CN202888781U - 一种110kV纯干式GIS交联电缆终端 - Google Patents

Abstract

一种110kV纯干式GIS交联电缆终端，它包括绝缘主体和绝缘主体上依次设置的标准接口（1）、接线端子（2）、应力锥（3）、弹簧锥托（4）和尾管（5），在所述的接线端子（2）和应力锥（3）的外侧套装环氧树脂套管（6），所述的环氧树脂套管（6）与应力锥（3）的外壁紧密接合。本实用新型的的外绝缘采用环氧树脂套管，内绝缘为硅橡胶复合应力锥，依靠应力锥和环氧树脂套管内锥斜面形成的压紧力来分别满足电缆绝缘和应力锥界面、应力锥和环氧树脂套管界面的电气强度要求，它不仅具有优良的电气性能，而且安装方便，无燃烧、爆炸危险，运行免维护，还具有很高的机械强度和高密封性，是一种安全可靠的电力电缆附件。

Description

一种110kV纯干式GIS交联电缆终端

技术领域

本实用新型涉及电缆终端.，尤其是一种在GIS电缆本体内，不需要灌注绝缘油或绝缘气体的干式终端，具体地说是一种110kV纯干式GIS交联电缆终端。 

背景技术

随着科学技术的发展和城市电网建设的需求，架空线正逐步被交联聚乙烯电缆所代替。110kV SF6气体绝缘开关设备GIS（gas-insulated switchgear）选用交联电缆进出线后，可以缩小设备的占地面积，降低设备造价。变压器若采用电缆进出时，采用前端加装屏蔽罩后的GIS电缆终端来代替传统的油纸式变压器套管，价格便宜，在运行时不需专门对终端进行电气试验和油色谱分析试验等，维护方便。 

鉴于GIS开关及变压器设备采用电缆线进出后的诸多优点，配套GIS开关、变压器设备的电缆终端的市场需求在逐年增加，已成为今后的发展趋势，因此研制新结构的纯干式GIS（变压器）电缆终端具有非常重要的意义。 

传统的GIS终端在应力锥外部周围充有液态绝缘油，称为湿式（或充油式）GIS电缆终端。它的电气性能不好，安装不方便，有燃烧、爆炸的危险，运行维护成本高，机械强度和密封性差，安全可靠性不能满足使用需求。 

发明内容

本实用新型的目的是针对传统的湿式（或充油式）GIS电缆终端所存在的电气性能不好，安装不方便，有燃烧、爆炸的危险，运行维护成本高，机械强度和密封性差，安全可靠性不能满足使用需求的问题，提出一种110kV纯干式GIS交联电缆终端。 

本实用新型的技术方案是： 

一种110kV纯干式GIS交联电缆终端，它包括绝缘主体和绝缘主体上依次设置的标准接口、接线端子、应力锥、弹簧锥托和尾管，在所述的接线端子和应力锥的外侧套装环氧树脂套管，所述的环氧树脂套管与应力锥的外壁紧密接合。

本实用新型的环氧树脂套管的内部为锥形斜面，形状与接线端子、应力锥的外壁相配合，前述环氧树脂套管压紧套装在接线端子和应力锥的外壁上。 

本实用新型的应力锥为硅橡胶复合应力锥。 

本实用新型的应力锥接地屏蔽段纵剖面的轮廓线为AB，AB曲线是复对数曲线。 

本实用新型的应力锥剖面轮廓线AB与X方向的轴向应力关系由下列公式表示： 

Et=U/xln[(ε2lnr1/r+ε1lny/r1)/ε2(lnr1/r)]

式中：Et-AB曲线上各点的轴向电场强度，kV/mm；

U-相电压，kV；

r-导体半径，mm；

r1-线芯绝缘半径，mm；

y-附加绝缘半径，mm；

x-应力锥长度，mm；

ε1-电缆本体绝缘材料的介电常数；

ε2-附加绝缘材料的介电常数。

本实用新型的有益效果： 

本实用新型的110kV纯干式GIS交联电缆终端，它的外绝缘采用环氧树脂套管，内绝缘为硅橡胶复合应力锥，依靠应力锥和环氧树脂套管内锥斜面形成的压紧力来分别满足电缆绝缘和应力锥界面、应力锥和环氧树脂套管界面的电气强度要求，在GIS终端本体内，不需要灌注绝缘油或绝缘气体，且环氧套管尺寸小，它不仅具有优良的电气性能，而且安装方便，无燃烧、爆炸危险，运行免维护，还具有很高的机械强度和高密封性，是一种安全可靠的电力电缆附件。

本实用新型的110kV干式GIS电缆终端对产品结构进行全新优化、整合，采用纯干式插拔结构及增强型应力锥结构，相对缩短了环氧套管的尺寸，结构紧凑，性能可靠。 

本实用新型的终端优化电场分布和界面压力分布。该产品摒弃了老式充油结构，采用新型插拔结构，该结构GIS终端由绝缘主体和绝缘主体上依次设置的标准接口、接线端子、应力锥、弹簧锥托和尾管。环氧套管、延伸导体、梅花触头的动触头等部件可以先作为单独部件先提供给用户，用户在电缆终端正式安装前就可以进行设备的绝缘处理过程，电缆或电缆终端故障时，可在不打开GIS设备气体隔室的情况下进行拆卸维护，维修方便，减短了故障设备重新投运时间，维修成本较低。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。 

图2是本实用新型的应力锥的结构示意图。 

图3是本实用新型的应力锥内、外应力分布图。 

图中：1、标准接口；2、接线端子；3、应力锥；

4、弹簧锥托；5、尾管；6、环氧树脂套管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。 

如图1所示，一种GIS（变压器）电缆终端外围均有金属设备外壳（升高座），终端的电场分布被强制集中在有限区域内，采用ANSYS有限元软件对简化后的电缆终端进行电场分布优化设计，就可以得到的各绝缘界面在不同电压作用下的切向电场分布情况。 

半导电应力锥是电缆终端的核心部件，其结构、形状要求非常严格，应力锥接地屏蔽段纵剖面的轮廓线为AB，AB曲线如图1所示，从理论上讲，AB曲线应该是复对数曲线。如图2所示，取半导电应力锥起始点为坐标原点建立二维坐标系统，在X-Y坐标系中应力锥剖面轮廓线AB与X方向的轴向应力关系可由下列公式表示： 

Et=U/xln[(ε2lnr1/r+ε1lny/r1)/ε2(lnr1/r)]

式中：Et-AB曲线上各点的轴向电场强度，kV/mm；

U-相电压，kV；

r-导体半径，mm；

r1-线芯绝缘半径，mm；

y-附加绝缘半径，mm；

x-应力锥长度，mm；

ε1-电缆本体绝缘材料的介电常数；

ε2-附加绝缘材料的介电常数；

由上式可以看出，轴向电场的分布由运行电压、电缆结构尺寸、电缆本体和附加绝缘材料的介电常数ε来共同确定，因此需要对各参数对轴向场强的影响权重进行优化设计。

硅橡胶应力锥以过盈的方式套在交联聚乙烯电缆的绝缘上，靠硅橡胶材料在高温下硫化后的高弹性和弹簧的压紧力在电缆和环氧套管界面间产生一定的压力来保证界面的电气性能。因此界面压力的设计就显得非常重要，界面压力的大小取决于应力锥的外形、相对过盈量的大小以及材料的物理特性（如弹性模量、硬度、抗拉强度等）。 

经过试验表明：界面的绝缘强度与界面上所受的压力呈指数函数关系。在一定范围内，界面的绝缘强度随界面压力的上升而迅速增加，但有一个饱和区，在界面压力达到500kPa左右，再增加界面压力，绝缘强度反应不敏感，此时界面压力的增加对界面绝缘强 度的增加几乎没有任何贡献。取过盈量单边大于1mm，辅助弹簧的压紧，界面压力可大于500kPa，此时的界面绝缘强度大于5kV/mm，即可满足实际工程需要。 

根据有限元模拟分析，可以得到应力锥内、外表面的轴向应力分布情况。从图3轴向应力分布曲线来看，整体应力最大值在内侧前端，最小值在内侧中部。在应力锥中部不论内侧还是外侧应力曲线波动均相对较小，表明这些区域应力分布相对较为均匀。但应力锥前后端应力值的波动相对较大，应力变化较为剧烈。 

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。 

Claims (5)

1.一种110kV纯干式GIS交联电缆终端，它包括绝缘主体和绝缘主体上依次设置的标准接口（1）、接线端子（2）、应力锥（3）、弹簧锥托（4）和尾管（5），其特征是在所述的接线端子（2）和应力锥（3）的外侧套装环氧树脂套管（6），所述的环氧树脂套管（6）与应力锥（3）的外壁紧密接合。

2.根据权利要求1所述的110kV纯干式GIS交联电缆终端，其特征是所述的环氧树脂套管（6）的内部为锥形斜面，形状与接线端子（2）、应力锥（3）的外壁相配合，前述环氧树脂套管（6）压紧套装在接线端子（2）和应力锥（3）的外壁上。

3.根据权利要求1所述的110kV纯干式GIS交联电缆终端，其特征是所述的应力锥（3）为硅橡胶复合应力锥。

4.根据权利要求1所述的110kV纯干式GIS交联电缆终端，其特征是所述的应力锥（3）接地屏蔽段纵剖面的轮廓线为AB，AB曲线是复对数曲线。

5.根据权利要求4所述的110kV纯干式GIS交联电缆终端，其特征是所述的应力锥剖面轮廓线AB与X方向的轴向应力关系由下列公式表示：

Et=U/xln[(ε2lnr1/r+ε1lny/r1)/ ε2(lnr1/r)]

式中：Et--—AB曲线上各点的轴向电场强度，  kV/mm； 

U—相电压，kV； 

r—导体半径，mm；     

r1—线芯绝缘半径，mm； 

y—附加绝缘半径，mm； 

x—应力锥长度，mm；

ε1—电缆本体绝缘材料的介电常数；    

ε2—附加绝缘材料的介电常数。

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