专利名称：高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统高压直流输电领域，尤其涉及一种高压直流输电技术领域的配合高压直流交联聚乙烯电缆使用的预制型终端。
背景技术：
随着煤炭等一次能源的日渐枯竭，各国正在大力研究发展风能、太阳能、潮汐能等二次新能源的发电和输电技术。国内外研究得比较热门的是风能的利用。不同地区不同时段风能的时刻变化性导致生产的电能的频率也是时刻变化的，因此风能产出的电能不能直接并入电网。切实可行的办法是采用高压直流输电方式，即将风能产出的电能在送端整流成直流电，经过直流输电线路将电能送往受端，而在受端再将直流电逆变为工频交流，继而并入电网。众所周知，高压直流输电在远距离大功率输电、海底电缆送电、两个电网间的非同步互联等方面比高压交流输电具有更大的优势。然而，常规高压直流输电也存在着一些缺点，如受端必须有旋转电机，有换相失败的危险，难以应用到小功率的场合等。柔性高压直流输电(HVDC light)技术正是从根本上克服这些缺点而逐渐发展起来的输电技术。由于大城市的工商业发达，人口稠密、用电密度高，因此环境保护的要求在城市附近建设大型电站是不允许的，同时在这些地区选择高压架空线路的走廊也很困难。因而向大城市送电的发展方向是选择地下电缆送电。而柔性高压直流输电电缆是一种挤压式、单极电缆，具有体积小、强度高、重量轻、传输容量大、绝缘水平优越、环保和敷设容易等优点， 解决了传统电缆由于绝缘体中空间电荷积累导致的局部电场畸变而引起的绝缘老化甚至击穿，以及温度敏感引起的压力分配不均勻导致绝缘体外部过应力的问题。电缆终端是连接电缆与其他电力设备(如变压器等)不可或缺的元件。与电缆本体不同的是，电缆终端中存在双层绝缘介质，而这个交界面的存在更容易积聚空间电荷。双层介质交界面上的空间电荷量主要由各层绝缘材料的介电常数比值与电导率比值间的差值决定，差值越大，则积聚的空间电荷就大，反之，两者比较接近时，积聚的空间电荷就小甚至消除。在不同温度不同电场强度下，材料的介电常数变化非常小，也就是说两种材料的介电常数比值是基本固定的，但是材料的电导率却随着温度和电场强度的变化而显著变化， 有时达几个数量级的变化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，它具有结构简单、体积小、与电缆交界面上积累的空间电荷少的优点，且外绝缘爬电距离的设计完全满足高污秽地区的使用要求。实现上述目的的技术方案是一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，包括电缆本体，其中，该终端所使用的电压等级包含中高压电压等级，它包括套于电缆本体外的伞裙护套、围于伞裙护套外的若干个伞裙以及设置于电缆本体与伞裙护套之间的应力控制管。
上述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，其中，所述的伞裙护套及伞裙采用三元乙丙橡胶材料。上述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，其中，所述的伞裙由若干个大伞和小伞沿着电缆本体的轴向方向交叉布置，每一个大伞或者小伞由伞面和伞面下部平行设置的下表面构成，伞面与水平的夹角为倾角，该倾角的范围为10° 18°之间，下表面采用水平结构。上述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，其中，所述的应力控制管形状采用全弧型结构。上述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，其中，所述应力控制管的全弧型结构的形状符合三次贝塞尔曲线，起始点为应力控制管根部，终点为应力控制管端部，方向点在弧线上。上述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，其中，所述的在弧线上的方向点为不固定的点。上述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，其中，所述的应力控制管长度以实测界面空间电荷、具体结构尺寸及电压等级为依据。上述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，其中，所述电缆本体的端部处到应力控制管根部的距离为内爬距，内爬距允许切向电场强度为0. 6kV/mm。上述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，其中，所述的中高压电压等级为 IOkV 到 150kV。本发明的有益效果是本发明中的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端中的电场分布达到最优，界面具有足够的安全裕度，且重量轻、体积小，结构简单，在电力系统高压直流交联聚乙烯电缆输电领域具有重要的推广价值。
图1是本发明的一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端的结构示意图；图2是本发明中伞裙护套所采用的三元乙丙橡胶材料在不同温度、不同电场强度下的电导率图；图3是应力控制管形状图；图4是交联聚乙烯与三元乙丙橡胶材料在设计电场强度下的界面空间电荷分布图；图5是预制型终端与电缆主绝缘交界面轴向切向电场强度分布图；图6是应力控制管曲线上轴向电场强度分布图；图7是应力控制管曲线上电场强度模值分布图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。请参阅图1至图7，图中示出了本发明的一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，包括电缆本体4，该终端所使用的电压等级包含中高压电压等级，它包括套于电缆本体 4外的伞裙护套3、围于伞裙护套3外的若干个伞裙1以及设置于电缆本体4与伞裙护套3 之间的应力控制管2。伞裙护套3及伞裙1采用三元乙丙橡胶材料，伞裙1由若干个大伞11和小伞12 沿着电缆本体4的轴向方向交叉布置，每一个大伞11或者小伞12由伞面13和伞面下部平行设置的下表面14构成，伞面13与水平的夹角为倾角，该倾角的范围为10° 18°之间， 下表面14采用水平结构。下面对伞裙护套3及伞裙1的各个部分做进一步说明。伞裙1形状为使伞裙1表面的污秽状况与自清扫性能达到最优，倾角应控制在 10° 18°之间。另外，为尽可能增大伞裙1直径，减少耗材以及减少伞裙1边缘效应引起的不明闪络，上倾角应选得尽量小，所以选择上倾角为10°为最优。为便于空气流通交换，避免伞裙1下表面堆积污秽空气，也便于有憎水迁移性表面的雾珠和水滴垂直下落，防止水珠流动降低下表面闪络电压，设计的伞裙1下表面14采用平面结构。为了减少伞裙1 边缘场强畸变，有效防止滴水沿处由于水带存在而显著降低边缘间隙闪络电压，伞裙1边缘不采用滴水沿，在上表面边缘处采取倒圆角措施。大伞11和小伞12的布置采用大小伞裙1交叉布置的方式，这样可实现非均勻污染，提高闪络电压。一般要求大小伞伸出之差P2-P1应不小于15mm，所以在直流电缆终端的设计时，伞件伸出差定为25mm。伞径大小由于直流电压没有交流电压的周期性极性转换，伞裙1表面长期存在离子定向迁移，外绝缘表面的局部电弧往往持续时间比较长，电弧容易桥接，所以直流电缆终端伞裙1的伞径要设计得比交流的大。具体伞径的大小需要根据电缆的结构尺寸来确定。伞间距由于直流下的伞盘半径大，为防止闪络电压直接沿伞裙1边缘垂直贯穿， 伞间距要选得大些，一般认为伞宽和伞间距满足1 2的关系是较合理的，具体伞间距需要根据电缆结构尺寸和伞径大小来确定。爬电比距的确定直流电压下，伞裙1的污闪电压不存在极性效应，两种极性的污闪电压基本一致，且伞裙1的直交比变化也比较小，在1.0左右。直流伞裙1爬电比距的计算公式如式(1)所示
权利要求
1.一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，包括电缆本体，其特征在于，该终端所使用的电压等级包含中高压电压等级，它包括套于电缆本体外的伞裙护套、围于伞裙护套外的若干个伞裙以及设置于电缆本体与伞裙护套之间的应力控制管。
2.根据权利要求1所述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，其特征在于，所述的伞裙护套及伞裙采用三元乙丙橡胶材料。
3.根据权利要求1所述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，其特征在于，所述的伞裙由若干个大伞和小伞沿着电缆本体的轴向方向交叉布置，每一个大伞或者小伞由伞面和伞面下部平行设置的下表面构成，伞面与水平的夹角为倾角，该倾角的范围为10° 18°之间，下表面采用水平结构。
4.根据权利要求1所述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，其特征在于，所述的应力控制管形状采用全弧型结构。
5.根据权利要求4所述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，其特征在于，所述应力控制管的全弧型结构的形状符合三次贝塞尔曲线，起始点为应力控制管根部，终点为应力控制管端部，方向点在弧线上。
6.根据权利要求5所述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，其特征在于，所述的在弧线上的方向点为不固定的点。
7.根据权利要求4所述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，其特征在于，所述的应力控制管长度以实测界面空间电荷、具体结构尺寸及电压等级为依据。
8.根据权利要求1所述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，其特征在于，所述电缆本体的端部处到应力控制管根部的距离为内爬距，内爬距允许切向电场强度为0. 6kV/ mmD
9.根据权利要求1所述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，其特征在于，所述的中高压电压等级为IOkV到150kV。
全文摘要
本发明公开了一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端，它属于电力系统高压直流输电领域，其结构主要包括套于电缆本体外的伞裙护套、围于伞裙护套外的若干个伞裙以及设置于电缆本体与伞裙护套之间的应力控制管。伞裙和伞裙护套采用三元乙丙橡胶材料，伞裙的倾角为10°，下表面采用平面结构，伞裙边缘处不采用滴水沿结构；应力控制管采用符合三次贝塞尔曲线的全弧型结构，其长度确定考虑实测界面空间电荷、具体结构尺寸和电压等级。本发明中的高压直流交联聚乙烯电缆预制型终端中的电场分布达到最优，界面具有足够的安全裕度，且重量轻、体积小，结构简单等优点，在电力系统高压直流交联聚乙烯电缆输电领域具有重要的推广价值。
文档编号H02G15/06GK102480117SQ20101055552
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者何维国, 周雁, 尹毅, 张宇, 彭嘉康, 杨玉智, 柳松, 江平开, 陈守直 申请人:上海交通大学, 上海华普电缆有限公司, 上海市电力公司, 上海捷锦电力新材料有限公司