专利名称：一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力系统高压直流输电领域的配合高压直流交联聚乙烯电 缆使用的接头，具体涉及一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头。
背景技术：
目前，自从1卯4年世界上第1条连接哥特兰岛与瑞典大陆之间的高压直流输电联 络线投入商业运行以来，高压直流输电技术已经得到了极大的发展。但是传统的高压直流 输电技术还存在很多缺点换流站的投资大，移相换流器接线复杂，体积庞大，易发生换相 失败，换流电压谐波含量高等。针对传统高压直流输电技术的不足，ABB公司研发了柔性高 压直流输电系统。柔性高压直流输电技术是基于电压源换流器(VSC)和绝缘栅双极晶体管 (IGBT)的一种适用于小容量输电的新型高压直流输电技术。自1997年3月，世界上第1条 柔性高压直流输电测试系统——Hellsjon-Grangesberg工程成功运行以来，柔性高压直流 输电技术引起了各国的广泛关注。相继在澳大利亚，丹麦，美国等国建成了柔性高压直流输 电工程，这极大地促进了柔性高压直流输电技术的发展。柔性高压直流输电技术的输电线路采用的是以聚合物为绝缘的塑料电缆。交联聚 乙烯(XLPE)以其优越的性能以及在高压交流电缆上的成功运用而成为直流塑料电缆绝缘 材料的首选。然而，当交联聚乙烯绝缘材料应用在直流高压下时，会由于材料缺陷，离子离 解，电荷注入等原因而在绝缘层内部积聚大量的空间电荷，此空间电荷的存在可能会极大 地畸变绝缘层中局部电场，进而导致绝缘的损坏，最终导致电缆系统运行失败。各国学者为 研究聚合物中空间电荷的测量，形成机理和抑制措施做了大量的工作，获得了很多有价值 的交联聚乙烯材料配方。电缆附件是连接电缆与电缆或电缆与其他电力设备不可或缺的元件。与电缆本体 不同的是，电缆附件(包括电缆接头和终端)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。ABB公司的电缆接头是在交联聚乙烯与三元 乙丙橡胶间加入一层具有非线性特性的应力控制层。此控制层保证在不同温度下两个界面 上的介电常数比值与电导率比值一致，从而减小界面的空间电荷。然而，研发这样的非线性 应力控制层的难度非常大，而且也使直流塑料电缆接头的结构复杂化。
实用新型内容本实用新型提供一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头，结构简单，体积小，耗 材少，与电缆交界面上积累的空间电荷少。为实现上述目的，本实用新型提供一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头，该接头套设在直流电缆外，其特征是，该接头包含套设在直流电缆外的高压屏蔽层，套设在该 高压屏蔽层外的增强绝缘，以及套设在该增强绝缘外的外半导电屏蔽层；上述的增强绝缘的轴向方向的两端都设有应力锥。上述的高压屏蔽层采用三元乙丙半导电胶料。上述的高压屏蔽层的端部采用半圆形结构。上述的增强绝缘采用三元乙丙橡胶材料。上述的应力锥采用全弧型结构，该结构的形状符合三次贝塞尔曲线。上述的外半导电屏蔽层采用三元乙丙半导电胶料。本实用新型高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头和现有技术相比，其优点在于， 本实用新型只设有三层结构，结构简单，体积小，耗材少，便于制造，节省成本；本实用新型高压屏蔽层采用三元乙丙半导电胶料、增强绝缘采用三元乙丙橡胶 材、外半导电屏蔽层采用三元乙丙半导电胶料，使各绝缘层之间的电场分布最优化。
图1为本实用新型一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头的结构示意图；图2为本实用新型一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头的增强绝缘的电导 率分布图；图3为本实用新型一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头的应力锥的贝赛尔 曲线图；图4为本实用新型一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头的应力锥的界面空 间电荷分布图；图5为本实用新型一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头与直流电缆主绝缘 交界面轴向切向电场强度分布图；图6为本实用新型一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头的应力锥曲线上轴 向电场强度分布图；图7为本实用新型一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头的应力锥曲线上电 场强度模值分布图。
具体实施方式
以下结合附图，说明本实用新型的具体实施方式
。本实用新型公开了一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头，该接头套设在电压 等级为士30kV，电缆线芯截面积为300mm2，主绝缘厚度为4mm的直流电缆3外，用于在直流 电缆3和其他电力设备之间建立连接。如图1所示，一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头包含套设在直流电缆3外 的高压屏蔽层1，套设在高压屏蔽层1外的增强绝缘2，以及套设在增强绝缘2外的外半导 电屏蔽层5。本实用新型的高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头，其沿直流电缆3的方向为 其轴向方向，增强绝缘2在其轴向方向的两端上，各设有一个应力锥4。高压屏蔽层1采用三元乙丙半导电胶料，其电导率为2X10_3S/m。该高压屏蔽 层1轴向方向上两个的端部都采用半圆形结构，高压屏蔽层ι的厚度为5mm，长度按照GB14315-93，保证高压屏蔽层1与直流电缆3的主绝缘搭接长度大于10mm，在本实用新型中高 压屏蔽层1与直流电缆3主绝缘的搭接长度确定为160mm。增强绝缘2采用三元乙丙橡胶材料，其玻璃化转变温度约在_43°C。在不同温度、 不同电场强度下，增强绝缘2的电导率如图2所示，图2中横坐标为电场强度、纵坐标为电 流密度，该图中显示了增强绝缘2分别在30°C、5(TC和80°C的环境的电导率，可看出增强 绝缘2的电导率随温度升高而增大。其厚度根据具体电压等级而定，正常运行时的平均电 场强度设计值为3kV/mm，由电压等级和平均电场强度可确定增强绝缘的厚度，其关系式如 下
权利要求1.一种高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头，该接头套设在直流电缆(3)外，其特征 在于，该接头包含套设在所述的直流电缆(3)外的高压屏蔽层(1 )，套设在所述的高压屏蔽 层(1)外的增强绝缘(2)，以及套设在所述的增强绝缘(2)外的外半导电屏蔽层(5)；所述的增强绝缘(2)的轴向方向的两端都设有应力锥(4)。
2.如权利要求1所述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头，其特征在于，所述的高 压屏蔽层(1)采用三元乙丙半导电胶料。
3.如权利要求1所述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头，其特征在于，所述的高 压屏蔽层(1)的端部采用半圆形结构。
4.如权利要求1所述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头，其特征在于，所述的增 强绝缘(2)采用三元乙丙橡胶材料。
5.如权利要求1所述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头，其特征在于，所述的应 力锥(4)采用全弧型结构，该结构的形状符合三次贝塞尔曲线。
6.如权利要求1所述的高压直流交联聚乙烯电缆预制型接头，其特征在于，所述的外 半导电屏蔽层(5)采用三元乙丙半导电胶料。
专利摘要本实用新型提供一种高压屏蔽层端部附近接头，该接头套设在直流电缆外，其包含套设在直流电缆外的高压屏蔽层，套设在该高压屏蔽层外的增强绝缘，以及套设在该增强绝缘外的外半导电屏蔽层；增强绝缘的轴向方向的两端都设有应力锥。本实用新型只设有三层结构，结构简单，体积小，耗材少，便于制造，节省成本；高压屏蔽层采用三元乙丙半导电胶料、增强绝缘采用三元乙丙橡胶材、外半导电屏蔽层采用三元乙丙半导电胶料，使接头绝缘层的电场分布最优化。
文档编号H02G15/068GK201904597SQ20102066606
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17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:上海市电力公司