直流电缆试验终端的制作方法

本发明涉及电缆终端技术领域，具体而言，涉及一种直流电缆试验终端。

背景技术：

交流电缆可以使用水终端作为试验终端并重复利用，而直流电缆电场分布与电导率有关，纯水终端会产生比较大的泄漏电流，目前的大部分直流试验设备的输出电流较小，不能满足要求。因此，目前直流电缆试验时大多配合正式直流电缆终端进行试验，但正式直流电缆终端价格昂贵而且不能重复利用，目前国内也有开发采用电容均压或均压环均压器件，从结构上改善场强分布，避免内部沿面闪络，但是结构复杂，装配困难。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提出了一种直流电缆试验终端，旨在解决现有直流电缆试验终端泄漏电流较大且安装复杂的问题。

一个方面，本发明提出了一种直流电缆试验终端，包括：绝缘筒、两个均压罩、试验电缆和导电隔离装置；其中，两个所述均压罩分别设置在所述绝缘筒外侧的上下两端，用以均化所述绝缘筒的外电场；所述试验电缆沿轴向套设于所述绝缘筒的内部；所述导电隔离装置套设于所述试验电缆与所述绝缘筒之间，用以将所述试验电缆与所述绝缘筒之间的区域分隔成填充第一电介质的第一填充腔和填充第二电介质的第二填充腔并均化所述第一填充腔和所述第二填充腔交界面的电场。

进一步地，上述直流电缆试验终端中，所述导电隔离装置为界面锥或环状密封结构。

进一步地，上述直流电缆试验终端中，所述第一电介质和所述第二电介质的体积比为(1～30)：1。

进一步地，上述直流电缆试验终端中，所述第二填充腔中第二电介质的填充面位于所述试验电缆绝缘屏蔽层的断口以上预设高度处。

进一步地，上述直流电缆试验终端中，所述第一电介质为绝缘油或气体中的一种或两种；所述第二电介质为水。

进一步地，上述直流电缆试验终端中，所述绝缘油为硅油、变压器油或者聚异丁烯中的至少一种；所述气体为空气、氮气或者SF6中的至少一种。

进一步地，上述直流电缆试验终端中，还包括：用以向所述第二填充腔内输送水的水循环装置。

进一步地，上述直流电缆试验终端中，所述绝缘筒与所述试验电缆底部的第一法兰上设置有用以与所述水循环装置相连通的进水口和出水口。

进一步地，上述直流电缆试验终端中，所述绝缘筒与所述试验电缆顶部的第二法兰上设置有用以向所述绝缘筒内注入第一电介质的注入孔。

进一步地，上述直流电缆试验终端中，所述导电隔离装置由导电橡胶材料制成。

进一步地，上述直流电缆试验终端中，所述绝缘筒通过支架安装在移动平台上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明提供的直流电缆试验终端，通过导电隔离装置在绝缘筒内形成了不同的电介质填充腔，以形成半油半水或半气半水的绝缘环境，利用水的高电导特性来均化电缆屏蔽断口处的电场集中，利用气或者油低电导率来降低泄漏电流，并通过调整油水的配比来均化试验终端内部电场强度及外部沿面电场分布，因此能有效降低泄漏电流，同时提高了绝缘筒和试验电缆表面的沿面闪络电压。采用界面锥控制油水界面的形状，可以优化交界面处的场强分布。相比于现有技术中的交流电缆试验终端，其中不全填充水，降低泄漏电流使其可以满足现有直流试验设备；相比于现有的均压环式的试验终端，安装更加方便。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的直流电缆试验终端的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的上密封环的俯视图；

图3为本发明实施例提供的下密封环的俯视图；

图4为本发明实施例提供的界面锥的俯视图；

图5为本发明实施例提供的密封圈的俯视图；

图6为本发明实施例提供的气、水体积比为2.5:1时试验电缆内部沿导体屏蔽表面的电场分布图；

图7为本发明实施例提供的气、水体积比为2.5:1时试验电缆绝缘表面的场强分布图；

图8为本发明实施例提供的气水、体积比为2.5:1时绝缘筒外部表面的场强分布图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1，本发明实施例的直流电缆试验终端包括：绝缘筒1、两个均压罩2、试验电缆3和导电隔离装置4。其中，两个均压罩2分别设置在绝缘筒1外侧的上下两端，用以均化绝缘筒1的外电场；试验电缆3沿轴向套设于绝缘筒1的内部；导电隔离装置4紧密套设于试验电缆3与绝缘筒1之间，用以将试验电缆3与绝缘筒1之间的区域分隔成填充第一电介质a的第一填充腔5和填充第二电介质b的第二填充腔6并均化第一填充腔5和第二填充腔6交界面的电场。

具体而言，绝缘筒1包括柱状套筒和包覆在柱状套筒外的绝缘护套绝缘筒1的材质可以为环氧树脂或者有机玻璃，其高度可以根据具体情况进行选择，本实施例对其不做任何限定。例如可以选择6m的环氧管。两个均压罩2同轴安装于绝缘筒1的首尾两端，以均化外部电场。

试验电缆3包括缆芯和包覆在缆芯外部的绝缘屏蔽层。试验电缆3一端的缆芯通过两个均压罩2中的一个与高压引线相连接，其另一端的外护套与另外一个均压罩2相连并接地。试验时，需要剥掉试验电缆3的部分外护套和部分绝缘屏蔽层。

结合图1-4，通过在试验电缆3上套设上密封环15和下密封环16后，将试验电缆3套入绝缘筒1内，在绝缘筒1的顶部和底部可以通过紧固螺栓实现第一法兰8和第二法兰13与绝缘筒1的紧固连接，为了保证绝缘筒1与第一法兰8及第二法兰13的密封性，在绝缘筒1与两个法兰之间分别设置有O型密封圈17。第二法兰13上可以设置有用以向绝缘筒1内注入第一电介质的注入孔9，例如可以在试验前充入第一电介质，试验时将其密封即可。

结合图1和图5，导电隔离装置4为界面锥或环状密封结构，其形状可以根据实际情况进行选择，例如界面锥的内壁可以为喇叭形、环状密封结构可以为环状密封塞等。导电隔离装置4可以由导电橡胶材料制成，具有较好的弹性，能够在第一填充腔5和第二填充腔6的界面起到密封作用，以防止两种电介质通过界面间隙混溶，同时均化了第一填充腔5和第二填充腔6交界面的电场。

具体实施时，导电隔离装置4套设在试验电缆3的预设位置处，该预设位置根据试验设定的第一电介质与第二电介质的体积比来确定，一般而言，该位置位于试验电缆3绝缘屏蔽层断口以上10cm-2m处。

第一电介质a为绝缘油或气体中的一种或两种。也就是说，第一电介质a可以为绝缘油、气体或者绝缘油与气体的混合物。优选的，绝缘油为硅油、变压器油或者聚异丁烯中的至少一种；气体为空气、氮气或者SF6中的至少一种。第二电介质b为水，优选为去离子水。

为了较好的均化电场，第一电介质a和第二电介质b的体积比为(1～30)：1，优选为2.5:1。

为了均化电缆屏蔽断口处的电场集中，第二填充腔6中第二电介质b的填充面位于试验电缆3绝缘屏蔽层的断口以上预设高度处。该预设高度可以为试验电缆3绝缘屏蔽层的断口以上10cm-2m。

本实施例中，还包括：用以向第二填充腔6内输送水的水循环装置7。

具体而言，水循环装置7可以为现有技术中任意一种水循环装置，例如，该水循环装置可以包括：依次相连接的水箱、水泵和去离子装置。绝缘筒1与试验电缆3底部的第一法兰8上设置有用以与水循环装置7相连通的进水口10和出水口11。水循环装置7中的水泵分别与进水口10和出水口11相连通，以将水箱中经去离子装置处理后的去离子水输送至第二填充腔6中并使去离子水在其中循环并保证充满整个腔体。

请再次结合图1-2所示，本实施例中直流电缆试验终端的安装及试验过程为：首先将两个均压罩2分别安装在绝缘筒1的两端，然后将试验电缆3剥掉部分外护套和部分绝缘屏蔽层，将导电隔离装置4安装在试验电缆3上的预设位置，在试验电缆3上安装好下密封环16后，将试验电缆3插入绝缘筒1中，通过上密封环15、第一法兰8和第二法兰13实现试验电缆3与绝缘筒1的紧固连接，并在绝缘筒1与第一法兰8及第二法兰13之间安装O型密封圈17；最后将将试验电缆3一端的缆芯通过其中一个均压罩2接入高压引线，其另一端的外护套与另一个均压罩相连并接地。试验前，通过注入孔9向第一填充腔5内充入绝缘油、气体或者绝缘油与气体的混合物；通过进水口10和出水口11向第二填充腔6内循环的输送水，开始试验后，密封注入孔9，在与第二法兰13连接的均压罩2上施加高压，与第一法兰8连接的均压罩2接地。

图6-图8示出了采用高度6m，直径50cm的环氧管电缆线芯面积3000mm²，绝缘厚度30mm，导体屏蔽绝缘屏蔽厚度2mm，施加925kV的电压，电缆屏蔽端口距离法兰底部1m，气水体积比为2.5:1时的试验电缆的电缆导体屏蔽表面、电缆绝缘表面和绝缘筒表面电场分布。图中，0位置为第二法兰底端。

可以看出，在气水体积比约为2.5:1时，即导电隔离装置底部距离法兰底部1720mm时，在试验电缆绝缘表面、试验电缆绝缘内部和环氧筒外部，都没有在试验电缆绝缘屏蔽断口和导电隔离装置底部界面处出现电场集中，电场分布也比较均匀。

由于纯水的电阻率为1～18×10⁵Ω·m，与水的温度纯净度相关；空气的电阻率由于湿度压强不同在10⁸-10¹³Ω·m之间，油的电阻率为10¹¹～10¹³Ω·m。

假设本发明实例中绝缘筒内全部填充纯水，则整个水的电阻为R＝ρ*l/s，l＝6m，s＝π*(绝缘筒半径²-电缆半径²)＝1837.8cm²，水的电阻R＝0.326～5.88MΩ，泄漏电流I＝U/R＝925kV/R＝2.837～0.157A。

相同计算方法得出空气与水的体积比例在2.5:1时，泄漏电流为3.95×10^-4～10^-9A，油与水的体积比例在2.5:1时，泄漏电流为3.95×10^-7～10^-9A，目前直流高压发生器的输出电流一般在10^-2A级别，由以上计算可见纯水终端泄露电流远大于气、水或油、水混合物终端的泄漏电流。

上述显然可以得出，本实施例中提供的直流电缆试验终端，通过导电隔离装置在绝缘筒内形成了不同的电介质填充腔，利用油水或油气密度差所致的分层原理形成半油半水或半气半水的绝缘环境，并通过调整油水的配比来均化试验终端内部电场强度及外部沿面电场分布，能有效降低泄漏电流，同时提高了绝缘筒和试验电缆表面的沿面闪络电压。采用界面锥控制油水界面的形状，可以优化交界面处的场强分布。相比于现有技术中的交流电缆试验终端，其中不全填充水，使其可以满足现有直流试验设备；相比于现有的均压环式的试验终端，安装更加方便。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。