专利名称：高压直流电缆终端设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于终结高压直流电缆HVDC电缆的直流电缆终端设备。该设备包括电流承载装置，该电流承载装置包括该直流电缆的端子部分，该电缆至少包括电导体、位于电导体外部的圆周电绝缘层以及位于绝缘层和电导体外部的圆周导电屏蔽体。该设备包括外壳，该外壳包括具有内围的管状外罩，该外罩限定了纵轴且通过电绝缘和含聚合物的材料形成，且该电流承载装置适于在外罩的轴向中延伸。该外罩沿着电流承载装置的轴向延伸的至少一部分，轴向地延伸，且在其内围和电流承载装置之间存在空间，且该外壳适于将该空间与外罩外部的空气分离。而且，本发明涉及包括上述种类的设备的电力设施。
背景技术：
当今，在HVDC技术领域中，高压直流HVDC应用的额定电压水平不断增长。随着这 种发展，需要能够承受更高电压水平的改进HVDC电缆终端。HVDC电缆用于配电网络和输电网络中的电力供应。一般而言，HVDC电缆至少包括例如由铜或铝制成的内部或中心带电电导体、圆周地环绕电导体的电绝缘层以及圆周地环绕该绝缘层和电导体的导电屏蔽体，也称为外部半导体，该导电屏蔽体保持在接地电势。可以存在附加层，例如作为圆周环绕电导体且位于绝缘层内部的导电层的所谓内半导体，以及例如圆周地环绕导电屏蔽体的外电缆套。当HVDC电缆电连接到其他电气装置时，HVDC电缆被终结或被切断。当终结HVDC电缆时，应当采取措施以确保持久和可靠的电性能且保护HVDC电缆和电缆端部所连接的电气装置之间的连接。当终结HVDC时，导电屏蔽体和电绝缘层以及可能的任意其他存在层在内部电导体的终端之前被终结或切断，以露出电导体并将它连接到电气装置。WO 2007/147755-A1公开了一种用于终结HVDC电缆的电缆终端，该终端设置有用于电场控制的设备，该设备包括适于电连接到带电高压部件且电连接到接地电势的场分级(field grading)材料。US 2009/0071684-A1描述了一种高压电缆终端。WO 2006/015735-A1公开了一种用于高压电缆的开放空气电缆密封端部，其包括外罩和导电连接线，该外罩轴向延伸，在其内围和连接线之间存在空间，且该空间填充有例如六氟化硫SF6的电绝缘气体。发明目的本发明的目的是提供一种可以承受高电压水平的改善的高压直流HVDC电缆终端。本发明的另一目的是改善HVDC电缆终端的电绝缘属性。本发明的另一目的是改善HVDC电缆终端的机械性能。
发明内容
本发明的上述目的通过提供一种用于终结高压直流电缆(例如50kV以及以上的电压的DC电缆)的直流电缆终端设备来实现，该设备包括
电流承载装置，包括所述直流电缆的端子部分，该电缆至少包括电导体、位于所述电导体外部的圆周电绝缘层以及位于所述绝缘层和所述电导体外部的圆周导电屏蔽体，外壳，包括具有内围的管状外罩，所述外罩限定纵轴且通过电绝缘和含聚合物的材料形成，所述电流承载装置适于在外罩的轴向中延伸，所述外罩沿着所述电流承载装置的轴向延伸的至少一部分，轴向地延伸，且在其内围和电流承载装置之间存在空间，外壳适于将所述空间与外罩外部的空气分离，其中所述设备包括将所述空间分割成第一腔室和第二腔室的分隔件，所述第一腔室填充有电绝缘第一流体且所述第二腔室填充有不同于第一流体的 电绝缘第二流体，所述导电屏蔽体终结在所述第二腔室内部，以及至少一个电场控制件位于所述第二腔室内在所述导电屏蔽体的终端附近。一般而言，第一腔室可以与高压侧(例如，高架线，或者电缆所连接的电气装置)相邻，且电缆经由第二腔室进入终端设备。圆周导电屏蔽体(也称为外半导体或掩蔽件)终结在外罩内部且以圆周边缘(也称为半导体边缘)的形式形成终端。本发明的发明人已经意识到，一般保持在接地电势的圆周导电屏蔽体(也称为外半导体)的终端是发现最高电场和电场应力的主要问题区域。这也是作为现有措施在导电屏蔽体的终端附近提供电场控制件(例如所谓的应力圆锥)的原因。通过在第二腔室内部提供导电屏蔽体和电场控制件的终端，其中第二腔室和与终端的高电压侧相邻的第一腔室分离，且通过使用不同绝缘流体填充两个腔室，可以获得电场的有效控制和电场应力的减小，且根据本发明的电缆终端更加灵活且可以以有效的方式针对各种应用而调整。通过在第二腔室中提供电场控制件，有效地改善了沿着外罩的电势分布。参考上文，提供了一种改善的用于高压的电缆终端，其承受更高的电压水平，且其中电绝缘属性和机械性能得到改善。第一和第二绝缘流体中的每一个可以是例如油或凝胶的液体、气体或者气体混合物等形式。外罩的电绝缘和含聚合物的材料可以包括一种聚合物或多种聚合物。该材料可以是合成物、加固环氧物或树脂。该聚合物可以是例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚酯的热塑性聚合物，或者是例如热固树脂的热固性聚合物。该罩可以是环氧加固结构的形式。根据本发明的设备的有利实施例，外罩通过一种聚合物或多种聚合物形成。该外罩可以设置有例如伞裙或翼部形式的硅酮外盖。有利地，电场控制件定位在电流承载装置周围。存在可以被使用且本领域技术人员已知的若干已知电场控制件，且因此在下文中将不更详细地讨论电场控制件。电场控制件例如可以是应力圆锥且例如可以包括在电流承载装置上伸展的橡胶或弹性体，且地电极可以应用于橡胶体以分配电场，或者应用于高压侧和地之间的等势线以防止电场应力和电场集中。DC电缆可以包括其他层，例如圆周环绕导电屏蔽体的外部电缆套，该外电缆套是本领域技术人员所已知的，且因此在下文中将不更详细地讨论。
依据根据本发明的设备的一个有利实施例，电流承载装置包括高压直流HVDC电缆的端子部分。一般而言，导电屏蔽体保持在接地电势。根据本发明的设备尤其对于用于终结高于200kV的电压的DC电缆是有利的。依据根据本发明的设备的有利实施例，电缆的端子部分的第一部分具有圆周导电屏蔽体，且电缆的端子部分的剩余部分的导电屏蔽体被去除，且所述第一部分位于第二腔室内且位于第一腔室外。由此，提供改善的用于高压的电缆终端。依据根据本发明的设备的另一有利实施例，第一流体包括电绝缘气体且第二流体包括液体填充物。液体填充物或液体介质可以是例如油、凝胶等或其混合物的流体形式。绝缘气体可以是气体混合物。例如SF6、N2或CO2的绝缘气体容易在现场进行处理，具有低重量且具有有利的对流冷却效果。通过在液体填充的第二腔室中提供导电屏蔽体的终端，导电屏蔽体终端形式的问题区域从气体填充区域(即与高压侧相邻的第一腔室)分离。由 此，减小了第一腔室的电绝缘气体中的电击穿的风险，且提供了改善的电场控制。而且，当进入设备的外罩时，DC电缆的端子部分仍具有接地的圆周导电屏蔽体。因而，在操作期间，DC电缆的端子部分在电缆与外罩的电缆入口 /开孔之间的界面处在径向中热膨胀和收缩，这可能导致与电缆和外罩之间的密封相关的问题。然而，取代将更容易经由电缆和外罩之间的接口泄露的气体，通过在第二腔室(线缆进入外罩的第二腔室)中提供流体，提供了在外罩的电缆入口处的改善的密封。因此，外罩的电缆入口处的密封布置可以不那么复杂，且因而相对于现有技术密封较不昂贵。因而，更加容易制造根据本实施例的设备。通过该实施例，提供了改善的HVDC电缆终端，其中电绝缘属性和机械属性得以改善。而且，液体填充物提供DC电缆的端子部分的冷却。依据根据本发明的设备的另一有利实施例，液体填充物包括电绝缘凝胶和/或电绝缘油。合适的油和凝胶对于本领域人员是已知的。通过该实施例，电缆和外罩的电缆入口之间的密封以及电缆的冷却效应得到进一步改善，从而提供了改善HVDC电缆终端。依据根据本发明的设备的又一有利实施例，电绝缘气体包括SF6即六氟化硫、CO2和/或N2。通过该实施例，HVDC电缆终端的绝缘属性和电场控制得到进一步改善，从而提供了更加改善的HVDC电缆终端。备选地，电绝缘气体还可以包括空气，例如压缩空气。依据根据本发明的设备的又一有利实施例，该设备包括连接到第二腔室的流体循环单元，该流体循环单元包括用于其中的流体循环的回路，且第二腔室是回路的一部分。通过该实施例，电缆的冷却效果又得到进一步改善，从而提供了改善的HVDC电缆终端。依据根据本发明的设备的另一有利实施例，分隔件是管状的且定位在电流承载装置周围。通过该实施例，分隔件被有效地密封在正确且有效的位置，且促进设备的组装，由此提供了改善的HVDC电缆终端。依据根据本发明的设备的另一有利实施例，分隔件形成在内壳的第一端部具有第一开孔的截锥形内壳，该第一开孔在电流承载装置周围密封。通过这种形状的分隔件，不存在与电流承载装置相邻的分隔件的径向延伸壁，而该延伸壁可能以消极方式引导电场。因而，提供电场的有效控制，由此进一步改善了 HVDC电缆终端。依据根据本发明的设备的另一有利实施例，分隔件形成在内壳的第一端部具有第一基部的圆柱形内壳，该第一基部设置有第一开孔，该第一开孔在电流承载装置周围密封。通过该实施例，提供改善的HVDC电缆终端。
依据根据本发明的设备的另一有利实施例，分隔件形成具有穹顶形端部部分的内壳，且内壳的穹顶形端部部分设置有第一开孔，该第一开孔在电流承载装置周围密封。通过这种形状的分隔件，不存在与电流承载装置相邻的分隔件的径向延伸壁，而该延伸壁可能以消极方式引导电场。因而，提供电场的有效控制，由此进一步改善了 HVDC电缆终端。依据根据本发明的设备的又一有利实施例，外罩沿着分隔件的轴向延伸的至少一部分，轴向延伸，且在其内围和分隔件之间存在间隙。通过本实施例的间隙，进一步改善了电场的控制，由此提供进一步改善的HVDC电缆终端。
依据根据本发明的设备的又一有利实施例，分隔件沿着电场控制件的轴向延伸，轴向地延伸，且在其内围和电场控制件之间存在间隙。通过本实施例的间隙，进一步改善了电场的控制，由此提供进一步改善的HVDC电缆终端。然而，在一些实施例中，可以不包括电场控制件和分隔件之间的所述间隙。依据根据本发明的设备的另一有利实施例，外罩具有与第一腔室相邻的第一端部部分和与第二腔室相邻的第二端部部分，电流承载装置包括电导体终结在其中的连接体，该连接体适于将终结的电导体电连接到导电元件，该导电元件适于在第一腔室中轴向延伸且形成电流承载装置的一部分，且所述连接体的至少一部分位于第一腔室中。通过在可以填充绝缘气体的第一腔室中提供连接体，提供有效的电场控制，由此进一步改善了 HVDC电缆终端。该连接体可以包括将终结的电导体连接到导电元件的连接元件，且可以包括螺丝和静态导电掩蔽件/屏蔽体。导电元件可以是例如由铝或铜制成的棒的形式。在例如使用SF6气体填充的第一腔室中具有裸露导电元件对于DC电缆终端中的电热性能是有益的。依据根据本发明的设备的另一有利实施例，整个连接体位于第一腔室内且位于第二腔室外部。通过在第一腔室中提供整个连接体，进一步改善了电场控制，由此进一步改善了 HVDC电缆终端。依据根据本发明的设备的另一有利实施例，分隔件毗邻连接体。由此，分隔件被有效地密封在正确的位置，且进一步促进设备的装配。依据根据本发明的设备的另一有利实施例，第二流体与连接体物理接触。通过该流体接触，进一步改善了电场控制。依据根据本发明的设备的另一实施例，分隔件位于连接体和外罩的第二端部部分之间。由此，分隔件被有效地密封在正确的位置，且进一步促进设备的装配。依据根据本发明的设备的另一实施例，第二腔室位于连接体和外罩的第二端部部分之间。由此，进一步改善了 HVDC电缆终端。依据根据本发明的设备的另一实施例，电缆的端子部分从外罩的第二端部部分延伸到连接体。由此，进一步改善了 HVDC电缆终端。依据根据本发明的设备的另一有利实施例，分隔件由电绝缘且含聚合物的材料制成。通过该实施例，又进一步改善了 HVDC电缆终端。分隔件可以由与结合外罩提及的材料对应的材料制成，但是分隔件的材料可以不同于外罩的材料。依据根据本发明的设备的又一有利实施例，该设备包括至少一个场分级材料层，该场分级材料层电连接到电缆的端子部分的导电屏蔽体，且可电连接到电缆的端子部分的电导体，并且该至少一个场分级材料层沿着第二腔室内的电流承载装置的轴向延伸的至少一部分轴向延伸，且至少定位在电缆的端子部分的电导体周围。通过该实施例，进一步改善了电场控制，由此提供进一步改善的HVDC电缆终端。该至少一个场分级材料层可以分别直接或间接、电连接或可连接到导电屏蔽体和电导体。该至少一个场分级材料层可以分别直接或间接、物理连接或可连接到导电屏蔽体和电导体。场分级材料是适于对电场进行分级和引导的材料。可用于根据本发明的设备的实施例的所谓的场分级材料FGM的示例例如在W0-A1-2008/076058和EP-Al-I 736 998中提及。然而，也可以使用其他合适的FGM。依据根据本发明的设备的有利实施例，该至少一个场分级材料层包括非线性场分级材料。依据根据本发明的设备的另一有利实施例，该至少一个场分级材料层包括电阻性场分级材料。依据根据本发明的设备的又一有利实施例，该至少一个场分级材料层包括非线性电阻性场分级材料，其具有的电阻率是电场的函数。备选地，可以使用具有场相关电容率的电容性场分级材料。通过这些实施例，进一步改善了电场控制，由此提供进一步改善的HVDC电缆终端。 依据根据本发明的设备的又一有利实施例，该至少一个场分级材料层沿着第二腔室内的电流承载装置的轴向延伸的至少一部分，定位在电缆的端子部分的电绝缘层周围。通过该实施例，进一步改善了电场控制，由此提供进一步改善的HVDC电缆终端。依据根据本发明的设备的又一有利实施例，在第二腔室内，电缆的端子部分的第一部分具有圆周导电屏蔽体，而电缆的端子部分的剩余部分的导电屏蔽体被去除，且该至少一个场分级材料层至少沿着电缆的端子部分的剩余部分轴向延伸，且至少定位在电缆的端子部分的电导体周围。通过该实施例，进一步改善了电场控制，由此提供进一步改善的HVDC电缆终端。有利地，该至少一个场分级材料层可以沿着电缆的端子部分的第一部分的至少一部分轴向延伸，且至少定位在电缆的端子部分的圆周导电屏蔽体周围。依据根据本发明的设备的又一有利实施例，该至少一个场分级材料层沿着电缆的端子部分的剩余部分，定位在电缆的端子部分的电绝缘层周围。通过该实施例，进一步改善了电场控制，由此提供进一步改善的HVDC电缆终端。依据根据本发明的设备的另一有利实施例，电场控制件具有面对电流承载装置的内围，且电场控制件定位在电流承载装置周围，该至少一个场分级材料层位于其内围和电流承载装置之间。通过该实施例，进一步改善了电场控制，由此提供进一步改善的HVDC电缆终端。依据根据本发明的设备的另一有利实施例，电场控制件具有面对分隔件的外表面，且电场控制件的外表面的至少一部分形成该至少一个场分级材料层的一部分。通过该实施例，可以进一步改善电场控制，由此提供进一步改善的HVDC电缆终端。备选地,该至少一个场分级材料层可以嵌入在电场控制件的材料中。此外，通过提供一种包括高压直流电缆以及包括用于终结电缆的直流电缆终端设备的电力设施来获得本发明的上述目的，该高压直流电缆包括至少包括电导体、位于电导体外部的圆周绝缘层以及位于绝缘层和电导体外部的圆周导电屏蔽体，其中该设备包括权利要求I至21其中任意一个中提及的特征和/或上述设备实施例中的任意一个的特征。根据本发明的电力设施及其实施例的正面技术效果对应于结合根据本发明的设备及其实施例提及的上述技术效果。直流电缆终端设备和电力设施的上述实施例和特征分别可以以各种可能方式组合，从而提供其他有利的实施例。根据本发明的直流电缆终端设备和电力设施的其他有利实施例以及使用本发明的进一步的优势从实施例的详细描述显现。
出于示例性目的，现在将借助于实施例且参考附图更详细地描述本发明，附图中图I是示出根据本发明的直流电缆终端设备的第一实施例的纵向剖面的示意性侧视图； 图2是示出根据本发明的直流电缆终端设备的第二实施例的纵向剖面的示意性侧视图；以及图3是示出根据本发明的直流电缆终端设备的第三实施例的纵向剖面的示意性侧视图。
具体实施例方式图1-3示意性示出用于终结用于高压(例如，IOkV及以上，尤其是50kV及以上)HVDC电缆的根据本发明的直流电缆终端设备的三个实施例。参考图1-3，设备的三个实施例中的每一个包括电流承载装置102或电压承载装置，其包括HVDC电缆的端子部分104，该电缆至少包括一般由例如铜或铝的合适金属制成的中心电导体106，圆周地环绕且位于电导体106外部的圆周电绝缘层108，以及圆周地环绕且位于绝缘层108和电导体106外部的圆周导电屏蔽体110或层/掩蔽件，也称为外半导体。圆周导电屏蔽体110可以由导电聚合物制成。HVDC电缆及其可能包括其他层的部件的结构对于本领域技术人员而言是已知的，且此处不做更详细地讨论。HVDC电缆例如可以包括所谓的内半导体，该内半导体是圆周环绕电导体且位于绝缘层内部的层/掩蔽件。内半导体可以由导电聚合物制成。而且,设备包括外壳111,外壳111包括具有内围114的管状外罩112。外罩112限定纵轴χ-χ，且通过电绝缘和含聚合物的材料(例如合成物)形成。该设备关于轴x-x基本是旋转对称的。外罩112的外围设置有例如由硅树脂制成的伞裙116或唇部/翼部。电流承载装置102适于在外罩102的轴向中延伸。外罩112沿着电流承载装置102的轴向延伸的至少一部分轴向延伸，且在其内围114和电流承载装置102的外围之间存在空间118。外壳111适于将空间118与外罩112外部120的空气分离。定位在电流承载装置102周围的管状分隔件122将空间118分割成第一腔室124和第二腔室126。分隔件122可以由电绝缘和含聚合物的材料制成，例如由玻璃纤维强化环氧物制成。第一腔室124填充有例如SF6, CO2或N2或其混合物的电绝缘气体形式的电学绝缘第一流体125。导电屏蔽体110终结在第二腔室126内部。导电屏蔽体110被终结且形成以圆周边缘(也称为半导体边缘)形式的终端109。如前面所公开，例如应力圆锥形式的电场控制件128位于第二腔室126内在导电屏蔽体的终端附近。电场控制件128可以包括在电流承载装置102上、更精确地在HVDC电缆的端子部分104上伸展或挤压的橡胶、聚合物或弹性体129。弹性体129可以是蘑菇形的。然而，弹性体129的其他材料和形状也是有可能的。也可以使用本领域技术人员已知的其他类型的电场控制件。设备还可以包括多个电场控制件，即，两个或若干电场控制件。电场控制件也可以是线性或非线性电阻性场分级材料层形式，例如非线性电阻性材料制成的衬套的形式。而且，电场控制件128可以包括以常规方式可以设置在弹性体129的下弯内围上的、例如由金属或聚合物材料制成的半导电或导电层130。备选地，半导电或导电层130可以嵌入在电场控制件128的主体129中。半导电或导电层130可以以本领域技术人员已知的各种方式形成和合成。导电层130可以被称为偏转器。有利地，导电屏蔽体110在电场控制件128的绝缘材料、电绝缘层108的绝缘材料以及半导电层130的材料形成的三角点下方或在其之前，与电场控制件128的下部相邻终结。第二腔室126填充有电绝缘凝胶或电绝缘油或其混合物形式的电绝缘第二流体127。外罩112具有与第一腔室124相邻且还与高压端相邻的第一端部部分132，其中设备例如连接到高架线或母线等。外罩112具有与第二腔室126相邻的第二端部部分134。外壳111可以包括位于外罩112的第二端部部分134处例如由金属制成的第一法兰138以及位于外罩112的第一端部132处由例如金属制成的第二法兰152。HVDC电缆经由第二端部部分134且经由第一法兰138限定的第一开孔136进入外罩112。外罩112沿着分隔件122的轴向延伸的至少一部分轴向地延伸，在其内围114和分隔件122的外围之间存在间 隙140。电缆的端子部分104的第一部分142具有圆周导电屏蔽体110，而电缆的端子部分104的剩余部分144的导电屏蔽体110被去除，从而露出绝缘层108。第一部分142可以称为半导体端部且剩余部分144可以称为剥离电缆。存在导电屏蔽体110的第一部分142位于第二腔室126内且位于第一腔室124外部。电流承载装置102包括连接体146，电导体106在该连接体中终结，且绝缘层108可以在连接体146附近终结。连接体146适于将终结的电导体106电连接到此处例如由铝或铜制成的棒形式的导电元件148。导电元件148适于在第一腔室中轴向延伸，且形成电流承载装置102的部件。此处，整个连接体146位于第一腔室124内和第二腔室126外部。导电元件148可以延伸到外罩112的外部且经由第二法兰152限定的第二开孔150退出外罩112。在退出外罩112之后，导电元件148以本领域技术人员已知的常规方式电连接到高压侧的电气装置。备选地，导电元件148例如可以经由第二法兰152连接到高压侧的电气装置而不退出外罩。分隔件122因而位于连接体146和外罩112的第二端部部分134之间，且第二腔室126位于连接体146和外罩112的第二端部部分134之间。电缆的端子部分104从外罩112的第二端部部分134延伸到连接体146。分隔件112毗邻连接体146且包括在第二腔室126中的第二流体与连接体146物理接触。图I的第一实施例的分隔件122形成截锥形内壳122，在内壳122的第一端部156具有且限定第一开孔154，且第一开孔154在电流承载装置102周围密封，更准确地在HVDC电流的端子部分104周围密封。分隔件122的第二开放端部158以密封方式连接到第一法兰138。根据本发明的设备的有利实施例，分隔件122轴向延伸，在其内围162和电场控制件128的外表面164之间存在间隙160。依据根据本发明的设备的又一有利实施例，，分隔件沿着电流承载装置102的轴向延伸的至少一部分122轴向延伸，在其内围162和电流承载装置102之间存在间隙160。图2的第二实施例的分隔件222形成在内壳222的第一端部256具有第一基部223的圆柱形内壳222。第一基部223设置有第一开孔254，该第一开孔254在电流承载装置102周围密封，更准确地在HVDC电缆的端子部分104周围密封。另外，设备的第二实施例包括连接到第二腔室126的流体循环单元280。流体循环单元280包括用于其中的流体循环的回路282，且第二腔室126是回路282的一部分。而且，流体循环单元280可以包括本领域技术人员已知的在常规循环单元中发现的其他必要设备，例如用于循环流体的装置，例如泵装置。图2的分隔件222轴向延伸，在其内围262和电场控制件128的外表面164之间存在间隙160。图3的第三实施例的分隔件形成具有穹顶形端部部分356的内壳322。内壳322的穹顶形端部部分356设置有第一开孔354，且第一开孔354在电流承载装置102周围密封，更准确地在HVDC电缆的端子部分104周围密封。图3的分隔件322轴向延伸，在其内围362和电场控制件128的外表面164之间存在间隙160。另外，设备的第三实施例包括至少一个圆周场分级材料层390，其电连接且在本实施例中也物理连接到电缆的端子部分104的导电屏蔽体110，且电连接且在本实施例中也物理连接到电缆的端子部分104的电导体 106。该至少一个场分级材料层390此处由非线性场分级材料FGM制成，例如由具有场 依赖电阻率的电阻性场分级材料制成，例如是合适的聚合物基底上例如SiC或ZnO填充物形式。FGM层390具有合适的厚度。对于可以使用的FGM示例，请参考W0-A1-2008/076058和EP-Al-I 736 998。然而，也可以使用其他合适的FGM。该至少一个FGM层390沿着第二腔室126内电流承载装置102的轴向延伸的至少一部分轴向延伸，且定位在电导体106以及电缆的端子部分104的电绝缘层108的周围。更精确地，在该实施例中，至少一个FGM层390沿着导电屏蔽体110被去除的、电缆的端子部分104的剩余部件144轴向延伸，且定位在电导体106和电缆的端子部分104的电绝缘层108周围。电场控制件128具有面对电流承载装置102的内围166，且该至少一个FGM层390设置为使得电场控制件128定位在电流承载装置102周围，更精确地电缆的端子部分104周围，该该至少一个FGM层390位于其内围166和电流承载装置102的外围之间。该至少一个FGM层390可以描述为夹置在电流承载装置102和电场控制件128的内围166之间的层。FGM层390可以定位在导电屏蔽体110的终端周围或覆盖该终端，且FGM层390还可以定位在电缆的端子部分104的第一部件142的至少一部分周围或覆盖后者。而且，电场控制件128的外表面164的至少一部分还可以形成至少一个FGM层的一部分，该外表面164面对分隔件322。FGM层或多个FGM层可以以各种方式应用于设备，例如以缠绕在电流承载装置周围的带的形式，以布置在电流承载装置周围的衬套的形式或应用于电流承载装置的涂覆层或覆盖层的形式。本发明不应解读为限制于所示实施例，而是可以由本领域技术人员以很多方式修改和变更，而不偏离所附权利要求书的范围。例如，第一和第二实施例可以设置有如图3所示的相应FGM层，第一和第三实施例可以设置有如图2所示的流体循环单元，且第二实施例可以不包括流体循环单元。分隔件的若干其他形状和设计是可能的。电缆的中心电导体也可以终结在外罩外部，且因而包括连接体和导电元件。
权利要求
1.一种直流电缆终端设备，用于终结高压直流电缆，该设备包括 电流承载装置(102)，包括所述直流电缆的端子部分(104)，所述电缆至少包括电导体(106)、位于所述电导体外部的圆周电绝缘层(108)以及位于所述绝缘层和所述电导体外部的圆周导电屏蔽体(110), 外壳(111)，包括具有内围(114)的管状外罩(112)，所述外罩限定纵轴(X-X)且由电绝缘和含聚合物的材料形成， 电流承载装置(102)适于在所述外罩的轴向中延伸， 所述外罩(112)沿着所述电流承载装置(102)的所述轴向延伸的至少一部分轴向延伸，在其内围(114)和所述电流承载装置之间存在空间(118)， 所述外壳(111)适于将所述空间与所述外罩外部(120)的空气分离，其特征在于 所述设备包括将所述空间分割成第一腔室(124)和第二腔室(126)的分隔件(122;222 ；322), 所述第一腔室填充有电绝缘第一流体(125)且所述第二腔室填充有不同于所述第一流体的电绝缘第二流体(127)， 所述导电屏蔽体(110)在所述第二腔室内部终结，并且 至少一个电场控制件(128)位于所述第二腔室(126)内在所述导电屏蔽体(110)的终端(109)附近。
2.根据权利要求I所述的直流电缆终端设备，其特征在于，所述电缆的端子部分(104)的第一部分(142)具有所述圆周导电屏蔽体(110)，而所述电缆的端子部分的剩余部分(144)的导电屏蔽体被去除，且所述第一部分(142)位于所述第二腔室(126)内且位于所述第一腔室(124)外部。
3.根据权利要求I或2所述的直流电缆终端设备，其特征在于，所述第一流体(125)包括电绝缘气体且所述第二流体(127)包括液体填充物。
4.根据权利要求3所述的直流电缆终端设备，其特征在于，所述液体填充物包括电绝缘凝胶和/或电绝缘油。
5.根据权利要求3或4所述的直流电缆终端设备，其特征在于，所述电绝缘气体包括SF6、CO2 和 / 或 N2。
6.根据权利要求I至5其中任一项所述的直流电缆终端设备，其特征在于，所述设备包括连接到所述第二腔室(126)的流体循环单元(280)，且所述流体循环单元包括用于其中的流体循环的回路(282)，且所述第二腔室是所述回路的一部分。
7.根据权利要求I至6其中任一项所述的直流电缆终端设备，其特征在于所述分隔件(122 ;222、322)是管状的，且定位在所述电流承载装置周围。
8.根据权利要求7所述的直流电缆终端设备，其特征在于，所述分隔件(122)形成截锥形内壳(122)，该截锥形内壳在所述内壳的第一端部(156)具有第一开孔(154)，所述第一开孔在所述电流承载装置(122)周围密封。
9.根据权利要求7所述的直流电缆终端设备，其特征在于，所述分隔件(222)形成圆柱形内壳(222),所述圆柱形内壳在所述内壳的第一端部(256)具有第一基部(223),所述第一基部设置有第一开孔(254)，所述第一开孔在所述电流承载装置(102)周围密封。
10.根据权利要求7所述的直流电缆终端设备，其特征在于，所述分隔件(322)形成具有穹顶形端部部分(356)的内壳(322)，且所述内壳的穹顶形端部部分设置有第一开孔(354)，所述第一开孔在所述电流承载装置(102)周围密封。
11.根据权利要求I至10其中任一项所述的直流电缆终端设备，其特征在于，所述外罩(112)至少沿着所述分隔件(122;222;322)的轴向延伸的一部分轴向延伸，在其内围(114)和所述分隔件之间存在间隙(140)。
12.根据权利要求I至11其中任一项所述的直流电缆终端设备，其特征在于，所述外罩(112)具有与所述第一腔室(124)相邻的第一端部部分(132)和与所述第二腔室(126)相邻的第二端部部分(134)，所述电流承载装置(102)包括所述电导体(106)在其中终结的连接体(146)，所述连接体适于将终结的所述电导体(106)电连接到所述导电元件(148)，所述导电元件适于在所述第一腔室(124)中轴向延伸，且形成所述电流承载装置(102)的一部分，且所述连接体(146)的至少一部分位于所述第一腔室中。
13.根据权利要求12所述的直流电缆终端设备，其特征在于，整个所述连接体(146)位于所述第一腔室(124)内且位于所述第二腔室(126)外部。
14.根据权利要求12或13所述的直流电缆终端设备，其特征在于，所述分隔件(122；222 ；322)与所述连接体(146)毗邻。
15.根据权利要求12至14其中任一项所述的直流电缆终端设备，其特征在于，所述第二流体(127)与所述连接体(146)物理接触。
16.根据权利要求I至15其中任一项所述的直流电缆终端设备，其特征在于，所述分隔件(122 ;222、322)由电绝缘且含聚合物的材料制成。
17.根据权利要求I至16中任一项所述的直流电缆终端设备，其特征在于，所述设备包括至少一个场分级材料层(390)，所述至少一个场分级材料层电连接到所述电缆的端子部分(104)的导电屏蔽体(110)，且可电连接到所述电缆的端子部分的电导体(106)，并且所述至少一个场分级材料层(390)沿着所述第二腔室(126)内的电流承载装置(102)的轴向延伸的至少一部分轴向延伸，且至少定位在所述电缆的端子部分的电导体(106)周围。
18.根据权利要求17所述的直流电缆终端设备，其特征在于，所述至少一个场分级材料层(390)沿着所述第二腔室(126)内的所述电流承载装置(102)的轴向延伸的至少一部分，定位在所述电缆的端子部分(104)的电绝缘层(108)周围。
19.根据权利要求17或18所述的直流电缆终端设备，其特征在于，在所述第二腔室(126)内，所述电缆的端子部分的第一部分(142)具有圆周导电屏蔽体，而所述电缆的端子部分(104)的剩余部分(144)的导电屏蔽体被去除，且所述至少一个场分级材料层(390)沿着所述电缆的端子部分的至少剩余部分(144)轴向延伸，且至少定位在所述电缆的端子部分的电导体(106)周围。
20.根据权利要求19所述的直流电缆终端设备，其特征在于，所述至少一个场分级材料层(390)沿着所述电缆的端子部分(104)的剩余部分(144)，定位在所述电缆的端子部分的电绝缘层(108)周围。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的直流电缆终端设备，其特征在于，所述电场控制件(128)具有面对所述电流承载装置(102)的内围(166)，且所述电场控制件(128)定位在所述电流承载装置(102)周围，所述至少一个场分级材料层(390)位于在所述电场控制件(128)的内围(166)和所述电流承载装置(102)之间。
22.一种电力设施，包括高压直流电缆以及包括用于终结所述电缆的直流电缆终端设备，所述高压直流电缆至少包括电导体(106)、位于所述电导体外部的圆周绝缘层(108)以及位于所述绝缘层和电导体外部的圆周导电屏蔽体(110)，其特征在于，所述设备包括权利要求I至21其中任意一项中提及的特征。
全文摘要
一种用于终结高压电流电缆的直流电缆终端设备，该设备包括电流承载装置(102)，该电流承载装置包括所述直流电缆的端子部分(104)，该电缆至少包括电导体(106)、位于所述电导体外部的圆周电绝缘层(108)以及位于所述绝缘层和所述电导体外部的圆周导电屏蔽体(110)。该设备包括含有外罩(122)的外壳(111)，且电流承载装置(102)适于在外罩的轴向中延伸。外罩(112)沿着电流承载装置(102)的轴向延伸的至少一部分，轴向地延伸，且在其内围(114)和电流承载装置之间存在空间(118)。该设备包括将所述空间分割成第一腔室(124)和第二腔室(126)的分隔件(122；222；322)。该第一腔室填充有电绝缘第一流体(125)且该第二腔室填充有不同于第一流体的电绝缘第二流体(127)。导电屏蔽体(110)终结于第二腔室内部，且至少一个电场控制部件(128)位于第二腔室(126)内。一种电力设施包括该直流电缆终端设备。
文档编号H02G15/064GK102906953SQ201080066921
公开日2013年1月30日 申请日期2010年5月21日 优先权日2010年5月21日
发明者黎明, M·萨尔泽, U·加夫韦尔, C·弗森, M·安热, J·萨瓦恩 申请人:Abb研究有限公司