆芯和第二电缆芯处浇铸熔融状态的绝缘材料，冷却后形成包裹所述铜套、第一电缆芯和第二电缆芯的绝缘填充层；

S4.在绝缘填充层的外部采用防水胶布或防水塑料布绕包，形成防水层；

S5.在绝缘填充层的外部套设防火防爆袋；

S6.在防火防爆袋外包裹防爆网，再用绑绳将防爆网绑固在防火防爆袋上，最后在防爆网的两侧，用锁扣将绑绳的绳头和防爆网的丝绳一同锁死加固。

其中，步骤S3中，浇铸绝缘填充层的具体步骤为：在所述铜套、第一电缆芯和第二电缆芯的外部安装浇铸套，所述浇铸套由上铸套和下铸套组成，所述上铸套和下铸套之间通过螺钉可拆卸连接，所述上铸套和下铸套分别是同心设置的外侧圆弧面和内侧圆弧面通过连接端面连接组成，所述上铸套和下铸套对接时形成浇铸所述绝缘填充层的浇铸空间，所述上铸套和/或下铸套上设有连通所述浇铸空间的浇铸口，所述上铸套和下铸套的内部形成有冷却空腔，所述上铸套和下铸套上还分别设有连通所述冷却空腔的冷却油出口和冷却油入口，所述冷却油入口通过管道依次连接冷凝器、循环油泵、冷却油箱和冷却油出口，形成循环冷却系统；通过所述浇铸口浇铸熔融状态的绝缘材料包裹所述铜套、第一电缆芯和第二电缆芯；然后启动循环油泵加快浇铸空间内绝缘材料的冷却，在绝缘材料冷却至常温后形成所述绝缘填充层后，拆卸所述浇铸套。

进一步的，可在所述铜套的外表面设置温度传感器，根据温度传感器的温度熟知确定冷却油的流量，确保合理的冷却速度，以免绝缘填充层发生微小裂纹及气孔。同时温度传感器可测量电缆芯温度，在以后的运行中实现超温报警，实现防火目的。

进一步的，所述上铸套和下铸套的外表面还可以设置有若干散热片，散热片的外直径为浇铸空间(即绝缘填充层)直径的1.5～2倍，相邻的散热片间距为3～6mm。

本发明的有益效果是：通过两瓣组成的铜套将第一电缆芯和第二电缆芯接头坚持固定后通过超声波焊接的方式固定连接，然后再在电缆接头外还设置有防水层、温度传感器、防火防爆袋和防爆网；结构温度，导电性好，且安全；制备步骤简单，施工方便，对作业人员作业技能要求低，可以有效的提高工作效率和作业的可靠性。

附图说明

图1为本发明的整体结构剖切示意图；

图2为本发明铜套结构示意图；

图3为本发明的铜套内部示意图；

图4为本发明的防火防爆袋结构示意图；

图5a为本发明的防爆网使用状态图；

图5b和图5c为本发明的防爆网中丝绳和箍环的连接示意图；

图5d为本发明的锁扣结构使用状态爆炸图；

图6为本发明施工工艺中步骤S3中浇铸绝缘填充层的结构示意图；

图7为施工工艺中步骤S3中浇铸绝缘填充层中的浇铸套结构横截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的说明。本实施例中所述的铜套也可以根据导电性能需要而采用银套或铝套等替换，优选以配合第一电缆芯和第二电缆芯的材质为宜。

一种电缆防火接头，如图1和图2所示，包括有铜套2、绝缘填充层3、防水层4、防火防爆袋5和防爆网6，所述绝缘填充层3包裹所述铜套2、第一电缆芯11和第二电缆芯12的外侧，所述防水层4、所述防火防爆袋5和所述防爆网6依次包裹在所述绝缘填充层3的外层；所述铜套2由分离的相互匹配的第一套体21和第二套体22组成，所述第一套体21和第二套体22通过其内部相配合夹持腔将两根待连接的第一电缆芯11和第二电缆芯12夹持，并通过超声波焊接固定，使得所述第一套体21和第二套体22的夹持腔内壁与分别所述第一电缆11和第二电缆芯12的外壁紧密贴合，由于导体的导电性能多是通过金属表面电子传递，这样能保证接头处的导电性能良好且具有极好的结构强度。

如图3所示，所述铜套2的第一套体21和第二套体22的夹持腔内壁最少设置有两排分别与所述第一电缆芯11和第二电缆芯12表面接触的尖刺带23，所述尖刺带23用于抓紧所述第一电缆芯11和第二电缆芯12表面，避免在焊接施工前以及施工时轻微的牵拉和振动导致产生的位移，保证第一电缆芯11和第二电缆芯12可以完好对中接触，确保接头处的导电性。所述尖刺带23的凸起高度设置为0.01-0.1mm。所述铜套2的壁厚优选为1-2mm。更优选的，所述铜套2的壁厚为1.5mm，可以很好的保证连接强度的同时具有良好的可超声波焊接性。所述第一套体21和第二套体22的夹持腔内壁与所述第一电缆芯11和第二电缆芯12外壁之间通过超声波焊接紧密贴合。优选的，所述第一套体21和第二套体22的夹持腔内壁与所述第一电缆芯11和第二电缆芯12之间最少设置两个超声波焊点24，以确保连接可靠性。

所述绝缘填充层3包裹所述铜套2、第一电缆芯11和第二电缆芯12外侧，起到绝缘保护的同时，进一步加固所述第一电缆芯11和第二电缆芯12的连接强度。所述绝缘填充层3可以采用交联聚乙烯(XLPE)制作，其中添加玻璃纤维，交联聚乙烯经过交联后形成网状结构，这种结构即使在高温下也一样具有很强的抗变形能力，添加的玻璃纤维可以在不影响交联反应的同时，提高了抗拉强度。因此，交联聚乙烯有极佳的电气性能，介质损耗比聚氯乙烯(PVC)绝缘小，而且交联聚乙烯制作的电缆极易敷设。优选的，为了增强抗拉强度，在所述交联聚乙烯中添加占总质量1-5％的玻璃纤维。最优选的，在所述交联聚乙烯中添加占总质量2％的玻璃纤维。

所述防水层4、防火防爆袋5和防爆网6依次包裹在所述绝缘填充层3的外层。其中，所述防水层4采用防水胶布或防水塑料布绕包在所述绝缘填充层3外侧而成，其厚度在0.4-1mm之间，用于提高防水效果，杜绝短路产生爆炸。优选的，所述防水层4厚度在0.5mm。

如图4所示，所述防火防爆袋5参照背景技术的方案基础上，由柔性防火材料制成，所述防火防爆袋5设有容纳电缆接头所述绝缘填充层3的防爆容腔50，所述防火防爆袋5上设有若干褶皱部51，所述褶皱部51在受到外力之下进行扩张而增大所述防爆容腔50，从而达到防爆的目的。其中，对于褶皱部51的尺寸和数量，可以根据电缆接头的大小以及防爆功能的需要自行选择，优选的，所述褶皱部51的宽度为90-150mm，将褶皱部51展开的长度设置为整个防火防爆袋展开长度的30-70％，防火防爆袋5撑开前后的直径比例为200-250％，防爆容腔50内径与所包裹电缆接头的外径之间的间隙为0.2-10mm。优选的，防火防爆袋5为柔性防火面料围合而成的套状结构，其中形成有防爆容腔50，其外部形状既可以呈圆筒状、棱柱状或者圆锥等形状。褶皱部51在防火防爆袋5上根据够受力扩张而增大容置空间以及受力更为均匀、产品更为牢固考虑，沿防火防爆袋5的轴线方向设置。褶皱部51的层数根据增加产品的防爆性能需求，可以设置3层以上的褶皱，这样会使得受力后扩张的容置空间增加的范围更大，进而能够更好的释放爆炸所带来的冲击力，提升防爆性能。在所述防火防爆袋5内可以设置铝网或铝带。

如图5a-图5d所示，所述防爆网6包括若干根丝绳61、若干个箍环62、绑绳63和锁扣64，所述丝绳61平行排布，所有所述箍环62呈错开间隔的阵列布置，相邻的两根所述丝绳61穿过所述箍环62，如图5c所示，当所述丝绳61在横向拉伸的时候，可形成具有一定弹性收缩的网状结构，所述绑绳63穿插在所述丝绳61上，并将所述防爆网6绑固于所述防火防爆袋5上；所述锁扣64包括底盒641、上盖642和锁紧螺母643，所述底盒641的左右两端分别设有入口和出口，所述底盒641内形成有容纳所述丝绳61和绑绳63的夹绳容腔，所述底盒641内还设有螺杆644，所述上盖642可上下活动地安装在所述螺杆644上，所述螺杆644的上端伸出所述上盖642并连接所述锁紧螺母643，通过旋拧锁紧螺母643使得上盖642向下挤压夹绳容腔，将夹绳容腔内的丝绳61和绑绳63压紧锁死，从而更好地固定所述防爆网。其中，每一根所述丝绳61均由具有伸展性的绳芯以及所述绳芯外编织的一层不锈钢丝绳组成，所述不锈钢丝绳为304不锈钢或者316不锈钢。防爆网6的厚度为28-32mm，这样可以支撑目前电缆最大的爆炸膨胀力度。

进一步的，所述铜套2的外表面还可设置有温度传感器7，对铜套2(尤其是第一电缆芯11和第二电缆芯12接头处)的工作温度进行实时监控，保证电缆安全，可连接报警系统，如超出安全温度即可警报，达到防火目的。

基于上述的一种电缆防火接头构造结构基础上，如图6所示本发明还公开一种电缆防火接头的快速施工方法，，其包括的步骤如下：

S1.首先将两根待连接的第一电缆芯11和第二电缆芯12的端口对接面打磨处理，使两者匹配并平整，保证可完全对接贴合，再者将所述第一套体21和第二套体22夹持在第一电缆芯11和第二电缆芯12外壁上，并在所述第一电缆芯11和第二电缆芯12上施加相向的作用力，使第一电缆芯11和第二电缆芯12的对接面完全接触；然后用夹套夹持在所述铜套外侧壁加压压制，使所述第一套体21和第二套体22与所述第一电缆芯11和第二电缆芯12紧密贴合；所述夹套内设置有加热装置，加热温度设置在550-700℃之间，夹持压力为2-4MPa，夹持压制时间3-10分钟。所述夹套由第一夹套和第二夹套组成，所述第一夹套和第二夹套设置有夹持所述铜套和电缆芯的压夹腔，在所述压夹腔内设置电磁加热器，并在所述第一夹套和第二夹套上设置有用于方便焊牙焊接的焊接通孔。优选的，所述夹套内设置有加热装置，加热温度设置在980℃之间，夹持压力为3MPa，夹持压制时间4分钟，铜套2经短暂的热压后，与第一电缆芯11和第二电缆芯12具有更好的贴合，以提高导电性。

S2.将超声波焊接模具夹持在所述第一夹套和第二夹套的焊接通孔上对所述第一套体21和第二套体22进行超声波焊接。所述超声波焊接模具由第一模具和第二模具，所述第一模具和第二模具设置有夹持所述铜套半圆弧凹槽，所述半圆弧凹槽内设置半圆弧焊牙。在第一套体21和第二套体22表面最少进行焊接四次，分别位于第一电缆芯11和第二电缆芯12上各两次，以确保结构可靠性。超声波焊接频率和时间为常规焊接参数，超声波焊接时间仅为零点几秒到十几秒，焊接速度非常好快，可以有效的提高作业效率，保障电缆芯之间连接的导电性，通过设置的焊接通孔，对作业功能焊接的人员技能要求极低，保证作业的可靠性。

S3.在所述铜套2、第一电缆芯11和第二电缆芯12的外部安装浇铸套9，如图7所示，所述浇铸套9由上铸套901和下铸套902组成，所述上铸套901和下铸套902之间通过螺钉903可拆卸连接，所述上铸套901和下铸套902分别是同心设置的外侧圆弧面和内侧圆弧面通过连接端面连接组成，所述上铸套901和下铸套902对接时形成浇铸所述绝缘填充层3的浇铸空间904，所述上铸套901和下铸套902的两侧可分别设置有挡板，所述挡板拼合时形成有夹紧第一电缆芯11和第二电缆芯12原电缆的定位孔，从而保证浇铸的直线度；所述上铸套901和下铸套902的外表面设置有若干散热片93，散热片93的外直径为浇铸空间(即绝缘填充层)直径的1.5～2倍，相邻的散热片间距为3～6mm；所述上铸套901和/或下铸套902上设有连通所述浇铸空间904的浇铸口，所述上铸套901和下铸套902的内部均形成有冷却空腔，所述上铸套901和下铸套902上还分别设有连通所述冷却空腔的冷却油出口92和冷却油入口91，所述冷却油入口91通过管道依次连接冷凝器103、循环油泵102、冷却油箱101和冷却油出口92，形成循环冷却系统；通过所述浇铸口浇铸熔融状态的绝缘材料包裹所述铜套2、第一电缆芯11和第二电缆芯12；然后启动循环油泵102加快浇铸空间内绝缘材料的冷却，在绝缘材料冷却至常温形成所述绝缘填充层3后，拆卸所述浇铸套9。

S4.在绝缘填充层3的外部套设防火防爆袋5。

S5.在防火防爆袋5外包裹防爆网6，保证防爆网6未达拉伸的极限程度的1/3，再用绑绳63将防爆网6绑固在防火防爆袋5上，最后在防爆网6的两侧，用锁扣64将绑绳63的绳头和防爆网6的丝绳61一同锁死加固。

本施工方法采用非熔融连接的方式接合两根待连接的电缆芯，辅以铜套加固并通过超声波在夹套焊接通孔的指引下快速焊接，安装快速方便，无需借用特殊的热熔装备，提高了工作效率，和降低了作业人员的你能要求，且连接安全可靠。

在所述铜套2的外表面设置的温度传感器7，可根据温度传感器的温度熟知确定冷却油的流量，确保合理的冷却速度，以免绝缘填充层发生微小裂纹及气孔。同时温度传感器可测量电缆芯温度，在以后的运行中实现超温报警，实现防火目的。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。