CN101064422A - 一种预制式高压电缆终端 - Google Patents
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Abstract
一种预制式高压电缆终端，包括壳体、绝缘体、均压罩和引出导体，绝缘体包括主绝缘部分和外绝缘部分，主绝缘部分具有中心孔，引出导体与电缆导芯直接连通，其连接处处于高压屏蔽层内，主绝缘部分的根部设有根部电应力控制部，主绝缘部分的上部设有上部电应力控制部，主绝缘部分、外绝缘部分、高压屏蔽层、根部电应力控制部和上部电应力控制部构成的绝缘体为预制式整体结构。本发明将绝缘体与电应力控制部做成一个整体，绝缘体与电缆本体配合部分大大减少，现场装配简单方便，同时还保证了其机械强度，结合绝缘体上部的电容式结构或应力锥结构，大大提高其运行中的安全可靠性，可以控制电缆终端的整体电位分布均匀。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压电缆终端，尤其涉及一种适用于66kV及以上的预制式高压电缆终端。
背景技术：
目前，国际市场上66kV及以上的高压电缆终端，常见的是干式绝缘电容形结构，充油或不充油的应力锥式结构。几种结构都有各自的缺点。
充油瓷外套的应力锥式电缆终端使用时间最长，用量和市场份额目前也最大。这种终端是将电缆端部预处理后，将应力锥套装在电缆本体绝缘上，应力锥屏蔽层与电缆绝缘外的屏蔽层连通，将瓷套套装在其外，电缆导芯与压接线夹连通，在瓷套与电缆本体绝缘间充绝缘材料，如硅油等。对于瓷套，现在也有用环氧管替代的，环氧管外为硅橡胶伞裙。
这种结构的电缆终端在现场安装时，因为应力锥套装时和套装后要求应力锥内孔表面和电缆绝缘外表面间的紧密无气隙配合等，对于电缆本体绝缘部分预处理的工艺要求很高，而且属于充油设备，其运行和维护也很麻烦，也不符合高压设备的无油化发展趋势，而且比较笨重，安装方式不灵活，安装也不方便。但其应用时间已经很长了，而且因为采用瓷套或者环氧管的缘故，其机械强度很高。
最近出现的110kV的干式硅橡胶电缆终端，实际上还是采用的应力锥结构，大多由三段组成，电缆预处理后先套装，或预扩后套装应力锥，而后套装上部两段，主要用在户外或户内终端上。
其优点是轻巧，安装方式灵活，安装方便。但是由于这几段全部由硅橡胶材料制成，因此其机械强度非常低；而且对于电缆本体绝缘部位预处理的工艺要求也是很高的，否则容易出现故障的；另外，各段间的防潮密封也是要求非常高的，尤其是电缆终端在长期运行的各种力的作用下发生物理变形时；还有，这种结构的电缆终端在发生物理变形时，终端与电缆本体的结合面会不会出现问题也是一个非常严峻的考验。
还有一种不充油的电容式电缆终端结构，已经在市场上运行多年，也很受用户欢迎。这种终端是在电缆本体绝缘上绕制电容式绝缘结构，用热缩管作为护套进行保护，之外套装硅橡胶伞裙。这种结构的电缆终端主要用在户外或户内终端上，其电位分布非常好，防污闪能力也很强，安全可靠性很高，安装方式灵活，安装也很方便。但与前述的干式硅橡胶电缆终端类似，存在机械强度不高的缺点，而且现场工作量也较大，不符合电缆终端的预制式发展趋势。
另外，中国专利号为02282771.4号实用新型专利，公开了一种干式预制式电容型电缆终端，由反锥形电容套管、应力锥、端部导电体、根部护筒等组成，所述反锥形电容套管的主绝缘内具有由内至外由上至下依次错开的同轴排列的导电材料或半导电材料制成的电容屏，所述反锥形电容套管的根部绝缘筒的内表面是上端直径小下端直径大呈喇叭口形，所述应力锥的绝缘端外表面是上端直径小下端直径大呈锥形，所述反锥形电容套管的根部绝缘筒的喇叭口形内表面与所述应力锥的锥形绝缘外表面形状吻合并无缝隙紧密接触，所述反锥形电容套管的喇叭口形的根部绝缘筒由高电气强度绝缘材料制成，所述应力锥由弹性材料制成。
这种结构在安装时，是先套装应力锥，然后再安装反锥形电容套管。虽然说其优点是轻巧，安装方式灵活，安装方便，但是这种结构的电缆终端也有相应的缺点：
首先，其反锥形电容套管的根部绝缘筒，按其说明书所述，用机械强度较高的绝缘材料制成，如果该管在应力锥上部参与耐受绝缘，则，由于电缆本体绝缘处理后的尺寸无法保证，该绝缘筒与电缆本体绝缘间的配合问题很难解决，除非在两者间的气隙中灌注绝缘油或者其它柔性绝缘材料；其次，电缆本体绝缘预处理部位长度也比较长，其工艺要求也是很高的，否则容易出现故障的；再次，这种结构中，由于承担主绝缘的问题，对于应力锥的绝缘要求也比普通的充油应力锥式要高许多；还有，由于应力锥内表面和外表面都涉及到紧密无气隙配合，装配工艺要求也非常高。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种工艺要求不高、制作简单、安全可靠性高、机械强度很高的预制式高压电缆终端。
按照本发明提供的一种预制式高压线缆终端，包括壳体、根部套置在所述壳体内的绝缘体、安装在所述绝缘体头部的均压罩和穿过所述绝缘体中心孔的引出导体，其特征在于：所述绝缘体包括主绝缘部分和外绝缘部分，所述主绝缘部分具有贯通的中心孔，所述主绝缘部分的中心孔内壁设有高压屏蔽层，所述引出导体与电缆导芯直接连通，其连接处处于所述中心孔内的高压屏蔽层内，所述主绝缘部分的根部设有控制其根部电位分布的根部电应力控制部，所述主绝缘部分的上部设有控制电缆终端电位分布的上部电应力控制部，所述主绝缘部分、所述外绝缘部分、所述高压屏蔽层、所述根部电应力控制部和所述上部电应力控制部构成的绝缘体为预制式整体结构。
按照本发明提供的一种预制式高压电缆终端还具有如下附属技术特征：
所述高压屏蔽层由所述主绝缘部分的头部开始，沿其中心孔的内壁向其根部延伸，到所述主绝缘部分的根部的上部为止，所述高压屏蔽层覆盖在电缆本体绝缘的端部、所述引出导体与电缆导芯的连接处以及所述引出导体位于所述中心孔内的部分上。
所述引出导体的长度大于所述绝缘体长度的0.5倍。
所述主绝缘部分的根部为弹性材料，并套装在电缆本体绝缘处，所述根部电应力控制部的根部屏蔽层与电缆本体绝缘的外屏蔽层连通，所述主绝缘部分的中心孔内表面由根部底端到上部顶端依次为根部电应力控制部的根部屏蔽层的末端、主绝缘部分和上部电应力控制部的高压屏蔽层。
所述主绝缘部分的上部电应力控制部是电容式结构或应力锥结构。
所述根部屏蔽层从其末端沿所述主绝缘部分的外表面延伸，并紧密覆盖在所述主绝缘部分的根部上，其顶端与所述上部电应力控制部的电容式结构的末屏或者应力锥结构的屏蔽层相通。
所述主绝缘部分的根部电应力控制部是应力锥结构，所述主绝缘部分的根部直接套装或预扩后套装在电缆本体上。
所述主绝缘部分和外绝缘部分间设有护套或绝缘套筒或绝缘套筒并在套筒内有灌注材料，所述绝缘套筒是直筒或锥状结构。
所述上部电应力控制部采用干式硅橡胶应力锥结构。
所述外绝缘部分为伞裙结构或柱状结构或锥体状结构。
按照本发明提供的一种预制式高压电缆终端与现有技术相比具有如下优点：首先，本发明将引出导体、壳体、均压罩、接线端子及其它附件之外的其它部分做成一个整体，因此，绝缘体与电缆本体配合部分大大减少，现场装配简单方便，结合绝缘体上部的电容式结构或应力锥结构，大大提高其运行中的安全可靠性，可以控制电缆终端的整体电位分布均匀；其次，本发明采用比较长的引出导体，电缆本体绝缘预处理部分非常短，可以大大降低工艺难度，也会大大降低电缆预处理阶段在大气中的暴露时间有利于保证产品质量，这也是其它类型电缆终端所难以达到的，解决了传统电缆预处理部分比较长的弊端；再次，绝缘体在工厂内预制完成，作为一个整体进行试验、运输、装配，更好确保质量，其它的都达不到这个要求；最后，其机械强度由主绝缘部分和外绝缘部分间的刚性绝缘套筒(如玻璃钢材料)或者高压屏蔽层中的刚性材料或者两者结合起来保证，所以其机械强度很高。
附图说明：
图1是现有技术中电缆本体处理后的结构示意图。
图2是本发明中引出导体的剖视图。
图3是本发明中绝缘体的一种实施例的剖视图。
图4是本发明中绝缘体的另一种实施例的剖视图。
图5是本发明中绝缘体的再一种实施例的剖视图。
图6是本发明安装后的一种实施例的剖视图。
图7是本发明安装后的另一种实施例的剖视图。
图8是本发明安装后的再一种实施例的剖视图。
具体实施方式
参见图1、图2、图3和图6，按照本发明提供的一种优选实施例，包括壳体1、根部套置在所述壳体1内的绝缘体2、安装在所述绝缘体2头部的均压罩3和穿过所述绝缘体2中心孔的引出导体4。
本发明与现有技术的区别在于：所述绝缘体2包括主绝缘部分5和外绝缘部分6，外绝缘部分6覆盖在主绝缘部分5的上部54之外，所述主绝缘部分5具有贯通的中心孔51，所述中心孔51内设有高压屏蔽层57，所述引出导体4与电缆导芯101直接连通，其连接处41处于所述中心孔51内的高压屏蔽层57内的中下部，所述主绝缘部分5的根部52设有控制其根部电位分布的根部电应力控制部53，所述主绝缘部分5的上部54设有控制电缆终端电位分布的上部电应力控制部55，所述主绝缘体5、所述外绝缘体6、所述根部电应力控制部53、所述上部电应力控制部55和所述高压屏蔽层57构成的绝缘体2为预制式整体结构。
本发明将整个绝缘体在工厂中做成整体结构，现场无须对电应力控制部与绝缘体进行配合安装，消除了在现场安装时存在的安全隐患。简化了安装的工艺，装配更加简单方便。同时，由于设置了两部分电应力控制部，可以控制本发明的整体电位分布更加均匀，有效的消除安全隐患。
参见图6，在本发明给出的上述实施例中，所述主绝缘部分5的根部52为弹性材料，并套装在电缆本体10绝缘102处，所述根部电应力控制部53的根部屏蔽层56与电缆本体10绝缘的外屏蔽层103连通。所述根部屏蔽层56为半导电材料或导电材料。
参见图3和图6，在本发明给出的上述实施例中，所述高压屏蔽层57由所述主绝缘部分5的头部开始，沿其中心孔51的内壁向其根部52延伸，到所述主绝缘部分5的根部52的上部为止，所述高压屏蔽层57覆盖在电缆本体绝缘102的端部、所述引出导体4与电缆导芯101的连接处41以及所述引出导体4位于所述中心孔51内的部分上。所述主绝缘部分5的中心孔51的内表面由与电缆本体绝缘的外屏蔽层103相接的最底部到头部依次为根部电应力控制部53的根部屏蔽层56的末端561、主绝缘部分5和上部电应力控制部55的高压屏蔽层57。所述高压屏蔽层57为半导电材料或导电材料，其中也可包含有刚性材料。所述引出导体4的长度大于所述主绝缘部分2长度的0.5倍。因此，本发明的引出导体4比较长，其与电缆导芯101在所述中心孔51的中下部即可进行连接，因此，电缆本体10预处理长度大大减小。消除了现有技术中对电缆本体10进行比较长的预处理而存在的安全隐患，同时，也大大降低施工难度。
参见图3，在本发明给出的上述实施例中，所述主绝缘部分5的上部电应力控制部55是电容式结构。所述根部屏蔽层56从其末端561沿所述主绝缘部分5的外表面延伸，并紧密覆盖在所述主绝缘部分5的根部52上，其顶端562与所述上部电应力控制部57的电容式结构的末屏58相通。所述主绝缘部分5的上部54和外绝缘部分6间设有套筒7。所述套筒7为环氧玻璃布保护层，其可以大大提高本发明的机械强度。如果所述套筒7采用热缩材料或冷缩材料或其它柔性材料，则本发明中的高压屏蔽层57必须含有刚性材料，以保证机械强度。
参见图3和图6，在本发明给出的上述实施例中，所述主绝缘部分5的根部电应力控制部53是应力锥结构。所述主绝缘部分5的根部预扩后套装在电缆本体10上，可以使其与电缆本体10紧密的配合在一起。同时，该部分也可以直接套装在电缆本体10上，但要保证该部分与电缆本体10的紧密配合。
参见图3和图6，在本发明给出的上述实施例中，所述外绝缘部分6为伞裙结构。同时，如果将本发明的外绝缘部分更换成柱状结构或锥体状结构，则可以应用在GIS电缆终端，或变压器电缆终端上，例如，采用环氧玻璃布管或锥状环氧玻璃布管。采用什么样的外绝缘部分主要是根据使用场合的不同而改变。
参见图4和图7，在本发明给出的另一种实施例中，所述主绝缘部分5和套筒7间设有灌注材料61。所述套筒7也可以是锥状套筒。其他结构与上述实施例完全相同。根据实际使用环境的不同，可以灵活改变。
参见图5和图8，在本发明给出的再一种实施例中，所述主绝缘部分5的上部电应力控制部55是采用干式硅橡胶应力锥结构。所述根部屏蔽层56从其末端561沿所述主绝缘部分5的外表面延伸，并紧密覆盖在所述主绝缘部分5的根部52上，其顶端562与所述上部电应力控制部55的应力锥结构的屏蔽层59相通。所述外绝缘部分6与所述主绝缘部分5直接相连接，并且所述上部电应力控制部55不具有套筒。其他部分与上述实施例相同。此种实施例中，所述的高压屏蔽层应包含有刚性材料以加强机械强度。
本发明的安装过程如下：
首先，将电缆本体10预处理成图1的结构形式，分别包括电缆导芯101、电缆绝缘102、电缆绝缘外屏蔽层103、电缆铠装104、电缆外护层105和电缆外护层的屏蔽层106。对于110kV的户外电缆终端，上述预处理部分长度一般仅需要进行0.3-0.4米即可，而现有技术大多需要进行处理的长度达到1.2-1.6米。在预处理后，将外部壳体1套在电缆本体10上，将电缆导芯101插入引出导体4的根部压接孔41中进行压接。压接后，将绝缘体2的根部预扩后，把绝缘体套装在电缆本体、压接处和引出导体上，将外部壳体套装在绝缘体1的根部外，然后紧固在绝缘体1上，并与电缆铠装进行可靠连接并固定。最后安装均压罩3和接线端子42等其它附件。
上述优选实施例仅供说明本发明之用，而并非对本发明的限制。本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内指引下，还可做出各种变形和变换，因此所有等同技术方案皆属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1、一种预制式高压电缆终端，包括壳体(1)、根部套置在所述壳体(1)内的绝缘体(2)、安装在所述绝缘体(2)头部的均压罩(3)和穿过所述绝缘体(2)中心孔的引出导体(4)，其特征在于：所述绝缘体(2)包括主绝缘部分(5)和外绝缘部分(6)，所述主绝缘部分(5)具有贯通的中心孔(51)，所述主绝缘部分(5)的中心孔(51)内壁设有高压屏蔽层(57)，所述引出导体(4)与电缆导芯(101)直接连通，其连接处(41)处于所述中心孔(51)内的高压屏蔽层(57)内，所述主绝缘部分(5)的根部(52)设有控制其根部电位分布的根部电应力控制部(53)，所述主绝缘部分(5)的上部(54)设有控制电缆终端电位分布的上部电应力控制部(55)，所述主绝缘部分(5)、所述外绝缘部分(6)、所述高压屏蔽层(57)、所述根部电应力控制部(53)和所述上部电应力控制部(55)构成的绝缘体(2)为预制式整体结构。
2、如权利要求1所述的一种预制式高压电缆终端，其特征在于：所述高压屏蔽层(57)由所述主绝缘部分(5)的头部开始，沿其中心孔(51)的内壁向其根部(52)延伸，到所述主绝缘部分(5)的根部(52)的上部为止，所述高压屏蔽层(57)覆盖在电缆本体绝缘(102)的端部、所述引出导体(4)与电缆导芯(101)的连接处(41)以及所述引出导体(4)位于所述中心孔(51)内的部分上。
3、如权利要求2所述的一种预制式高压电缆终端，其特征在于：所述引出导体(4)的长度大于所述绝缘体(2)长度的0.5倍。
4、如权利要求1所述的一种预制式高压电缆终端，其特征在于：所述主绝缘部分(5)的根部(52)为弹性材料，并套装在电缆本体(10)绝缘处，所述根部电应力控制部(53)的根部屏蔽层(56)与电缆本体(10)绝缘的外屏蔽层连通，所述主绝缘部分(5)的贯通中心孔(51)内表面由其底部到其顶部依次为根部电应力控制部(53)的根部屏蔽层(56)的末端(561)、主绝缘部分(5)和上部电应力控制部(55)的高压屏蔽层(57)。
5、如权利要求1所述的一种预制式高压电缆终端，其特征在于：所述主绝缘部分(5)的上部电应力控制部(55)是电容式结构或应力锥结构。
6、如权利要求5所述的一种预制式高压电缆终端，其特征在于：所述根部屏蔽层(56)从其末端(561)沿所述主绝缘部分(5)的外表面延伸，并紧密覆盖在所述主绝缘部分(5)的根部(52)上，其顶端(562)与所述上部电应力控制部(57)的电容式结构的末屏(58)或者应力锥结构的屏蔽层(59)相通。
7、如权利要求1所述的一种预制式高压电缆终端，其特征在于：所述主绝缘部分(5)的根部电应力控制部(53)是应力锥结构，所述主绝缘部分(5)的根部直接套装或预扩后套装在电缆本体(10)上。
8、如权利要求1所述的一种预制式高压电缆终端，其特征在于：所述主绝缘部分(5)和外绝缘部分(6)间设有护套或绝缘套筒或绝缘套筒(7)并在套筒(7)内有灌注材料(61)，所述绝缘套筒(7)是直筒或锥状结构。
9、如权利要求1所述的一种预制式高压电缆终端，其特征在于：所述上部电应力控制部(55)采用干式硅橡胶应力锥结构。
10、如权利要求1所述的一种预制式高压电缆终端，其特征在于：所述外绝缘部分(6)为伞裙结构或柱状结构或锥体状结构。
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