CN1647336A - 用于高压电缆的包容体及具有这种包容体的电缆元件 - Google Patents
用于高压电缆的包容体及具有这种包容体的电缆元件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1647336A CN1647336A CN03808661.1A CN03808661A CN1647336A CN 1647336 A CN1647336 A CN 1647336A CN 03808661 A CN03808661 A CN 03808661A CN 1647336 A CN1647336 A CN 1647336A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cable
- control element
- inclusion body
- hollow body
- little variable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 3
- 210000003000 inclusion body Anatomy 0.000 claims description 65
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 29
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 22
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 22
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 15
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 9
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 6
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 5
- 241000446313 Lamella Species 0.000 claims description 4
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 4
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 12
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 10
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- 239000004944 Liquid Silicone Rubber Substances 0.000 description 1
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
- H02G15/00—Cable fittings
- H02G15/08—Cable junctions
- H02G15/18—Cable junctions protected by sleeves, e.g. for communication cable
- H02G15/184—Cable junctions protected by sleeves, e.g. for communication cable with devices for relieving electrical stress
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
- H02G15/00—Cable fittings
- H02G15/02—Cable terminations
- H02G15/06—Cable terminating boxes, frames or other structures
- H02G15/064—Cable terminating boxes, frames or other structures with devices for relieving electrical stress
- H02G15/068—Cable terminating boxes, frames or other structures with devices for relieving electrical stress connected to the cable shield only
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S174/00—Electricity: conductors and insulators
- Y10S174/08—Shrinkable tubes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
- Y10T428/1328—Shrinkable or shrunk [e.g., due to heat, solvent, volatile agent, restraint removal, etc.]
Landscapes
- Cable Accessories (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Details Of Resistors (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Electrotherapy Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于包围高压电缆的端部、分支或连接点的包容体(1)。所述的包容体包括一个具有非线性电流-电压特性并用于控制包容体附近区域电场的元件(3)。场控制元件(3)具有聚合物和嵌入到所述聚合物中并包含有微可变电阻的填料以及一个平的且沿轴线(2)延伸的中空本体部分,该中空本体部分具有沿轴向对称的内表面,通过使包容体(1)变形,可将该内表面引导到电缆的外表面上。本发明的目的在于即使是电缆在高压下进行工作也可保证良好的场控制。为此,中空本体部分的内表面构造成不同于电缆的外表面,在变形之后,通过中空本体部分的膨胀和/或收缩而改变每个表面单位中的微可变电阻的数目,从而实现对包容体附近区域的场控制。
Description
〔技术领域〕
本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的用于包围高压电缆端部、分支或连接点的包容体。本发明还涉及一种装有这种包容体的电缆元件,更具体地说是一种电缆端部密封或电缆包容体。
包容体包含至少一个基于聚合物的场控制元件和嵌入到该聚合物中并包含有微可变电阻的填料。场控制元件具有非线性的电流-电压特性,并具有至少一个轴向延伸和扁平形状的中空本体部分,该本体部分具有沿轴向对称的内表面,通过使包容体变形,可将该内表面附着或引导到电缆的外表面上。
基本上,包容体可分为两种类型的包容体。一种包容体包含有用作场控制元件的导电弹性体,其通常填充有碳黑。对于这些弹性体,通过设置一定的几何形状例如漏斗形的开口,可实现场控制效果。这种场控制被称为几何场控制。另一种包容体包含有场控制元件聚合物,其中嵌入了具有场控制性能的填料。通过相对较高的介电常数或通过非线性也就是与场强度有关的电阻,或者通过其两者的组合来获得这些场控制材料的性能。这种场控制元件的优点是它们可由薄壁的圆筒形管或软管构成,因此可制造出薄的节省空间的产品,并因此而制造出低成本的产品。
〔背景技术〕
EP0875087B1公开了前述的这种包容元件,其用于制造工作电压分别为10KV或20KV的隔离合成物绝缘单导体电缆的端部密封。为了在20KV电缆的电缆端部处形成电缆接头,首先,从位于电缆导体和防护罩之间的电缆绝缘层上剥离出电缆防护罩的金属丝,并固定成一个金属丝卷,也就是,具有共同的环形边缘的金属丝。剥去电缆绝缘层上的导电层例如石墨涂层,直到使偏置边缘伸出到金属丝卷的上方。然后,剥去设置在电缆导体端部上的电缆绝缘层,并将场控制管状包容元件布置在电缆端部上。该包容元件可由场控制元件和同轴围绕该场控制元件并由热收缩绝缘材料制成的外层构成,场控制元件由聚合物和基于包含有搀杂氧化锌的填料的微可变电阻制成。对于其一个端部,场控制元件与被引至偏置边缘的导电层的端部相接触。场控制元件的另一端部被引出到偏置边缘的上方并到达电缆绝缘层,且根据控制目标,其可与电缆导体的敞开的端部相连,或者也可终止于电缆绝缘层而不与电缆导体相连。
在收集于Proceedings of 8th CIMTEC Ceramic Congress and Forumon Materials Symposium中的R.Strümpler等人的“Smart VaristorComposites”的论文中,就详细地描述了上述包容元件所用的场控制元件的结构和性能。场控制元件被设计为复合材料,并充入由大致为球形的ZnO小颗粒构成的陶瓷材料。ZnO颗粒搀杂有不同的金属氧化物,例如Sb2O3、Bi2O3、Cr2O3和Co3O4,并在900-1300℃的温度下进行烧结。与可变电阻一样,烧结颗粒具有取决于电场强度的非线性的电性能。在低场强的情况下,颗粒的性能与绝缘体类似,而增大场强时,颗粒导电性增强。由于具有这样的非线性的电性能,因此,聚合物复合材料具有良好的场控制性能。
US6171669描述了另一种用于包围住具有不同直径的两个高压电缆的连接点的包容体。该包容体在其内侧具有一层场控制材料。在所有情况下,该层在这两个电缆上被引导到位于毗连的电缆绝缘层和一个半导体材料层之间的一个过渡区域上。
〔发明内容〕
本发明的目的是提供前述的这种由权利要求书所限定的包容体,其可以特别简单的方式来对电缆元件特别是电缆接头或电缆包容体进行非常精确的场控制。
对于本发明的包容体,中空本体部分的内表面设计得不同于电缆的外表面,因此,变形之后,中空本体部分发生膨胀和/或收缩,从而改变了每个表面单位上的微可变电阻的数目,由此而实现了场控制。场控制元件的电性能基本上取决于微可变电阻在聚合物基体中的相互距离或微可变电阻的比例。因此,随着微可变电阻特别是基于陶瓷例如ZnO的那些微可变电阻的密度增大,介电常数增大,而相反,对于给定的场强,电阻通常随着填料密度的增大而下降。如果在制造电缆元件例如电缆接头或电缆包容体的过程中场控制元件发生膨胀/收缩,那么微可变电阻的相互距离就会随着膨胀/收缩而沿场控制元件的周向增大/减小,或者平的中空本体部分每单位面积的微可变电阻的数目增大/减小,且场控制元件的电性能因此而发生变化。本发明的包容体以恰当的方式利用这一事实,通过中空本体部分沿轴线进行不同的局部膨胀和/或收缩,从而在局部产生不同的电性能特别是介电常数和电阻。因此,除了与微可变电阻除了有关的参数例如填料含量、组分、烧结状态以及几何尺寸以外,还可通过沿场控制元件的中空本体部分设立膨胀/收缩比,而得到一个附加的设计参数来对具有本发明包容体的电缆元件的场控制性能进行优化。因此,本发明的包容元件还可应用于远超过100KV电压范围的电缆中。
同时,场控制元件并因此而使包容体也具有薄壁厚度。装有本发明包容体并用于高压情况的电缆元件的特征是具有微小的结构,但其还具有优化的电性能。这也带来了其它的优点,例如:
a)较小的台面面积。这对于气体绝缘高压设备(GIS设备)中的连接点是特别重要的,因为对于较薄的电缆元件例如端部密封来说,这也使得在GIS设备中形成较小的管直径成为可能。
b)需要的材料较少。在较薄的场控制元件的情况下,使得用于外部的较薄的电缆元件也成为可能。因为,如今由于外部应用时长度方面的原因,通常需要大量的绝缘材料,通过利用较薄的电缆元件可节约材料,并降低安装成本。
c)对于不同的电缆直径,具有广阔的应用范围。因为,对于较薄的电缆元件,用于将其推到电缆上所需的力通常小于具有几何场控制的电缆元件所需的力,这些电缆元件的尺寸可制得使一种尺寸可适用于多个电缆直径。
在将包容体设置到电缆上之前,中空本体部分的内径可沿轴线连续变化。当将包容体剥离到设计为圆柱形或扁平的条带的电缆的一部分上时,就可为场控制元件所需的电性能而获得优选的膨胀/收缩量。
根本上,但在将包容体设置到电缆上之前,内径沿轴线也可能保持恒定。为了场控制元件获得所需的电性能,通过分别设计电缆或电缆绝缘层的覆层表面来形成膨胀/收缩,从而获得优选的膨胀/收缩量。
建议确定内表面尺寸的内径沿旋转轴线连续地变化,最好是单调地变化,特别是线性地变化。由于本发明包容体的内表面主要设计为锥形,因此,可相对较容易地将铸造过程中所用的用于制造包容体的铸芯取出。
为进行简单的场控制,如果中空本体部分的内径沿旋转轴线线性变化,就足够了。而且在进行复杂的场控制时,中空本体部分的最小内径与最大内径之比应适当地设为0.2-1.0倍。
通过改变电阻或阻抗,其中,除了内径以外,中空本体部分的壁厚也沿轴线变化,这样就可增强附加的场控制。例如,横截表面随着壁厚的减小而减小,且平行于轴线的电阻增大。壁厚在一定的区域也可相应地增大,最好,例如直接在偏置边缘上具有较大的导电性。
在制造阶段,通过简单的方式,可将场控制元件形成于由绝缘材料制成的可弹性变形的支承元件的内表面上。
至少一个附加的场控制元件可形成于支承元件上,而不是只有一个第一场控制元件形成于支承元件上。为了在高压例如在电压超过100KV的情况下也能获得良好的场控制效果,另外的场控制元件应当包围着第一场控制元件,并通过一个电绝缘的中间层而与后者隔离开。
聚合物特别适合用作第一场控制元件和可选择设置的附加场控制元件的材料,在聚合物中嵌入了通过对搀杂有氧化锌颗粒的金属氧化物进行烧结而形成微可变电阻的初始球形颗粒.微可变电阻还可包括基于单独地或混合地搀杂了SnO2、TiO2、SrTiO3或SiC的微可变电阻。通过不同的填料密度、对填料和/或烧结状态进行选择,就可根本地改变场控制元件的电性能。因此通过选择至少两个具有不同电性能和/或尺寸的场控制元件,本发明的包容体可实现多个场控制目的,并且还特别地精确。
一方面,由于保证了装有包容元件的电缆元件例如电缆接头具有较高的能量吸收性,另一方面,由于形成金属薄片或石墨粉的颗粒以一种用于实现特定场控制目的的特别优选的方式增大了场控制元件的介电常数,因此,建议除了用作填料的微可变电阻以外还在聚合物中放入导电颗粒。为了获得较高的能量吸收性能并有效地提高介电常数,填料中的导电颗粒应当占填料大约0.05-5%的体积百分比。它们还可直接附着在微可变电阻上,以便于简化包容体的制造过程。
在优选地构造成带有电缆部分和与电缆部分相连的本发明包容体的电缆接头或电缆包容体的电缆元件中,其中,该电缆部分包括可在高压电势下使用的电缆导体、导电电缆防护罩和位于电缆导体和电缆防护罩之间的电缆绝缘层,如果第一场控制元件包括位于第一部分且在每单位面积中数目变化的微可变电阻,就可获得良好的场控制效果,同与第一部分相连并包括电缆绝缘层的防护区域的第二部分相比,第一部分包围着电缆防护层的一层的偏置边缘和电缆绝缘层的未进行防护的区域。为了在几十KV到几百KV范围的电压条件下特别是在直流使用的情况下可获得良好的场控制效果,场控制元件应当使电缆防护层和电缆导体相互连接。
对于较高的电压,如果将该场控制元件和一个同轴围绕其它场控制元件附加设置的外场控制元件沿轴向引导到电缆防护层的偏置边缘上并只与电缆防护层相连,就可获得特别好的场控制效果。如果将外场控制元件保持在漂移电位,也可类似地获得这种良好的效果。对于特定的使用状态特别是在高压状态下,如果将另一个外场控制元件直接与处于高电位的导体相连,这样是最好的。
如果此外还在两个场控制元件之间设置一个导电层并与外场控制元件导电相连,就可进一步显著改善上述的效果。
为了可重复生产电绝缘的高级电缆元件,建议将一个由导电材料制成的环形层附着到内场控制元件中空本体部分的内表面上,该层沿旋转轴线延伸到偏置边缘的上方。这些都使得在偏置边缘周围的一个电绝缘临界区域中释放了压力。其优点达到这样的程度,与偏置边缘相反,该环形层不在安装现场形成,而是在制造工厂形成,并因此而设计成具有特别高等级的电绝缘性。
〔附图说明〕
下面将结合附图对本发明的典型实施例进行描述,其中:
图1是本发明旋转对称结构的包容体第一实施例的轴向横截面顶视图,
图2是装有图1所示包容体的电缆接头的轴向横截面顶视图,
图3是本发明旋转对称结构的包容体第二实施例的轴向横截面顶视图,
图4是装有本发明第三实施例的包容体的旋转对称结构的电缆接头的轴向横截面顶视图。
〔具体实施方式〕
在所有的附图中,相同的标号表示作用相同的部件。图1所示的中空包容体1为旋转对称的,其具有由弹性的非线性电性能材料制成的场控制元件3,场控制元件3大致为中空的截头圆锥形,并在坐标r的方向沿旋转轴线2延伸。材料除了具有弹性体之外还具有嵌入在基质弹性体中的微可变电阻,微可变电阻最好由搀杂和烧结的氧化锌微粒构成。典型的成分、微粒的尺寸和烧结状态都可由前述的现有技术推出。场控制元件3形成于具有类似的弹性但由绝缘材料构成的中空支承元件4的内表面上。弹性体可采用硅酮、EPDM、天然橡胶、腈橡胶、热塑性弹性体或各种弹性体的混合物。场控制元件的内径D(r)在坐标r增大的方向沿旋转轴线2减小。因此,当场控制元件沿旋转轴线2被推入到电缆端部上时,弹性的场控制元件的膨胀程度不同,且被推上的场控制元件3的电性能取决于其在电缆上的位置。
这可从图2中看到。在该图中,示出了用于传导几十KV工作电压的电缆的电缆接头5。电缆具有电缆部分6、导电的电缆防护罩8和电缆绝缘层9,电缆部分6带有可传导电压的电缆导体7,电缆绝缘层9设置在电缆导体7和电缆防护罩8之间。电缆防护罩8含有金属丝,其可从电缆绝缘层9上剥离出并固定在电缆防护罩的右端,而形成一个金属丝卷10。剥去设置在电缆绝缘层9上的导电涂层11,直到偏置边缘12伸出到金属丝卷10的上方。电缆导体7将电缆终端13支承在其端部。包容体1固定在由电缆防护罩8、涂层11、电缆绝缘层9的未遮掩区域14和电缆终端13构成的覆层表面上,从而使场控制元件3将偏置边缘12上方的涂层11连接到处在电缆导体7电势位置上的电缆终端13上,并且支承元件4将电缆部分液密地封闭住。显然,场控制元件3的内径在包围偏置边缘12和电缆绝缘层9的未遮掩区域14的部分15上的扩展量比在与部分15相连且包括电缆绝缘层的遮掩区域的部分17上的扩展量要大得多。
在图1和2所示的实施例中,在形成电缆接头之后,场控制元件3的内径D(r)沿旋转轴线2线性扩展。但是,直径的变化可采取其它任何的形式,并且也不需要遍布在中空场控制元件3的整个长度上,而可只在预定的部分上。如果将该中空本体部分的最大内径表示为Dmax且最小内径表示为Dmin(图1),对于一个给定的端部密封,Dmin/Dmax的比值可以在0.2-1之间。在安装到电缆上之后,场控制元件3在最小内径Dmin点处的膨胀量可以是在2%-80%之间。因此,场控制元件3每单位面积的微可变电阻数减小,因此,与最大内径Dmax点处的电阻和介电常数相比,场控制元件3在该点的电阻和介电常数发生了变化。电阻和介电常数的这些变化对电缆端部密封的场控制非常有益。
从图2中可以看出,场控制元件3构成一个直通连接结构,因此,地电势与高压电势相连接。其优点是解决了一定的控制问题,特别是在电压范围达到几十KV和直流的情况下。场控制元件3在其两个端部的其中之一处也可基本上保持无电势。
沿旋转轴线2改变电缆元件例如电缆接头的电阻或阻抗的另一种可能的方式是改变场控制元件3的壁厚。随着壁厚的增大,横截面增大,也就是,平行于旋转轴线的电阻减小。图3示出了本发明用于电缆接头的包容体1的第二实施例,其中,场控制非线性电性能也受到了沿旋转轴线的扩张变化和横截面变化的影响。为了解决场控制的问题,例如在工作电压超过100KV的电缆中存在相对较强的场梯度,特别适合于具有适当结构的场控制包容体。
另一种用于在电缆端部密封或电缆包容体中优化场控制的可能的方式是采用两个相互同轴布置且一个位于另一个的上方并由含有微可变电阻的弹性材料制成的场控制元件。这里,如果需要,场控制元件3、18可直接叠放,但通常是通过绝缘层19使它们相互分离开,正如图4所示的本发明包容体的第三实施例那样。场控制元件3、18可具有不同的长度,并且在纵向可以是偏置的,从而使最外的场控制元件18可在最内的场控制元件3的上方伸出。除此之外,导电材料层20可设置在场控制元件18和绝缘中间层19之间。该层最好由导电弹性体或由导电漆料制成。该层20可以电绝缘的方式嵌入到使两个场控制元件3、18相互隔离开的绝缘层19中,或者与场控制元件18导电连接,由于其电容效应,因此具有良好的场控制功能。两个场控制元件3、18不必具有相同的电性能。由不同的填料含量和由设置在填料中的微可变电阻的不同成分和烧结状态确定,两个场控制元件的电性能可显著地不同。
为了在电缆上使最大电负荷位置离开导电层11的偏置边缘12,建议将一个环形的导电层21附着在场控制元件3的内部,或者将其集成在场控制材料中。由于设置了这样的层,因此,最大电负荷区域不会与偏置边缘12重合,而是根据导电层21的长度移到电缆的端部。
本发明的包容体可利用目前用于弹性体合成的处理设备进行制造。搀杂和烧结的ZnO粉末可通过搅拌机将LSR硅酮作为聚合物基质来进行加工。当采用EPDM或固态硅酮时,通过压延机将填料混入到弹性基质中。
如果场控制元件3、18和支承元件4的绝缘材料一起进行制造,并且在对设计为电缆接头5的电缆元件进行安装时可作为一个部件被拉到电缆端部上方,对于本发明包容体的安装和使用是有益的。这种包容体1可通过塑料处理过程中常用的生产方法例如注塑工艺来进行制造。其优点是可通过相互之间的生产工艺(压力、温度、硫化时间和使用的粘结剂)来良好地调节不同材料(场控制元件3、18、支承元件4、导电中间层20、21)的粘结度,并因此而在导电的高应力限制表面获得良好的介电强度。另外,在安装元件的过程中可避免对限制表面造成任何的污染。
图1所示的包容体1可按照如下的方式进行制造:对搀杂有通常为Bi、Co、Cr、Mn和Sb以及可选择的附加元素例如Al、B、Fe、Ni、Si的氧化物的ZnO颗粒在900-1300℃的温度下进行烧结。例如,烧结过程可在回转窑或普通的间歇式炉中进行。烧结之后,可将最终的微可变电阻粉末筛分成所需的微粒尺寸部分,例如100μm。可选择地将金属添加剂混入并烧结到微可变电阻中。经过筛分的粉末在压延机上被加工成弹性体(例如,加工成HTV硅酮)。根据弹性体的种类,可在该点位置添加其它的添加剂(例如交联添加剂、稳定剂)。场控制元件中的烧结粉末的体积百分比通常为在20-45%之间。通过普通铸造或注塑工艺或者压制工艺可将得到的组合物注成所需的形状,且弹性体可以一定的方式进行交联。得到的交联场控制元件3在第二注塑过程或铸造过程中与绝缘材料(例如液态硅酮橡胶)铸成一体而形成包容体1。
对于电缆接头外部使用所必须的防护罩可直接与支承元件4铸成一体,但也可在一个单独的生产过程中进行铸造,然后被推压在电缆接头上。单独制造的防护罩的优点是在不同的应用场合(例如对于不同的环境污染程度)具有较强的适应性。因此是一种低成本的生产方法。
代替弹性体,也可使用任何可收缩的聚合物,最好是热塑性材料。在轴线上,每个表面单位或单位面积的微可变电阻的分布密度不同,因此,当包容体在收缩过程中发生变形时,通过按照预先规定而形成的内表面,可特别精确地进行场控制。
附图标记
1 包容体
2 旋转轴线
3 场控制元件
4 支承元件
5 电缆接头
6 电缆部分
7 电缆导体
8 电缆防护罩
9 电缆绝缘层
10 金属丝卷
11 涂层
12 偏置边缘
13 电缆终端
14、16 区域
15、17 部分
18 场控制元件
19 绝缘层
20、21 导电层
Claims (21)
1.一种用于包围具有第一元件(3)的高压电缆的端部、分支或连接点的包容体(1),该第一元件具有非线性的电流-电压特性并设计成用于控制周围区域的电场,其中,场控制元件(3)具有聚合物和嵌入到聚合物中并包含有微可变电阻的填料以及至少一个平的且沿轴线(2)延伸的中空本体部分,该中空本体部分具有沿轴向对称的内表面,通过使包容体(1)变形,可将该内表面引导到电缆的外表面上,其特征在于:中空本体部分的内表面设计得不同于电缆的外表面,在变形之后,通过中空本体部分的膨胀和/或收缩而改变每个表面单位中的微可变电阻的数目,从而实现场控制。
2.根据权利要求1所述的包容体,其特征在于:确定内表面尺寸的内径(D(r))沿轴线(2)恒定变化,优选是单调变化,特别是线性地变化。
3.根据权利要求2所述的包容体,其特征在于:内表面的最小内径(Dmin)与最大内径(Dmax)的比为0.2-1.0倍。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的包容体,其特征在于:除了内表面的内尺寸之外,中空本体部分的壁厚沿轴线(2)变化。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的包容体,其特征在于:除了微可变电阻以外,在聚合物中还嵌入导电颗粒作为填料。
6.根据权利要求5所述的包容体,其特征在于:导电颗粒附着在微可变电阻上。
7.根据权利要求5或6所述的包容体,其特征在于:填料中的导电颗粒大约占填料体积的0.05-5%。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的包容体,其特征在于:由导电材料制成的环形层(21)设置或集成在第一场控制元件(3)的中空本体部分的内表面上,其沿轴线(2)的方向只延伸到第一场控制元件(3)的一个局部部分上。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的包容体,其特征在于:第一场控制元件(3)形成于由绝缘材料制成的可弹性变形的支承元件(4)的内表面中。
10.根据权利要求9所述的包容体,其特征在于:至少一个围绕第一场控制元件(3)并通过一个电绝缘层(19)与第一场控制元件隔离开的第二场控制元件(18)形成于支承元件(4)中。
11.根据权利要求10所述的包容体,其特征在于:第二场控制元件(18)的材料具有聚合物和嵌入到聚合物中并包含有微可变电阻和可供选择的导电颗粒的填料。
12.根据权利要求10或11所述的包容体,其特征在于:第一场控制元件(3)和/或第二场控制元件(18)的微可变电阻通过烧结搀杂有氧化锌颗粒的金属氧化物而形成。
13.根据权利要求11或12所述的包容体,其特征在于:第一和第二场控制元件由于选择了不同的填料、填料密度和/或烧结状态而具有不同的电性能。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的包容体,其特征在于:一个导电材料层(20)设置在第一和第二场控制元件(3、18)之间。
15.根据权利要求14所述的包容体,其特征在于:导电层(20)以电绝缘的方式嵌入到绝缘层(19)中。
16.一种电缆元件,特别是电缆接头(5)或电缆包容体,其具有一个电缆部分(6)和一个设置在电缆部分(6)上并由前述任意一项权利要求所限定的包容体(1),电缆部分(6)包括可在高电位下进行导电的电缆导体(7)、导电电缆防护层(8)和设置在电缆导体(7)和电缆防护层(8)之间的电缆绝缘层(9),其特征在于:第一场控制元件(3)包括位于第一部分(15)中且在每单位面积中数目变化的微可变电阻,同与第一部分(15)相连并包括电缆绝缘层(9)的防护区域(16)的第二部分(17)相比,第一部分包围着电缆防护层的一层(11)的偏置边缘和电缆绝缘层(9)的未进行防护的区域(14)。
17.根据权利要求16所述的电缆元件,其特征在于:第一场控制元件(3)使电缆防护层(8、11)的涂层(11)和电缆导体(7)相互连接。
18.根据权利要求16所述的电缆元件,其特征在于:第一场控制元件(3)和一个围绕第一场控制元件(3)可选择地设置的第二场控制元件(18)沿轴向被引导到偏置边缘(15)上,并只与电缆防护层(8)相连。
19.根据权利要求18所述的电缆元件,其特征在于:在权利要求18的一种变型中,可选择设置的第二场控制元件(18)保持在漂移电位。
20.根据权利要求18或19所述的电缆元件,其特征在于:在第一场控制元件(3)和可选择设置的第二场控制元件(18)之间设置一个导电层(20),导电层以电绝缘的方式嵌入到将两个场控制元件(3、18)相互隔离开的绝缘层(19)中,或者以导电的方式与第二场控制元件(18)相连。
21.根据权利要求16-20中任一项所述的电缆元件,其特征在于:一个由导电材料制成的环形层(21)附着在第一场控制元件(3)的中空本体部分的内表面上,该内表面沿轴线(2)的方向延伸到偏置边缘(12)的上方。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP02405124.5 | 2002-02-18 | ||
EP02405124A EP1337022A1 (de) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | Hüllkörper für ein Hochspannungskabel und Kabelelement, welches mit einem solchen Hüllkörper versehen ist |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1647336A true CN1647336A (zh) | 2005-07-27 |
CN100449897C CN100449897C (zh) | 2009-01-07 |
Family
ID=27619207
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB038086611A Expired - Fee Related CN100449897C (zh) | 2002-02-18 | 2003-01-29 | 用于高压电缆的包容体及具有这种包容体的电缆元件 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7170004B2 (zh) |
EP (2) | EP1337022A1 (zh) |
CN (1) | CN100449897C (zh) |
AT (1) | ATE316704T1 (zh) |
AU (1) | AU2003201600A1 (zh) |
DE (1) | DE50302285D1 (zh) |
WO (1) | WO2003069752A1 (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102611067A (zh) * | 2012-03-21 | 2012-07-25 | 哈尔滨理工大学 | 一种带非线性屏蔽层的高压电缆软接头 |
CN101652819B (zh) * | 2007-03-30 | 2013-02-13 | Abb研究有限公司 | 电绝缘装置 |
CN110770990A (zh) * | 2017-06-23 | 2020-02-07 | 默克专利股份有限公司 | 高压直流输电线缆的线缆附件 |
CN112048209A (zh) * | 2020-09-21 | 2020-12-08 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种填料、接地网防腐涂料及其制备方法 |
Families Citing this family (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2867622B1 (fr) * | 2004-03-09 | 2006-05-26 | Nexans | Materiau de controle de champ electrique |
EP1603140A1 (de) * | 2004-06-04 | 2005-12-07 | ABB Technology AG | Aktivteil für einen gekapselten Überspannungsableiter |
US7728227B2 (en) * | 2004-06-25 | 2010-06-01 | Prysmian Cavi E Sistemi Energia Srl | Method for covering an elongate object and device for covering said elongate object |
US7384287B2 (en) * | 2005-08-08 | 2008-06-10 | Cooper Technologies Company | Apparatus, system and methods for deadfront visible loadbreak |
US7572133B2 (en) * | 2005-11-14 | 2009-08-11 | Cooper Technologies Company | Separable loadbreak connector and system |
US20080192409A1 (en) * | 2007-02-13 | 2008-08-14 | Paul Michael Roscizewski | Livebreak fuse removal assembly for deadfront electrical apparatus |
US7854620B2 (en) * | 2007-02-20 | 2010-12-21 | Cooper Technologies Company | Shield housing for a separable connector |
US20090100675A1 (en) * | 2007-02-20 | 2009-04-23 | Cooper Technologies Company | Method for manufacturing a shield housing for a separable connector |
US7494355B2 (en) * | 2007-02-20 | 2009-02-24 | Cooper Technologies Company | Thermoplastic interface and shield assembly for separable insulated connector system |
US7950939B2 (en) * | 2007-02-22 | 2011-05-31 | Cooper Technologies Company | Medium voltage separable insulated energized break connector |
US7666012B2 (en) * | 2007-03-20 | 2010-02-23 | Cooper Technologies Company | Separable loadbreak connector for making or breaking an energized connection in a power distribution network |
US7633741B2 (en) * | 2007-04-23 | 2009-12-15 | Cooper Technologies Company | Switchgear bus support system and method |
US7568927B2 (en) * | 2007-04-23 | 2009-08-04 | Cooper Technologies Company | Separable insulated connector system |
US7661979B2 (en) | 2007-06-01 | 2010-02-16 | Cooper Technologies Company | Jacket sleeve with grippable tabs for a cable connector |
US7695291B2 (en) | 2007-10-31 | 2010-04-13 | Cooper Technologies Company | Fully insulated fuse test and ground device |
EP2019466A1 (en) * | 2007-12-07 | 2009-01-28 | ABB Technology AG | A cable connection electric field control device, and a cable connection provided therewith |
DE102008009333A1 (de) * | 2008-02-14 | 2009-08-20 | Lapp Insulator Gmbh & Co. Kg | Feldgesteuerter Verbundisolator |
US7670162B2 (en) | 2008-02-25 | 2010-03-02 | Cooper Technologies Company | Separable connector with interface undercut |
US8056226B2 (en) | 2008-02-25 | 2011-11-15 | Cooper Technologies Company | Method of manufacturing a dual interface separable insulated connector with overmolded faraday cage |
US7905735B2 (en) * | 2008-02-25 | 2011-03-15 | Cooper Technologies Company | Push-then-pull operation of a separable connector system |
US7950940B2 (en) * | 2008-02-25 | 2011-05-31 | Cooper Technologies Company | Separable connector with reduced surface contact |
US8109776B2 (en) * | 2008-02-27 | 2012-02-07 | Cooper Technologies Company | Two-material separable insulated connector |
US7811113B2 (en) * | 2008-03-12 | 2010-10-12 | Cooper Technologies Company | Electrical connector with fault closure lockout |
US7878849B2 (en) * | 2008-04-11 | 2011-02-01 | Cooper Technologies Company | Extender for a separable insulated connector |
US7958631B2 (en) * | 2008-04-11 | 2011-06-14 | Cooper Technologies Company | Method of using an extender for a separable insulated connector |
EP2182602B1 (de) * | 2008-10-28 | 2014-12-03 | Nexans | Vorrichtung für eine Verbindungungsstelle zwischen zwei elektrischen Hochspannungskabeln |
CA2799594C (en) * | 2010-05-21 | 2016-07-19 | Abb Research Ltd | A high voltage direct current cable termination apparatus |
CA2799592C (en) * | 2010-05-21 | 2016-07-05 | Abb Research Ltd | A high voltage direct current cable termination apparatus |
US8435427B2 (en) | 2010-08-26 | 2013-05-07 | 3M Innovative Properties Company | Compositions having non-linear current-voltage characteristics |
KR101151989B1 (ko) * | 2010-12-17 | 2012-06-01 | 엘에스산전 주식회사 | 고체절연 부하개폐기의 모선 접속장치 |
NO335342B1 (no) * | 2013-01-02 | 2014-11-24 | Nexans | Feltgraderingslag |
EP3034561B1 (en) * | 2014-12-19 | 2019-02-06 | NKT HV Cables GmbH | A method of manufacturing a high-voltage DC cable joint, and a high-voltage DC cable joint. |
DE202016100268U1 (de) * | 2016-01-21 | 2016-02-25 | Abb Technology Ag | Vorrichtung zur Erzeugung, Übertragung, Verteilung und/oder Verwendung elektrischer Energie oder eine Komponente einer solchen Vorrichtung sowie Gasdichtung für eine solche Vorrichtung oder Komponente |
CN110915087B (zh) * | 2017-07-13 | 2021-04-16 | 住友电气工业株式会社 | 非欧姆组合物及其制造方法、电缆中间连接单元以及电缆终端连接单元 |
US11939461B2 (en) * | 2019-01-18 | 2024-03-26 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Non-ohmic composition, cable connection unit, and method for producing cable connection unit |
US11417442B2 (en) | 2019-11-01 | 2022-08-16 | Hamilton Sundstrand Corporation | Field grading members, cables having field grading members, and methods of making field grading members |
CN115358131B (zh) * | 2022-10-19 | 2023-02-24 | 广东电网有限责任公司 | 一种绝缘子的设计方法、装置、存储介质及系统 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2480039A1 (fr) * | 1980-04-02 | 1981-10-09 | Silec Liaisons Elec | Electrodes de reduction de contraintes electriques pour materiels de raccordement de cables d'energie sous ecran |
IT1230364B (it) * | 1989-08-01 | 1991-10-18 | Pirelli Cavi Spa | Elemento immagazzinabile di rivestimento di giunti di cavi elettrici, applicabile a piu' cavi di differente diametro, con strato isolante che ammette deformazione residua. |
GB9600819D0 (en) * | 1996-01-16 | 1996-03-20 | Raychem Gmbh | Electrical stress control |
SE514209C2 (sv) * | 1999-05-28 | 2001-01-22 | Abb Ab | Styrning av elektriskt fält vid likspänning |
-
2002
- 2002-02-18 EP EP02405124A patent/EP1337022A1/de not_active Withdrawn
-
2003
- 2003-01-29 WO PCT/CH2003/000073 patent/WO2003069752A1/de not_active Application Discontinuation
- 2003-01-29 AU AU2003201600A patent/AU2003201600A1/en not_active Abandoned
- 2003-01-29 CN CNB038086611A patent/CN100449897C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2003-01-29 DE DE50302285T patent/DE50302285D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-01-29 US US10/504,539 patent/US7170004B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-01-29 AT AT03700297T patent/ATE316704T1/de not_active IP Right Cessation
- 2003-01-29 EP EP03700297A patent/EP1476928B1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101652819B (zh) * | 2007-03-30 | 2013-02-13 | Abb研究有限公司 | 电绝缘装置 |
CN102611067A (zh) * | 2012-03-21 | 2012-07-25 | 哈尔滨理工大学 | 一种带非线性屏蔽层的高压电缆软接头 |
CN102611067B (zh) * | 2012-03-21 | 2014-08-20 | 哈尔滨理工大学 | 一种带非线性屏蔽层的高压电缆软接头 |
CN110770990A (zh) * | 2017-06-23 | 2020-02-07 | 默克专利股份有限公司 | 高压直流输电线缆的线缆附件 |
CN110770990B (zh) * | 2017-06-23 | 2022-05-27 | 默克专利股份有限公司 | 高压直流输电线缆的线缆附件 |
CN112048209A (zh) * | 2020-09-21 | 2020-12-08 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种填料、接地网防腐涂料及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1337022A1 (de) | 2003-08-20 |
US7170004B2 (en) | 2007-01-30 |
US20050139373A1 (en) | 2005-06-30 |
EP1476928A1 (de) | 2004-11-17 |
DE50302285D1 (de) | 2006-04-13 |
CN100449897C (zh) | 2009-01-07 |
WO2003069752A1 (de) | 2003-08-21 |
ATE316704T1 (de) | 2006-02-15 |
EP1476928B1 (de) | 2006-01-25 |
AU2003201600A1 (en) | 2003-09-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100449897C (zh) | 用于高压电缆的包容体及具有这种包容体的电缆元件 | |
CN1282203C (zh) | 电绝缘体、材料和设备 | |
CA1053895A (en) | Polymer compositions for electrical use | |
KR101869985B1 (ko) | 비선형 유전 상수를 갖는 유전 재료 | |
WO2008076058A1 (en) | Field grading material | |
EP1894211B1 (en) | Varistor-based field control tape | |
EP1585146A1 (en) | Nonlinear electrical material for high and medium voltage applications | |
US8097807B2 (en) | Apparatus for a junction point between two electrical high-voltage cables | |
WO1997026693A1 (en) | Electrical stress control | |
CN108352699A (zh) | 用于将高压电缆连接至高压组件的电缆配件 | |
US8754329B2 (en) | High voltage direct current cable termination apparatus | |
CN1398449A (zh) | 电缆终端 | |
DE69738421T2 (de) | Kabelendstück | |
CN1707704A (zh) | 用于封装式电涌放电器的有源器件 | |
CA2715651A1 (en) | Field-controlled composite insulator | |
GB2025441A (en) | Dielectric material for influencing electrical fields and stress control devixes made therefrom | |
KR102480532B1 (ko) | 비옴성 조성물 및 그의 제조 방법, 케이블 중간 접속용 유닛 및 케이블 종단 접속용 유닛 | |
EP2752448A1 (en) | Field grading layer | |
EP2963654A1 (en) | Field grading layer | |
CN1138233A (zh) | 电气部件 | |
EP3472847A1 (de) | Isolatoranordnung für eine hoch- oder mittelspannungsschaltanlage | |
US4403109A (en) | Control element for high-voltage apparatus and method for the manufacture of a control element | |
US11502499B2 (en) | Coupling sleeve | |
EP4345849A1 (en) | Electrical stress grading compositions and devices including the same | |
EP1145399B1 (en) | A termination for electrical cable |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170307 Address after: Baden, Switzerland Patentee after: ABB HV cable Switzerland Ltd Address before: Baden, Switzerland Patentee before: ABB Schweiz AG |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090107 Termination date: 20200129 |