CN111145946A - 一种电缆的绝缘装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电缆的绝缘装置，包括：半导电应力锥冷缩护套，用于引出电缆表面固定处电位；等电位线，用于将与电缆表面具有电位差的导体，和所述半导电应力锥冷缩护套之间的空气间隙短接。本发明利用半导电应力锥冷缩护套将与电缆附近导体具有高电位差的电缆表面电位引出，通过等电位线短接空气间隙，可以有效防止电缆与附近不同电位导体间的空气击穿放电，节省了绝缘空间，有利于实现紧凑化集成设计。

Description

一种电缆的绝缘装置

技术领域

本发明涉及输电领域，具体涉及一种电缆的绝缘装置。

背景技术

随着我国远距离大容量电能传输及大规模可再生能源消纳的需求日益增强，高压直流输电蓬勃发展。高压直流断路器作为直流输电系统灵活可靠运行及区域组网的核心设备，成为了当今柔直装备研发的难点及热点。由于高压直流断路器级联模块的电位是梯度分布的，但其供能电缆线芯的电位是固定的，两者之间压差可达数十甚至数百千伏，极易发生气隙击穿进而导致供能电缆沿面闪络故障。目前主要解决气隙击穿和沿面闪络的方法为加大绝缘距离，但此方法不符合电力电子装置紧凑化小型化的发展趋势，且受长期运行状况如污秽、表面电荷积聚等因素影响较大，绝缘可靠性差。因此，亟需提出紧凑空间下保证供能电缆的绝缘安全的可靠技术。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的使用加大绝缘距离的方法避免气隙击穿和沿面闪络的现象，不符合电力电子装置紧凑化小型化的发展趋势，及绝缘可靠性差的缺陷，从而提供一种电缆的绝缘装置。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种电缆的绝缘装置，包括：半导电应力锥冷缩护套及等电位线，其中，半导电应力锥冷缩护套，用于引出电缆表面固定处电位；等电位线，用于将与电缆表面具有电位差的导体，和半导电应力锥冷缩护套之间的空气间隙短接。

在一实施例中，电缆的绝缘装置还包括：半导电冷缩管，当半导电应力锥冷缩护套包覆电缆的弯曲段的弧度大于预设值时，与多个半导电应力锥冷缩护套搭接，用于扩展电缆表面电位固定处长度。

在一实施例中，半导电应力锥冷缩护套包括：半导电应力锥、绝缘层及半导电等电位端子，其中，半导电应力锥包覆在电缆表面，用于均衡电缆表面固定处电位的电场；绝缘层包覆半导电应力锥，用于增强半导电应力锥冷缩护套包覆电缆的抱紧力；半导电等电位端子，用于引出电缆表面固定处电位。

在一实施例中，等电位线为表面光滑的金属线。

在一实施例中，半导电应力锥的两端为双喇叭口状半导电应力锥，用于疏散半导电应力锥的边缘电场。

在一实施例中，绝缘层为一体浇筑的绝缘层，用于阻隔半导电应力锥边缘电场集中部分暴露在空气中。

在一实施例中，绝缘层中部预留开口，在预留开口处预置半导电等电位端子，用于引出半导电应力锥电位。

在一实施例中，绝缘层采用冷缩绝缘材料。

在一实施例中，半导电应力锥的材质为基材与冷缩绝缘材料同质的半导电材料，用于与绝缘层的冷缩绝缘材料融合。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的一种电缆的绝缘装置，利用半导电应力锥冷缩护套将与电缆附近导体具有高电位差的电缆表面电位引出，通过等电位线短接空气间隙，可以有效防止电缆与附近不同电位的导体间的空气击穿放电，节省了绝缘空间，有利于实现紧凑化集成设计。

2.本发明提供的一种电缆的绝缘装置，通过半导电冷缩管与半导电应力锥冷缩护套的搭接，以适应电缆表面电位固定处需要长段及弯段绝缘的工况；利用半导电应力锥结构包覆在电缆表面，可以有效疏散电缆表面电位固定处电场强度，尤其是边缘位置的电场强度，防止了电缆沿面闪络现象的发生；采用冷缩材料的一体浇筑的绝缘层包覆半导电应力锥，可以适应温度变化，为半导电应力锥提供持续抱紧力，使其与电缆表面接触良好，无空气间隙；在半导电应力锥及绝缘层中部引出半导电等电位端子，可以实现在保证不破坏电场均匀度的情况下，引出电缆表面固定处电位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电缆的绝缘装置的一个具体示例的结构图；

图2为本发明实施例提供的电缆的绝缘装置的另一个具体示例的结构图；

图3为本发明实施例提供的电缆的绝缘装置的另一个具体示例的结构图。

附图标记：

1-半导电应力锥冷缩护套；2-等电位线；

3-半导电冷缩管；11-半导电应力锥；

12-绝缘层；13-半导电等电位端子。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

本实施例提供一种电缆的绝缘装置，应用于绝缘防护设备领域，如图1所示，包括：

半导电应力锥冷缩护套1，用于引出电缆表面固定处电位。

等电位线2，用于将与电缆表面具有电位差的导体，和半导电应力锥冷缩护套1之间的空气间隙短接。

实际中，高压直流断路器级联模块的电位是梯度分布的，但是电缆线芯4的电位是固定的，两者之间的压差可达数十甚至数百千伏，极易发生气隙击穿而导致供能电缆沿面闪络故障。本发明实施例利用半导电应力锥冷缩护套1优化电缆表面电位固定处周围电场，防止电位固定点边缘处电场过度集中引发空气电离而造成电缆沿面闪络现象。通过半导电应力锥冷缩护套1引出电缆表面固定处电位，利用等电位线2将与电缆表面具有电位差的导体和半导电应力锥冷缩护套1之间的空气间隙短接，减小了空气部分的绝缘应力，防止空气击穿及其为后续闪络提供大量的自由电子，将原本由气隙承担的高强度电场转移为由电缆绝缘层5承担，可以提高电缆的绝缘可靠性。

本发明实施例提供的一种电缆的绝缘装置，利用半导电应力锥冷缩护套将与电缆附近导体具有高电位差的电缆表面电位引出，通过等电位线短接空气间隙，可以有效防止电缆与附近不同电位的导体间的空气击穿放电，节省了绝缘空间，有利于实现紧凑化集成设计。

在一具体实施例中，如图2所示，电缆的绝缘装置还包括：半导电冷缩管3，当半导电应力锥冷缩护套1包覆电缆的弯曲段的弧度大于预设值时，与多个半导电应力锥冷缩护套1搭接，用于扩展电缆表面电位固定处长度。本发明实施例中，半导电应力锥冷缩护套1包括半导电应力锥11、绝缘层12及半导电等电位端子13，绝缘层12紧紧包覆半导电应力锥11，避免了边缘电场集中部分的空气电离，但是当半导电应力锥冷缩护套1包覆电缆的弯曲段的弧度大于预设值时，或是当半导电应力锥冷缩护套1包覆电缆的弯曲段的长度过长时，如果只用一个本发明实施例提供的电缆的绝缘装置，会由于半导电应力锥11和电缆绝缘层5之间不贴合，造成出现空气间隙，从而使得大量电荷积累及绝缘可靠性差。因此需要半导电冷缩管3与多个半导电应力锥冷缩护套1搭接来扩展电缆表面电位固定处长度。

在一具体实施例中，如图3所示，半导电应力锥冷缩护套1包括：

半导电应力锥11包覆在电缆表面，用于均衡电缆表面固定处电位的电场。电缆周围的电场为同轴电场，且电场强度由内向外减小。因此在电缆终端和接头中，自金属护套边缘起绕包绝缘带，使得金属护套边缘到增绕绝缘外表之间，形成一个过渡锥面的构成件称为应力锥。应力锥的作用是改善金属护套末端电场分布、降低金属护套边缘处电场强度。而本发明实施例中，半导电应力锥用于疏散电缆表面固定处电位的电场，避免电场的局部过度畸变，从而造成更严重的闪络现象，此外，使用半导电材料是为了使应力锥与电缆表面固定处同电位。利用等电位线2将与电缆表面具有电位差的导体和半导电应力锥冷缩护套1之间的空气间隙短接，将原本由气隙承担的高强度电场转移为由电缆绝缘层5承担，可以提高电缆的绝缘可靠性。

绝缘层12包覆半导电应力锥，用于增强半导电应力锥冷缩护套1包覆电缆的抱紧力。如图3所示，本发明实施例利用绝缘层紧紧包覆半导电应力锥，从而保证半导电应力锥紧紧包覆电缆，防止半导电应力锥与电缆之间存在空气间隙，积累大量电荷，造成电缆表面沿面闪络现象。

半导电等电位端子13，用于引出电缆表面固定处电位。如图3所示，本发明实施例中，在保证不破坏电缆表面电位固定处的电场均匀度的情况下，利用半导电等电位端子13从半导电应力锥处引出电缆表面电位，利用等电位线2将与电缆表面具有电位差的导体和该半导电等电位端子13之间的空气间隙短接，等电位线2通过螺丝与等电位端子固定连接，半导电应力锥、等电位引出端子和等电位线2存在直接的电气连接，其电位连接传递路径为：电缆表面-半导电应力锥11-半导电等电位端子13-等电位线2-附近导体，具有同一电位，从而避免由于高电位差造成的空气间隙击穿及电缆表面闪络现象的发生，提高了电缆的绝缘可靠性。

在一具体实施例中，等电位线2为表面光滑的金属线。由于表面粗糙导体的比较尖锐的部分电荷面密度会比较大，而电荷面密度又与导体表面附近的电场强度成正比，所以越是尖锐的部分，越容易在周围产生大的电场，从而击穿电介质。因此表面粗糙的带电金属线会在毛刺部分产生比较强的电场。故本发明实施例利用表面光滑的金属线作为等电位线2。

在一具体实施例中，如图3所示半导电应力锥的两端为双喇叭口状半导电应力锥，用于疏散半导电应力锥的边缘电场。本发明实施例中，半导电应力锥紧紧包覆电缆，其周围电场为同轴电场，但是半导电应力锥并不是无限长的，因此两端设置为双喇叭口状用来疏散边缘电场，避免边缘电场集中。

在一具体实施例中，绝缘层12为一体浇筑的绝缘层，用于阻隔半导电应力锥边缘电场集中部分暴露在空气中。本发明实施例中，半导电应力锥为半导体，如果与空气直接接触，或者部分暴露在空气中，会降低电缆绝缘的可靠性，而采用一体浇筑的绝缘层，一方面有利于将半导电应力锥包覆，避免了边缘电场集中部分的空气电离；另一方面在结构上增加了抱紧力，保证冷缩护套与电缆的接触紧密，界面间无明显气隙。

在一具体实施例中，绝缘层12中部预留开口，在预留开口处预置半导电等电位端子13，用于引出半导电应力锥电位。如图3所示，由于半导体应力锥中部电场比边缘电场均匀，因此本发明实施例将等电位端子预置于半导体应力锥中部，并一体浇筑融合在一起，通过绝缘层中部的预留开口将等电位端子引出，便于等电位线2连接。

在一具体实施例中，绝缘层12为冷缩绝缘材料。现有技术中，热缩绝缘材料与电缆本体之间受运行的影响，缺乏有效的弹性补偿，从而造成电缆与绝缘装置之间出现空隙，造成局部放电，收缩时需要动火加热烘烤，在某些应用场合会受到限制。而冷缩材料具有操作简便快捷、技术可靠、密封性能好、抗污秽、耐酸耐碱等优点，并且在制作安装过程中不需要使用任何热源和加热工具，非常适合在直流断路器安装运行的直流阀中使用。

在一具体实施例中，半导电应力锥的材质为基材与冷缩绝缘材料同质的半导电材料，用于与绝缘层的冷缩绝缘材料融合。绝缘层12和半导电应力锥通过使用同种冷缩绝缘材料，可以防止两者之间出现界面，造成电荷积累，最终引发沿面闪络。

本发明实施例提供的一种电缆的绝缘装置，利用半导电应力锥冷缩护套将与电缆附近导体具有高电位差的电缆表面电位引出，通过等电位线短接空气间隙，可以有效防止电缆与附近不同电位导体间的空气击穿放电，节省了绝缘空间，有利于实现紧凑化集成设计；通过半导电冷缩管与半导电应力锥冷缩护套的搭接，以适应电缆表面电位固定处需要长段及弯段绝缘的工况；利用半导电应力锥结构包覆在电缆表面，可以有效疏散电缆表面电位固定处电场强度，尤其是边缘位置的电场强度，防止了电缆沿面闪络现象的发生；采用冷缩材料的一体浇筑的绝缘层包覆半导电应力锥，可以适应温度变化，为半导电应力锥提供持续抱紧力，使其与电缆表面接触良好，无空气间隙；在半导电应力锥及绝缘层中部引出半导电等电位端子，可以实现在保证不破坏电场均匀度的情况下，引出电缆表面固定处电位。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种电缆的绝缘装置，其特征在于，包括：半导电应力锥冷缩护套及等电位线，其中，

半导电应力锥冷缩护套，用于引出电缆表面固定处电位；

等电位线，用于将与电缆表面具有电位差的导体，和所述半导电应力锥冷缩护套之间的空气间隙短接。

2.根据权利要求1所述的电缆的绝缘装置，其特征在于，还包括：

半导电冷缩管，当所述半导电应力锥冷缩护套包覆电缆的弯曲段的弧度大于预设值时，与多个所述半导电应力锥冷缩护套搭接，用于扩展电缆表面电位固定处长度。

3.根据权利要求2所述的电缆的绝缘装置，其特征在于，所述半导电应力锥冷缩护套包括：半导电应力锥、绝缘层及半导电等电位端子，其中，

半导电应力锥包覆在电缆表面，用于均衡电缆表面固定处电位的电场；

绝缘层包覆所述半导电应力锥，用于增强所述半导电应力锥冷缩护套包覆电缆的抱紧力；

半导电等电位端子，用于引出所述电缆表面固定处电位。

4.根据权利要求2所述的电缆的绝缘装置，其特征在于，所述等电位线为表面光滑的金属线。

5.根据权利要求3所述的电缆的绝缘装置，其特征在于，所述半导电应力锥的两端为双喇叭口状半导电应力锥，用于疏散所述半导电应力锥的边缘电场。

6.根据权利要求3所述的电缆的绝缘装置，其特征在于，所述绝缘层为一体浇筑的绝缘层，用于阻隔所述半导电应力锥边缘电场集中部分暴露在空气中。

7.根据权利要求6所述的电缆的绝缘装置，其特征在于，所述绝缘层中部预留开口，在所述预留开口处预置所述半导电等电位端子，用于引出半导电应力锥电位。

8.根据权利要求7所述的电缆的绝缘装置，其特征在于，所述绝缘层采用冷缩绝缘材料。

9.根据权利要求8所述的电缆的绝缘装置，其特征在于，所述半导电应力锥的材质为基材与所述冷缩绝缘材料同质的半导电材料，用于与所述绝缘层的冷缩绝缘材料融合。

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