CN205724812U - 冷缩式高压直流电缆终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种冷缩式高压直流电缆终端，属于电缆设备技术领域。该终端包括：终端主体，包括由非线性硅橡胶制成的增强绝缘部和伞裙部，所述增强绝缘部和伞裙部一体化连接，形成棒状的终端主体，该终端主体内设有容纳电缆本体的容纳腔；应力锥，埋设于所述增强绝缘部内，且环绕所述容纳腔设置；接线端子，用于与电缆线路连接；以及密封帽，一端固定于所述伞裙部的端部，另一端与所述接线端子连接。上述终端在长期工作中电场分布均匀合理，并且当场强高出某一值后，非线性硅橡胶电导率迅速上升，可以避免终端在极端条件下(如过电压情况)发生剧烈放电或击穿事故。并且，该终端具有安装简单，无漏油风险的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电缆设备技术领域，特别是涉及一种冷缩式高压直流电缆终端。
背景技术
交联聚乙烯绝缘高压直流电缆近年来获得快速发展，在远距离大容量输电、电力系统联网、远距离海底电缆传输等方面相比交流电缆有显著的优势。
但是，交联聚乙烯绝缘高压直流电缆终端是连接高压直流电缆系统的重要元件，其设计和制造远远落后于高压直流电缆本身的研究进展，这是因为直流电缆附件的结构、材料特性以及电场分布与交流电缆有很大差异，直流电缆终端中的电场与绝缘材料的电导率呈反比分布，而绝缘材料的电导率又受温度和电场的影响，通常电缆终端中采用橡胶材料作为增强绝缘，而交流电缆终端中常用的橡胶材料与电缆本体绝缘材料交联聚乙烯的电导特性有明显差异，当增强绝缘与电缆本体绝缘的电导率配合不合理时，将使终端中的电场分布严重畸变，严重时将导致终端击穿破坏，因此，交流电缆终端中常用的橡胶材料不能直接应用于直流电缆终端，这严重限制了交联聚乙烯绝缘高压直流电缆的开发和应用。
针对以上问题，目前国际上普遍认可的方法是采用非线性橡胶绝缘材料作为增强绝缘均化电缆终端中的电场分布，文章《硅橡胶电导特性对XLPE绝缘高压直流电缆终端电场分布的影响》中提出，非线性硅橡胶和交联聚乙烯材料的电导率配合合理，能明显改善电缆终端中的电场分布，使终端中的最大电场强度显著降低并始终处于电缆绝缘内部，保障了电缆终端的运行可靠性。
交联聚乙烯绝缘电缆的终端主要分为绕包式、预制式、热缩式和冷缩式，在交流中低压(交流电压等级10-35kV)电缆系统中，冷缩式电缆终端的应用得到广泛认可，这是由于冷缩式电缆终端结构简单、适用性高、安装方便、界面压力稳定、运行可靠。目前对于交联聚乙烯绝缘高压直流电缆系统应用的电缆 附件，由于国内的研发和生产能力有限，性能不够稳定，目前在高压直流电缆系统中使用冷缩式电缆终端鲜见报道。因此，研发交联聚乙烯绝缘高压直流电缆冷缩式终端有助于促进高压直流输电的发展。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种冷缩式高压直流电缆终端，能够应用于交联聚乙烯绝缘高压直流电缆系统中作为终端使用。
一种冷缩式高压直流电缆终端，包括：
终端主体，包括由非线性硅橡胶制成的增强绝缘部和伞裙部，所述增强绝缘部和伞裙部一体化连接，形成棒状的终端主体，该终端主体内设有容纳电缆本体的容纳腔；
应力锥，埋设于所述增强绝缘部内，且环绕所述容纳腔设置；
接线端子，用于与电缆线路连接；以及
密封帽，一端固定于所述伞裙部的端部，另一端与所述接线端子连接。
上述冷缩式高压直流电缆终端，其增强绝缘部和伞裙部采用非线性硅橡胶材料制成，非线性硅橡胶材料由液体硅橡胶和纳米碳化硅、纳米炭黑、纳米石墨共混制成，具有优良的电导特性，在终端使用的温度范围内电导率均大于电缆本体绝缘材料(交联聚乙烯绝缘)，终端在长期工作中电场分布均匀合理，并且当场强高出某一值后，非线性硅橡胶电导率迅速上升，可以避免终端在极端条件下(如过电压情况)发生剧烈放电或击穿事故。并且，该终端采用增强绝缘、半导电应力锥、伞裙三位一体的结构，简化终端安装程序，缩短安装时间，无需使用绝缘油，无漏油风险。
在其中一个实施例中，所述应力锥为由半导电硅橡胶制成的半导电应力锥。能够更好的配合由非线性硅橡胶制成的终端主体。
在其中一个实施例中，所述伞裙部包括基底部和若干个伞裙，所述基底部为管状结构，所述伞裙由基底部向伞裙部径向延伸。
在其中一个实施例中，所述增强绝缘部的直径大于等于所述基底部的直径。
在其中一个实施例中，所述应力锥被所述增强绝缘部包裹。
在其中一个实施例中，还包括电缆本体和绝缘层，所述绝缘层套设于所述电缆本体外部，且所述电缆本体和绝缘层均置于所述容纳腔内。
在其中一个实施例中，所述绝缘层为交联聚乙烯绝缘层。该终端特别适用于交联聚乙烯绝缘的电缆系统中。
在其中一个实施例中，所述密封帽为由硅橡胶制成的绝缘密封帽。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型的一种冷缩式高压直流电缆终端，其增强绝缘部和伞裙部采用非线性硅橡胶材料制成，非线性硅橡胶材料由液体硅橡胶和纳米碳化硅、纳米炭黑、纳米石墨共混制成，具有优良的电导特性，在终端使用的温度范围内电导率均大于电缆本体绝缘材料(交联聚乙烯绝缘)，终端在长期工作中电场分布均匀合理，并且当场强高出某一值后，非线性硅橡胶电导率迅速上升，可以避免终端在极端条件下(如过电压情况)发生剧烈放电或击穿事故。特别适用于100kV及以下电压等级的交联聚乙烯绝缘高压直流电缆系统。
并且，该终端采用增强绝缘、半导电应力锥、伞裙三位一体的结构，简化终端安装程序，缩短安装时间，无需使用绝缘油，无漏油风险。
附图说明
图1为实施例1中冷缩式高压直流电缆终端结构示意图。
其中：110增强绝缘部；120.伞裙部；200.应力锥；300.接线端子；400.密封帽；510.电缆本体；520.绝缘层。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元 件，它可以是直接连通到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
一种冷缩式高压直流电缆终端，包括：终端主体，应力锥，接线端子，和密封帽。
所述终端主体包括由非线性硅橡胶制成的增强绝缘部和伞裙部，所述增强绝缘部和伞裙部一体化连接，形成棒状的终端主体，该终端主体内设有容纳电缆本体的容纳腔。
所述应力锥埋设于所述增强绝缘部内，且环绕所述容纳腔设置。
所述接线端子用于与电缆线路连接。
所述密封帽一端固定于所述伞裙部的端部，另一端与所述接线端子连接。
所述非线性硅橡胶采用液体硅橡胶与纳米粒子添加剂共混得到，该纳米粒子添加剂包括碳化硅、炭黑、石墨，半导电硅橡胶由液体硅橡胶和纳米炭黑共混得到。
可以理解的，为了更好的配合由非线性硅橡胶制成的终端主体，所述应力锥为由半导电硅橡胶制成的半导电应力锥。
实施例1
一种冷缩式高压直流电缆终端，如图1所示，包括：终端主体，应力锥200，接线端子300，和密封帽400。
所述终端主体包括由非线性硅橡胶制成的增强绝缘部110和伞裙部120，所述增强绝缘部110和伞裙部120一体化连接，形成棒状的终端主体，该终端主体内设有容纳电缆本体的容纳腔。
在本实施例中，所述容纳腔内还设有电缆本体510和绝缘层520，所述绝缘层520包裹于所述电缆本体510外部，所述绝缘层520为交联聚乙烯绝缘层。
所述应力锥200埋设于所述增强绝缘部110内，且环绕所述容纳腔设置。 在本实施例中，所述应力锥200为由半导电硅橡胶制成的半导电应力锥。
所述接线端子300用于与电缆线路连接。
所述密封帽400一端固定于所述伞裙部120的端部，另一端与所述接线端子300连接。
所述非线性硅橡胶采用液体硅橡胶与纳米粒子添加剂共混得到，该纳米粒子添加剂包括碳化硅、炭黑、石墨，半导电硅橡胶由液体硅橡胶和纳米炭黑共混得到。
将本实施例的冷缩式高压直流电缆终端与对比用的电缆终端进行比较，测试其最大电场所在处附近电场分布云图。
其中，对比用的电缆终端与本实施例的电缆终端结构基本相同，不同在于对比用的电缆终端中以普通硅橡胶作为增强绝缘(即增强绝缘部和伞裙部)。
可以看出，对比用的终端中电场分布严重畸变，最大电场强度为44.1kV/mm，位于应力锥根部的增强绝缘处，显著超出电缆绝缘本体的平均场强8kV/mm。而本实施例的终端中电场分布均匀合理，最大电场强度为10.1kV/mm，位于电缆本体绝缘层中，与电缆本体绝缘层中的最大电场相同，与电缆绝缘中的平均场强接近。
从上述对比可知，本实用新型中增强绝缘采用非线性硅橡胶绝缘材料，非线性硅橡胶由液体硅橡胶和纳米碳化硅、纳米石墨、纳米炭黑共混制成，具有显著的非线性电导特性，在电缆终端的使用温度范围内电导率均稍大于电缆本体绝缘交联聚乙烯，直流电压下电场与电导率呈反比分布，因此电缆终端中的最大电场强度始终位于电缆本体绝缘中，保证了终端长期工作的稳定性。另外，当场强超出某一确定电场值以后，非线性硅橡胶的电导率迅速升高，使电场分布得到进一步均化，避免了电缆终端在某些极端情况下(如遭遇过电压时)出现剧烈放电或击穿。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种冷缩式高压直流电缆终端，其特征在于，包括：
终端主体，包括由非线性硅橡胶制成的增强绝缘部和伞裙部，所述增强绝缘部和伞裙部一体化连接，形成棒状的终端主体，该终端主体内设有容纳电缆本体的容纳腔；
应力锥，埋设于所述增强绝缘部内，且环绕所述容纳腔设置；
接线端子，用于与电缆线路连接；以及
密封帽，一端固定于所述伞裙部的端部，另一端与所述接线端子连接。
2.根据权利要求1所述的冷缩式高压直流电缆终端，其特征在于，所述应力锥为由半导电硅橡胶制成的半导电应力锥。
3.根据权利要求1所述的冷缩式高压直流电缆终端，其特征在于，所述伞裙部包括基底部和若干个伞裙，所述基底部为管状结构，所述伞裙由基底部向伞裙部径向延伸。
4.根据权利要求3所述的冷缩式高压直流电缆终端，其特征在于，所述增强绝缘部的直径大于等于所述基底部的直径。
5.根据权利要求1所述的冷缩式高压直流电缆终端，其特征在于，所述应力锥被所述增强绝缘部包裹。
6.根据权利要求1所述的冷缩式高压直流电缆终端，其特征在于，还包括电缆本体和绝缘层，所述绝缘层套设于所述电缆本体外部，且所述电缆本体和绝缘层均置于所述容纳腔内。
7.根据权利要求6所述的冷缩式高压直流电缆终端，其特征在于，所述绝缘层为交联聚乙烯绝缘层。
8.根据权利要求1所述的冷缩式高压直流电缆终端，其特征在于，所述密封帽为由硅橡胶制成的绝缘密封帽。
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