CN205178461U - 一种直流电缆接头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种直流电缆接头，接头包括由内向外依次同轴设置的圆筒形高压屏蔽层7、圆筒形接头绝缘层9和接头屏蔽层10，圆筒形高压屏蔽层7两端的接头绝缘层9内壁上嵌设同轴的对称喇叭形应力锥8，对称为两喇叭口对称，喇叭形应力锥8包括喇叭臂和轴向剖面为一对对称的圆弧的宽口端，接头绝缘层9的内壁设有嵌设喇叭臂的凹槽和嵌设高压屏蔽层7的凸块。该直流电缆接头优化了接头结构设计，降低了应力锥根部、高压屏蔽层端部和接头绝缘层内的电场强度，接头内部场强分布均匀，避免高场强引起的接头绝缘空间电荷过度聚集和电场击穿。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电缆接头，具体讲涉及一种直流电缆接头。
背景技术
柔性直流输电以电压源变流器、可关断器件和脉宽调制为基础，具有可控性高、设计施工方便环保、占地小及换流站间无需通信等优点，在可再生能源并网、分布式发电并网、交流系统互联、孤岛供电、城市配电网的增容改造等方面具有明显的优势。
高压直流电缆是柔性直流输电系统的重要组成部分，电缆的中间接头是连接两根电缆的必备器件，也是电缆系统的薄弱环节。
高压直流电缆用电缆接头的击穿点一般出现在高压屏蔽层端部和应力锥的根部；在高场强作用下，接头绝缘层内空间电荷量增多，将引起接头绝缘层与导线绝缘层交界面电荷积聚，导致界面处电场畸变，可能引起局部电场击穿。
现有的电缆接头接头绝缘层采用普通硅橡胶绝缘材料，其电导率低于电缆绝缘层，在直流电场作用下，绝缘材料中的场强分布与材料的电导率成反比，现有电缆接头接头绝缘层承受的场强要高于电缆绝缘层，普通硅橡胶绝缘材料的击穿场强低于电缆用的交联聚乙烯绝缘材料，在高直流电场下容易击穿。
现有的电缆接头应力锥采用普通硅橡胶材料，普通硅橡胶材料的电导率不随外加直流电场场强变化，不能均匀电场分布，在高直流电场作用下应力锥上容易产生电应力集中，导致应力锥击穿。
实用新型内容
为克服现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种直流电缆接头，优化了接头结构设计，降低了应力锥根部、高压屏蔽层端部和接头绝缘层内的电场强度，接头内部场强分布均匀，避免高场强引起的接头绝缘空间电荷过度聚集和电场击穿。
为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种直流电缆接头，接头包括由内向外依次同轴设置的圆筒形高压屏蔽层7、圆筒形接头绝缘层9和接头屏蔽层10，圆筒形高压屏蔽层7两端的接头绝缘层9内壁上嵌设同轴的对称喇叭形应力锥8，对称为两喇叭口对称，喇叭形应力锥8包括喇叭臂和轴向剖面为一对对称的圆弧的宽口端，接头绝缘层9的内壁设有嵌设应力锥8窄口端的凹槽和嵌设高压屏蔽层7的凸块。
优选的，圆筒形接头绝缘层9外径为180～230mm，接头绝缘层9两端为对称设置的圆台，接头绝缘层9两端内径与应力锥8的喇叭臂内径相等，中部内径与高压屏蔽层7内径相等。
优选的，圆筒形高压屏蔽层7两端开有圆弧外倒角，圆弧外倒角为圆弧凸面，圆弧对应圆心角为90°，圆弧对应的半径与高压屏蔽层7厚度相等，高压屏蔽层7的厚度为2～7mm，高压屏蔽层7长度为200～400mm。
优选的，圆筒形高压屏蔽层7两端开有圆弧外倒角，圆弧外倒角为圆弧凸面，圆弧对应圆心角为90°，圆弧对应的半径与所述高压屏蔽层7厚度相等，高压屏蔽层7的厚度为3～6mm，高压屏蔽层7长度为250～350mm。
优选的，应力锥8宽口端的轴向剖面的圆弧对应的圆心角为60°，圆弧对应的半径为10～20mm，应力锥8的厚度为5～15mm，应力锥8的喇叭臂的长度为50～80mm。
优选的，应力锥8宽口端的轴向剖面的圆弧对应的圆心角为60°，圆弧对应的半径为12～18mm，应力锥8的厚度为8～13mm，应力锥8的喇叭臂的长度为65～75mm。
优选的，高压屏蔽层7一端与同侧应力锥8宽口和喇叭臂连接点的距离为100～300mm。
优选的，高压屏蔽层7一端与同侧应力锥8宽口和喇叭臂连接点的距离为150～250mm。
优选的，接头绝缘层9的电导率大于导体绝缘层的电导率。
一种使用直流电缆接头连接导线的方法，包括如下步骤：
1)根据接头连接电缆的尺寸设定直流电缆接头模具的尺寸，于模具中加入原料使用橡胶硫化机制备直流电缆接头；
电缆的导线芯1半径为rmm，其外由内至外依次同轴设置的圆筒形导线屏蔽层2、电缆绝缘层3和电缆屏蔽层4的壁厚分别为t1mm、t2mm和t3mm；
制得的直流电缆接头的高压屏蔽层7的内径为(2r+t1+t2)；
应力锥8喇叭臂内径为2r+t1+t2+t3)mm；
高压屏蔽层7长度为Mmm,高压屏蔽层7一端与同侧应力锥8宽窄口连接点的距离即内爬距通道的长度为Lmm；
2)去除导线连接端(L+M/2)mm的电缆屏蔽层4，去除电缆绝缘层3和导线屏蔽层2使导线绝缘层3连接端形成圆弧内倒角，圆弧内倒角为圆弧凸面，圆弧对应圆心角为36°，圆弧对应的半径R1为20～32mm，去除的导线绝缘层3外表面轴向长度为M/2mm；
3)将顶端与电缆线绝缘层3圆弧内倒角相匹配的圆筒形填充环6套设于导线芯1，圆筒形填充环6圆筒形部分长度与高压屏蔽层7壁厚t4相同；
4)将步骤1制得的直流电缆接头套设于步骤3得到的导线上，测量标注未套设直流电缆接头的导线距导线芯截面轴向距离为直流电缆接头长度一半的位置；
5)将两个导线的导线芯截面贴合，使用厚度为(t1+t2)，长度为M-2t4mm的连接金具连接两根导线的导线芯；
6)移动步骤4套设于导线上的直流电缆接头至步骤4标注位置。
填充环6顶部圆弧与高压屏蔽层7端部圆弧光滑过渡成“S”形，采用两段圆弧过渡连接，降低屏蔽层端部的电场强度；
填充环6采用非线性电导复合材料，为聚合物基复合材料，聚合物基复合材料制备原料包括如下体积分数计组分：聚合物55％～86％，填料14％～45％。聚合物为从聚酯树脂、聚乙烯、环氧树脂或丙烯酸树脂中选出的一种或多种，填料为从氧化锌、纳米碳化硅或钛酸钡中选出的一种或多种。
复合材料的电导或介电特性对空间电场的数值有依赖性，材料的性能参数和空间电场电导率可随空间电场的大小进行自适应匹配，具有在非均匀电场下自适应均匀电场分布的功能。在低电场作用下，非线性复合材料保持很小的电导率或介电常数，相当于绝缘材料，材料的泄露电流及介质损耗相对较小。在高电场作用下，非线性复合材料呈现很大的电导率或介电常数，能够对空间电场分布起到有效的调制作用，且电场分布越不均匀，复合材料对高电场的抑制效果越显著。
即在低电场作用下，具有较低的电导率，在高电场作用下，呈现较高的电导率,具有在非均匀电场下自适应均化电场分布的功能，使用可改善空间电场分布的均匀性，控制接头绝缘与电缆本体绝缘界面的电场强度，防止高场强引起的接头绝缘空间电荷过度聚集及可能沿内爬距通道发生的击穿故障。
在直流电压作用下，绝缘介质电场强度分布与电导率成反比；对于双层绝缘介质，电导率高的那种绝缘材料承受的电场强度较低。
与最接近的现有技术比，本实用新型的有益效果包括：
1.本实用新型中的直流电缆接头，采用预制式结构，现场安装方便、运行稳定。
2.本实用新型中的直流电缆接头，高压屏蔽层端部为圆弧形，连接金具与导线绝缘层间设置填充环6，降低了高压屏蔽管端部的电场强度，接头内部场强分布均匀，避免长期运行和短时过电压时接头绝缘层和导线绝缘层交界面发生沿面击穿或闪络而导致绝缘失效。
3.本实用新型中的直流电缆接头，优化了接头结构设计，降低了应力锥根部、高压屏蔽层端部和接头绝缘层内的电场强度，接头内部场强分布均匀，避免高场强引起的接头绝缘空间电荷过度聚集和电场击穿。
4.本实用新型中的直流电缆接头，节约原料，成本较低，节能，环保。
5.本实用新型中的直流电缆接头，结构简单，制作简单，制造成本低，易于安装和维护。
6.本实用新型中的直流电缆接头，填充环6顶部圆弧与高压屏蔽层7端部圆弧光滑过渡成“S”形，采用两段圆弧过渡连接，降低屏蔽层端部的电场强度。
7.本实用新型中的直流电缆接头，经有限元分析，高压屏蔽层端部表面电场强度小于7.0kV/mm，应力锥根部的电场强度切向分量小于8.0kV/mm，接头绝缘层承受的最大电场强度低于10.0kV/mm。
附图说明
图1直流电缆接头使用状态结构示意图；
图2高压屏蔽管端部结构示意图；
图3应力锥结构示意图；
图4直流电缆接头结构示意图；
其中1-导线芯，2-导线屏蔽层，3-电缆绝缘层，4-电缆屏蔽层，5-连接金具，6-填充环，7-高压屏蔽管，8-应力锥，9-接头绝缘层，10-接头屏蔽层。
具体实施方式
下面结合实例对本实用新型进行详细的说明。
实施例1：
如图1所示，以320kV交联聚乙烯绝缘高压电力电缆用直流电缆接头为例。
一种直流电缆接头，接头包括由内向外依次同轴设置的圆筒形高压屏蔽层7、圆筒形接头绝缘层9和接头屏蔽层10，圆筒形高压屏蔽层7两端的接头绝缘层9内壁上嵌设同轴的对称喇叭形应力锥8，对称为两喇叭口对称，喇叭形应力锥8包括喇叭臂和轴向剖面为一对对称的圆弧的宽口端，接头绝缘层9的内壁设有嵌设应力锥8窄口端的凹槽和嵌设高压屏蔽层7的凸块。
圆筒形接头绝缘层9外径为180mm，接头绝缘层9两端为对称设置的圆台，接头绝缘层9两端内径与应力锥8的喇叭臂内径相等，中部内径与高压屏蔽层7内径相等。
圆筒形高压屏蔽层7两端开有圆弧外倒角，圆弧外倒角为圆弧凸面，圆弧对应圆心角为90°，圆弧对应的半径与高压屏蔽层7厚度相等，高压屏蔽层7的厚度为6mm，高压屏蔽层7长度为200mm。
应力锥8宽口端的轴向剖面的圆弧对应的圆心角为60°，圆弧对应的半径为10mm，应力锥8的厚度为5mm，应力锥8的喇叭臂的长度为50mm。
高压屏蔽层7一端与同侧应力锥8宽窄口连接点的距离为300mm。
应力锥8和高压屏蔽层7采用聚合物基复合材料，聚合物基复合材料制备原料包括如下体积分数计组分：聚合物55％，填料14％。
聚合物为聚酯树脂，填料为氧化锌。
接头绝缘层9的电导率大于导体绝缘层的电导率。
室温时：接头绝缘层9电导率为4.0×10-15S/m，导线绝缘层3用交联聚乙烯材料的电导率为2.0×10-16S/m；
一种使用直流电缆接头连接导线的方法，包括如下步骤：
1)根据接头连接电缆的尺寸设定直流电缆接头模具的尺寸，于模具中加入原料使用橡胶硫化机制备直流电缆接头；
2)去除导线连接端400mm的电缆屏蔽层4，去除电缆绝缘层3和导线屏蔽层2使导线绝缘层3连接端形成圆弧内倒角，圆弧内倒角为圆弧凸面，圆弧对应圆心角为36°，圆弧对应的半径R1为28mm，去除的导线绝缘层3外表面轴向长度为100m；
3)将顶端与电缆线绝缘层3圆弧内倒角相匹配的圆筒形填充环6套设于导线芯1，圆筒形填充环6圆筒形部分长度与高压屏蔽层7壁厚相同；
4)将步骤1制得的直流电缆接头套设于步骤3得到的导线上，测量标注未套设直流电缆接头的导线距导线芯截面轴向距离为直流电缆接头长度一半的位置；
5)将两个导线的导线芯截面贴合，使用连接金具连接两根导线的导线芯；
6)移动步骤4套设于导线上的直流电缆接头至步骤4标注位置。
填充环6顶部圆弧与高压屏蔽层7端部圆弧光滑过渡成“S”形，采用两段圆弧过渡连接，降低屏蔽层端部的电场强度；填充环6材料与应力锥8相同。
经有限元计算分析表明，高压屏蔽层7端部表面最大计算电场强度模值为6.2kV/mm，应力锥根部最大计算电场强度切向分量为7.5kV/mm，接头绝缘层承受的最大计算电场强度为9.5kV/mm。
实施例2
如图1所示一种直流电缆接头，接头包括由内向外依次同轴设置的圆筒形高压屏蔽层7、圆筒形接头绝缘层9和接头屏蔽层10，圆筒形高压屏蔽层7两端的接头绝缘层9内壁上嵌设同轴的对称喇叭形应力锥8，对称为两喇叭口对称，喇叭形应力锥8包括喇叭臂和轴向剖面为一对对称的圆弧的宽口端，接头绝缘层9的内壁设有嵌设应力锥8窄口端的凹槽和嵌设高压屏蔽层7的凸块。
圆筒形接头绝缘层9外径为230mm，接头绝缘层9两端为对称设置的圆台，接头绝缘层9两端内径与应力锥8的喇叭臂内径相等，中部内径与高压屏蔽层7内径相等。
圆筒形高压屏蔽层7两端开有圆弧外倒角，圆弧外倒角为圆弧凸面，圆弧对应圆心角为90°，圆弧对应的半径与高压屏蔽层7厚度相等，高压屏蔽层7的厚度为2mm，高压屏蔽层7长度为400mm。
应力锥8宽口端的轴向剖面的圆弧对应的圆心角为60°，圆弧对应的半径为20mm，应力锥8的厚度为5mm，应力锥8的喇叭臂的长度为80mm。
高压屏蔽层7一端与同侧应力锥8宽窄口连接点的距离为100mm。
应力锥8和高压屏蔽层7采用聚合物基复合材料，聚合物基复合材料制备原料包括如下体积分数计组分：聚合物86％，填料45％。
聚合物为从聚乙烯，填料为氧化锌10％，纳米碳化硅35％。
接头绝缘层9的电导率大于导体绝缘层的电导率。70℃时接头绝缘层2电导率为5.0×10-14S/m，导线绝缘层3用交联聚乙烯材料的电导率为1.2×10-15S/m；
一种使用直流电缆接头连接导线的方法，包括如下步骤：
1)根据接头连接电缆的尺寸设定直流电缆接头模具的尺寸，于模具中加入原料使用橡胶硫化机制备直流电缆接头；
2)去除导线连接端300mm的电缆屏蔽层4，去除电缆绝缘层3和导线屏蔽层2使导线绝缘层3连接端形成圆弧内倒角，圆弧内倒角为圆弧凸面，圆弧对应圆心角为36°，圆弧对应的半径R1为20mm，去除的导线绝缘层3外表面轴向长度为200mm；
3)将顶端与电缆线绝缘层3圆弧内倒角相匹配的圆筒形填充环6套设于导线芯1，圆筒形填充环6圆筒形部分长度与高压屏蔽层7壁厚相同；
4)将步骤1制得的直流电缆接头套设于步骤3得到的导线上，测量标注未套设直流电缆接头的导线距导线芯截面轴向距离为直流电缆接头长度一半的位置；
5)将两个导线的导线芯截面贴合，使用连接金具连接两根导线的导线芯；
6)移动步骤4套设于导线上的直流电缆接头至步骤4标注位置。
填充环6顶部圆弧与高压屏蔽层7端部圆弧光滑过渡成“S”形，采用两段圆弧过渡连接，降低屏蔽层端部的电场强度；填充环6材料与应力锥8相同。
经有限元计算分析表明，高压屏蔽层7端部表面最大计算电场强度模值为6.1kV/mm，应力锥根部最大计算电场强度切向分量为7.3kV/mm，接头绝缘层承受的最大计算电场强度为9.3V/mm。
实施例3
如图1所示一种直流电缆接头，接头包括由内向外依次同轴设置的圆筒形高压屏蔽层7、圆筒形接头绝缘层9和接头屏蔽层10，圆筒形高压屏蔽层7两端的接头绝缘层9内壁上嵌设同轴的对称喇叭形应力锥8，对称为两喇叭口对称，喇叭形应力锥8包括喇叭臂和轴向剖面为一对对称的圆弧的宽口端，接头绝缘层9的内壁设有嵌设应力锥8窄口端的凹槽和嵌设高压屏蔽层7的凸块。
圆筒形接头绝缘层9外径为200mm，接头绝缘层9两端为对称设置的圆台，接头绝缘层9两端内径与应力锥8的喇叭臂内径相等，中部内径与高压屏蔽层7内径相等。
圆筒形高压屏蔽层7两端开有圆弧外倒角，圆弧外倒角为圆弧凸面，圆弧对应圆心角为90°，圆弧对应的半径与高压屏蔽层7厚度相等，高压屏蔽层7的厚度为7mm，高压屏蔽层7长度为300mm。
应力锥8宽口端的轴向剖面的圆弧对应的圆心角为60°，圆弧对应的半径为15mm，应力锥8的厚度为10mm，应力锥8的喇叭臂的长度为65mm。
高压屏蔽层7一端与同侧应力锥8宽窄口连接点的距离为200mm。
应力锥8和高压屏蔽层7采用聚合物基复合材料，聚合物基复合材料制备原料包括如下体积分数计组分：聚合物70％，填料30％。
聚合物为环氧树脂和丙烯酸树脂，填料为氧化锌9％，钛酸钡21％。
接头绝缘层9的电导率大于导体绝缘层的电导率。
一种使用直流电缆接头连接导线的方法，包括如下步骤：
1)根据接头连接电缆的尺寸设定直流电缆接头模具的尺寸，于模具中加入原料使用橡胶硫化机制备直流电缆接头；
2)去除导线连接端350mm的电缆屏蔽层4，去除电缆绝缘层3和导线屏蔽层2使导线绝缘层3连接端形成圆弧内倒角，圆弧内倒角为圆弧凸面，圆弧对应圆心角为36°，圆弧对应的半径R1为32mm，去除的导线绝缘层3外表面轴向长度为150mm；
3)将顶端与电缆线绝缘层3圆弧内倒角相匹配的圆筒形填充环6套设于导线芯1，圆筒形填充环6圆筒形部分长度与高压屏蔽层7壁厚相同；
4)将步骤1制得的直流电缆接头套设于步骤3得到的导线上，测量标注未套设直流电缆接头的导线距导线芯截面轴向距离为直流电缆接头长度一半的位置；
5)将两个导线的导线芯截面贴合，使用连接金具连接两根导线的导线芯；
6)移动步骤4套设于导线上的直流电缆接头至步骤4标注位置。
填充环6顶部圆弧与高压屏蔽层7端部圆弧光滑过渡成“S”形，采用两段圆弧过渡连接，降低屏蔽层端部的电场强度；填充环6材料与应力锥8相同。
经有限元计算分析表明，高压屏蔽层7端部表面最大计算电场强度模值为5.9kV/mm，应力锥根部最大计算电场强度切向分量为7kV/mm，接头绝缘层承受的最大计算电场强度为8.9kV/mm。
实施例4
如图1所示一种直流电缆接头，接头包括由内向外依次同轴设置的圆筒形高压屏蔽层7、圆筒形接头绝缘层9和接头屏蔽层10，圆筒形高压屏蔽层7两端的接头绝缘层9内壁上嵌设同轴的对称喇叭形应力锥8，对称为两喇叭口对称，喇叭形应力锥8包括喇叭臂和轴向剖面为一对对称的圆弧的宽口端，接头绝缘层9的内壁设有嵌设应力锥8窄口端的凹槽和嵌设高压屏蔽层7的凸块。
圆筒形接头绝缘层9外径为220mm，接头绝缘层9两端为对称设置的圆台，接头绝缘层9两端内径与应力锥8的喇叭臂内径相等，中部内径与高压屏蔽层7内径相等。
圆筒形高压屏蔽层7两端开有圆弧外倒角，圆弧外倒角为圆弧凸面，圆弧对应圆心角为90°，圆弧对应的半径与高压屏蔽层7厚度相等，高压屏蔽层7的厚度为4mm，高压屏蔽层7长度为350mm。
应力锥8宽口端的轴向剖面的圆弧对应的圆心角为60°，圆弧对应的半径为18mm，应力锥8的厚度为13mm，应力锥8的喇叭臂的长度为75mm。
高压屏蔽层7一端与同侧应力锥8宽窄口连接点的距离为25mm。
应力锥8和高压屏蔽层7采用聚合物基复合材料，聚合物基复合材料制备原料包括如下体积分数计组分：聚合物80％，填料20％。
聚合物为从丙烯酸树脂，填料为氧化锌12％、纳米碳化硅8％。
接头绝缘层9的电导率为5.5×10-14S/m大于导体绝缘层的电导率1.5×10-15S/m。
一种使用直流电缆接头连接导线的方法，包括如下步骤：
1)根据接头连接电缆的尺寸设定直流电缆接头模具的尺寸，于模具中加入原料使用橡胶硫化机制备直流电缆接头；
2)去除导线连接端425mm的电缆屏蔽层4，去除电缆绝缘层3和导线屏蔽层2使导线绝缘层3连接端形成圆弧内倒角，圆弧内倒角为圆弧凸面，圆弧对应圆心角为36°，圆弧对应的半径R1为25mm，去除的导线绝缘层3外表面轴向长度为175mm；
3)将顶端与电缆线绝缘层3圆弧内倒角相匹配的圆筒形填充环6套设于导线芯1，圆筒形填充环6圆筒形部分长度与高压屏蔽层7壁厚相同；
4)将步骤1制得的直流电缆接头套设于步骤3得到的导线上，测量标注未套设直流电缆接头的导线距导线芯截面轴向距离为直流电缆接头长度一半的位置；
5)将两个导线的导线芯截面贴合，使用连接金具连接两根导线的导线芯；
6)移动步骤4套设于导线上的直流电缆接头至步骤4标注位置。
填充环6顶部圆弧与高压屏蔽层7端部圆弧光滑过渡成“S”形，采用两段圆弧过渡连接，降低屏蔽层端部的电场强度；填充环6材料与应力锥8相同。
经有限元计算分析表明，高压屏蔽层7端部表面最大计算电场强度模值为5.8kV/mm，应力锥根部最大计算电场强度切向分量为6.9kV/mm，接头绝缘层承受的最大计算电场强度为8.8kV/mm。
实施例5
如图1所示一种直流电缆接头，接头包括由内向外依次同轴设置的圆筒形高压屏蔽层7、圆筒形接头绝缘层9和接头屏蔽层10，圆筒形高压屏蔽层7两端的接头绝缘层9内壁上嵌设同轴的对称喇叭形应力锥8，对称为两喇叭口对称，喇叭形应力锥8包括喇叭臂和轴向剖面为一对对称的圆弧的宽口端，接头绝缘层9的内壁设有嵌设应力锥8窄口端的凹槽和嵌设高压屏蔽层7的凸块。
圆筒形接头绝缘层9外径为220mm，接头绝缘层9两端为对称设置的圆台，接头绝缘层9两端内径与应力锥8的喇叭臂内径相等，中部内径与高压屏蔽层7内径相等。
圆筒形高压屏蔽层7两端开有圆弧外倒角，圆弧外倒角为圆弧凸面，圆弧对应圆心角为90°，圆弧对应的半径与高压屏蔽层7厚度相等，高压屏蔽层7的厚度为4mm，高压屏蔽层7长度为350mm。
应力锥8宽口端的轴向剖面的圆弧对应的圆心角为60°，圆弧对应的半径为18mm，应力锥8的厚度为13mm，应力锥8的喇叭臂的长度为75mm。
高压屏蔽层7一端与同侧应力锥8宽窄口连接点的距离为25mm。
应力锥采用硅橡胶复合材料，硅橡胶基复合材料的制备原料包括如下质量百分比计组分：硅橡胶60％，导电填料40％。
导电填料为炭黑、碳纳米管。
高压屏蔽层7采用聚合物基复合材料，聚合物基复合材料制备原料包括如下体积分数计组分：聚合物55％，填料14％。聚合物为聚酯树脂，填料为氧化锌。
接头绝缘层9的电导率为5.5×10-14S/m大于导体绝缘层的电导率1.5×10-15S/m。
一种使用直流电缆接头连接导线的方法，包括如下步骤：
1)根据接头连接电缆的尺寸设定直流电缆接头模具的尺寸，于模具中加入原料使用橡胶硫化机制备直流电缆接头；
2)去除导线连接端425mm的电缆屏蔽层4，去除电缆绝缘层3和导线屏蔽层2使导线绝缘层3连接端形成圆弧内倒角，圆弧内倒角为圆弧凸面，圆弧对应圆心角为36°，圆弧对应的半径R1为25mm，去除的导线绝缘层3外表面轴向长度为175mm；
3)将顶端与电缆线绝缘层3圆弧内倒角相匹配的圆筒形填充环6套设于导线芯1，圆筒形填充环6圆筒形部分长度与高压屏蔽层7壁厚相同；
4)将步骤1制得的直流电缆接头套设于步骤3得到的导线上，测量标注未套设直流电缆接头的导线距导线芯截面轴向距离为直流电缆接头长度一半的位置；
5)将两个导线的导线芯截面贴合，使用连接金具连接两根导线的导线芯；
6)移动步骤4套设于导线上的直流电缆接头至步骤4标注位置。
填充环6顶部圆弧与高压屏蔽层7端部圆弧光滑过渡成“S”形，采用两段圆弧过渡连接，降低屏蔽层端部的电场强度；填充环6采用和高压屏蔽层7相同材料。
经有限元计算分析表明，高压屏蔽层7端部表面最大计算电场强度模值为5.7kV/mm，应力锥根部最大计算电场强度切向分量为7kV/mm，接头绝缘层承受的最大计算电场强度为8.7kV/mm。
实施例6
如图1所示一种直流电缆接头，接头包括由内向外依次同轴设置的圆筒形高压屏蔽层7、圆筒形接头绝缘层9和接头屏蔽层10，圆筒形高压屏蔽层7两端的接头绝缘层9内壁上嵌设同轴的对称喇叭形应力锥8，对称为两喇叭口对称，喇叭形应力锥8包括喇叭臂和轴向剖面为一对对称的圆弧的宽口端，接头绝缘层9的内壁设有嵌设应力锥8窄口端的凹槽和嵌设高压屏蔽层7的凸块。
圆筒形接头绝缘层9外径为220mm，接头绝缘层9两端为对称设置的圆台，接头绝缘层9两端内径与应力锥8的喇叭臂内径相等，中部内径与高压屏蔽层7内径相等。
圆筒形高压屏蔽层7两端开有圆弧外倒角，圆弧外倒角为圆弧凸面，圆弧对应圆心角为90°，圆弧对应的半径与高压屏蔽层7厚度相等，高压屏蔽层7的厚度为4mm，高压屏蔽层7长度为350mm。
应力锥8宽口端的轴向剖面的圆弧对应的圆心角为60°，圆弧对应的半径为18mm，应力锥8的厚度为13mm，应力锥8的喇叭臂的长度为75mm。
高压屏蔽层7一端与同侧应力锥8宽窄口连接点的距离为25mm。
应力锥采用硅橡胶复合材料，硅橡胶基复合材料的制备原料包括如下质量百分比计组分：硅橡胶80％，导电填料20％。
导电填料为石墨镀镍、镍包铜和铜镀银。
高压屏蔽层7采用聚合物基复合材料，聚合物基复合材料制备原料包括如下体积分数计组分：聚合物55％，填料14％。聚合物为聚酯树脂，填料为氧化锌。
接头绝缘层9的电导率为5.5×10-14S/m大于导体绝缘层的电导率1.5×10-15S/m。
一种使用直流电缆接头连接导线的方法，包括如下步骤：
1)根据接头连接电缆的尺寸设定直流电缆接头模具的尺寸，于模具中加入原料使用橡胶硫化机制备直流电缆接头；
2)去除导线连接端425mm的电缆屏蔽层4，去除电缆绝缘层3和导线屏蔽层2使导线绝缘层3连接端形成圆弧内倒角，圆弧内倒角为圆弧凸面，圆弧对应圆心角为36°，圆弧对应的半径R1为25mm，去除的导线绝缘层3外表面轴向长度为175mm；
3)将顶端与电缆线绝缘层3圆弧内倒角相匹配的圆筒形填充环6套设于导线芯1，圆筒形填充环6圆筒形部分长度与高压屏蔽层7壁厚相同；
4)将步骤1制得的直流电缆接头套设于步骤3得到的导线上，测量标注未套设直流电缆接头的导线距导线芯截面轴向距离为直流电缆接头长度一半的位置；
5)将两个导线的导线芯截面贴合，使用连接金具连接两根导线的导线芯；
6)移动步骤4套设于导线上的直流电缆接头至步骤4标注位置。
填充环6顶部圆弧与高压屏蔽层7端部圆弧光滑过渡成“S”形，采用两段圆弧过渡连接，降低屏蔽层端部的电场强度；填充环6采用和高压屏蔽层7相同材料。
经有限元计算分析表明，高压屏蔽层7端部表面最大计算电场强度模值为5.9kV/mm，应力锥根部最大计算电场强度切向分量为6.8kV/mm，接头绝缘层承受的最大计算电场强度为9kV/mm。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种直流电缆接头，其特征在于：所述接头包括由内向外依次同轴设置的圆筒形高压屏蔽层(7)、圆筒形接头绝缘层(9)和接头屏蔽层(10)，所述圆筒形高压屏蔽层(7)两端的所述接头绝缘层(9)内壁上嵌设同轴的对称喇叭形应力锥(8)，所述对称为两喇叭口对称，所述喇叭形应力锥(8)包括喇叭臂和轴向剖面为一对对称的圆弧的宽口端，所述接头绝缘层(9)的内壁设有嵌设所述喇叭臂的凹槽和嵌设所述高压屏蔽层(7)的凸块。
2.如权利要求1所述的一种直流电缆接头，其特征在于：所述圆筒形接头绝缘层(9)外径为180～230mm，所述接头绝缘层(9)两端为对称设置的圆台，所述接头绝缘层(9)两端内径与应力锥(8)的喇叭臂内径相等，中部内径与所述高压屏蔽层(7)内径相等。
3.如权利要求1所述的一种直流电缆接头，其特征在于：所述圆筒形高压屏蔽层(7)两端开有圆弧外倒角，所述圆弧外倒角为圆弧凸面，所述圆弧对应圆心角为90°，所述圆弧对应的半径与所述高压屏蔽层(7)厚度相等，所述高压屏蔽层(7)的厚度为2～7mm，所述高压屏蔽层(7)长度为200～400mm。
4.如权利要求3所述的一种直流电缆接头，其特征在于：所述圆筒形高压屏蔽层(7)两端开有圆弧外倒角，所述圆弧外倒角为圆弧凸面，所述圆弧对应圆心角为90°，所述圆弧对应的半径与所述高压屏蔽层(7)厚度相等，所述高压屏蔽层(7)的厚度为3～6mm，所述高压屏蔽层(7)长度为250～350mm。
5.如权利要求1所述的一种直流电缆接头，其特征在于：所述应力锥(8)宽口端的轴向剖面的圆弧对应的圆心角为60°，所述圆弧对应的半径为10～20mm，所述应力锥(8)的厚度为5～15mm，所述应力锥(8)的喇叭臂的长度为50～80mm。
6.如权利要求5所述的一种直流电缆接头，其特征在于：所述应力锥(8)宽口端的轴向剖面的圆弧对应的圆心角为60°，所述圆弧对应的半径为12～18mm，所述应力锥(8)的厚度为8～13mm，所述应力锥(8)的喇叭臂的长度为65～75mm。
7.如权利要求1所述的一种直流电缆接头，其特征在于：所述高压屏蔽层(7)一端与同侧应力锥(8)宽口和喇叭臂连接点的距离为100～300mm。
8.如权利要求7所述的一种直流电缆接头，其特征在于：所述高压屏蔽层(7)一端与同侧应力锥(8)宽口和喇叭臂连接点的距离为150～250mm。
9.如权利要求1所述的一种直流电缆接头，其特征在于：所述接头绝缘层(9)的电导率大于导体绝缘层的电导率。
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