CN209844521U - 直流高压电缆用的电缆头结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种直流高压电缆用的电缆头结构，包括电缆端部组件和均压组件，电缆端部组件和均压组件分别设于电缆头部的两端；均压组件中包括有均压罩，均压罩套于电缆头部的外周；均压罩包括依次连接的均压环、连接部和圆盘固定法兰，均压环位于朝向电缆端部组件的一端；均压环呈弧形翻边状，且均压环上设有漏油孔。本直流高压电缆用的电缆头结构简单，体积较小，加工易操作，生产成本低，方便电缆安装和拆卸，也能均匀分布高压电场，使用时只要将整个电缆头结构沉浸在高压绝缘油中即可，操作方便。

Description

直流高压电缆用的电缆头结构

技术领域

本实用新型涉及散裂中子源脉冲高压电源领域，特别涉及一种直流高压电缆用的电缆头结构。

背景技术

散裂中子源直线加速器速调管功率源系统是由交流高压经过整流硅堆向直流电容器充电得到直流高压，然后通过高压电子开关的调制得到所需的脉冲高压，再驱动速调管进行工作的。为了电源系统稳定及安全运行，该电源系统中上百千伏的直流高压都是用直流高压电缆通过直流高压电缆头从各个设备油箱中引出，避免了直流高压裸露在空气中。但由于该系统要求设备体积小，因此常规的直流高压电缆头由于其体积庞大无法适用于此系统中。

目前常用的直流高压电缆头结构中，由高压电缆与电缆终端连接形成电缆头，由于电缆终端属于多层介质复合结构，绝缘材料的电导率差异较大且具有一定的非线性，导致终端内电场分布非常复杂。同时，由于电缆终端结构复杂，在生产制造过程中其固体内部可能产生杂质、气泡、突起等，而固体材料的缺陷是无法恢复的，所以为了可靠运行，在设计时这种固体电缆头尺寸留有较大的设计裕度，因此尺寸会比较大，无法适用于上述散裂中子源直线加速器速调管功率源系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，针对散裂中子源直线加速器速调管功率源系统，提供一种直流高压电缆用的电缆头结构，该电缆头结构简单，体积较小，方便电缆装卸，也能均匀分布高压电场。

本实用新型的技术方案为：一种直流高压电缆用的电缆头结构，包括电缆端部组件和均压组件，电缆端部组件和均压组件分别设于电缆头部的两端；均压组件中包括有均压罩，均压罩套于电缆头部的外周；均压罩包括依次连接的均压环、连接部和圆盘固定法兰，均压环位于朝向电缆端部组件的一端；均压环呈弧形翻边状，且均压环上设有漏油孔。该电缆头结构使用时，将整个电缆头结构沉浸在高压绝缘油中即可，其中均压罩将剥去外皮、外屏蔽层及外半导体屏蔽层的电缆罩住，可以起到均压作用。均压罩的结构设计既能起到均匀分布高压电场的作用，又能有效保证电缆安装在电连接中心，还方便电缆安装与拆卸，而均压环上的漏油孔可方便电缆浸油后拔出时绝缘油的卸放，漏油孔的具体位置及尺寸不需要特别设定。

所述均压环的轴向截面呈带圆角的矩形，各圆角对应的外表面为弧形翻边。

所述连接部呈中空的圆柱状，均压环的内部、连接部的内部和圆盘法兰的内部依次连通且直径相等。

所述均压罩为铝质的一体式结构，可采用高强度铝制作而成。

所述均压组件还包括下铁管、第一法兰、第二法兰、卡座和卡块，下铁管设于均压罩的外周，下铁管靠近圆盘固定法兰的一端依次设置第一法兰、第二法兰和卡座，均压罩的圆盘固定法兰端面与第二法兰的端面中部固定连接，第一法兰与第二法兰的端面边沿处固定连接，卡座与第二法兰固定连接；卡座的一侧带有缺口，缺口处设置卡块，卡块和卡座相配合夹紧于电缆外周。其中，下铁管与第一法兰之间可通过焊接等方式固定，第一法兰与第二法兰之间、第二法兰与均压罩的圆盘固定法兰之间、卡座与第二法兰之间、卡座与卡块之间均通过螺栓及垫片锁紧固定。

从卡块和卡座的夹紧处开始向外延伸均为带有外皮的电缆，从卡块和卡座的夹紧处开始向电缆端部组件处延伸的部分为电缆头部。该电缆头部中有部分为去掉外皮、外屏蔽层及外半导体屏蔽层的电缆，另一部分为去掉外皮、保留外屏蔽层及外半导体屏蔽层的电缆，从卡块和卡座的夹紧处开始至均压罩连接部内的一段为去掉外皮、保留外屏蔽层及外半导体屏蔽层的电缆，从均压罩连接部内开始延伸至电缆端部组件处为去掉外皮、外屏蔽层及外半导体屏蔽层的电缆。也就是说，安装时，去掉外皮、外屏蔽层及外半导体屏蔽层的电缆需要确保处于均压罩的弧度内，也就是有半导体屏蔽层和外屏蔽层部分不能超出均压罩上圆盘固定法兰的外端面，必须处于均压罩的圆弧保护范围内。

所述电缆端部组件包括电缆头座、芯部螺杆和芯部螺套，电缆头部的端部嵌入芯部螺杆中，芯部螺杆的外周设置芯部螺套，芯部螺套的外周设置电缆头座。

所述电缆头座上开设有十字槽，电缆头座的外周设有抱箍。该电缆头座可采用铍青铜制作，包括依次连接的圆盘端部、连接中部和翻边圆环端部，十字槽布置于其径向面上，且十字槽的深度从翻边圆环端部一直延伸至整个连接中部。

安装时，先将电缆头部嵌入芯部螺杆中，并用液压钳卡紧芯部螺杆两头的光杆部分，芯部螺杆的中部带有螺纹，芯部螺套与芯部螺杆螺纹连接，电缆头座利用其十字槽，稍微张开套入芯部螺套的外周后，通过抱箍箍紧固定。

上述直流高压电缆用的电缆头结构使用时，主要用作150kV以内的直流高压连接装置，将整个电缆头结构沉浸在传统的高压绝缘油中即可，利用其均压罩，既能保证高压电场均匀分布，克服电晕和电场不均匀分布，又能保证电缆安装在该电缆头结构的中心；均压罩中，均压环与电缆芯(即上述去掉外皮、外屏蔽层及外半导体屏蔽层的电缆)相接，圆盘固定法兰与电缆的外屏蔽层相接，而半导体外屏蔽层也被均压环罩住，这可以起到有效的均压作用。由于直流电缆的绝缘聚乙烯材料的介电常数与绝缘变压器油基本一致，因此电压在这两种介质上分布均匀，不会出现类似与空气交界一样会产生电压分布不均导致的电压局部放电最终导致击穿的情况，只要保证绝缘油工作在绝缘良好状态下，且绝缘油由很强的恢复作用，因此用绝缘油取代电缆终端的固体材料绝缘有利于电缆头结构的正常运行。

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

本直流高压电缆用的电缆头结构简单，体积较小，加工易操作，生产成本低，方便电缆安装和拆卸，也能均匀分布高压电场，使用时只要将整个电缆头结构沉浸在高压绝缘油中即可，操作方便。

本直流高压电缆用的电缆头结构中，利用均压罩可有效起到均匀分布高压电场的作用，同时还能保证电缆安装于电缆头结构中心，提高定位精度。此外，均压罩上所设漏油孔是结合电缆头结构沉浸于高压绝缘油中的需要，可方便电缆浸油后拔出时绝缘油的卸放。

本直流高压电缆用的电缆头结构中，其电缆头座可采用铍青铜制作，并开设有十字槽，以保证芯部螺套的紧密接触与拔出，另外电缆头座的外圈采用抱箍箍紧，能有效箍紧电缆头部，保证电缆头部接触紧密，有效避免电缆头结构处可能产生的微小放电，并能防止铍青铜处于过度弹开状态而造成弹性的减弱引起电接触不良的现象。

附图说明

图1为本直流高压电缆用的电缆头结构的整体结构示意图。

图2为图1的A方向平面视图。

图3为图2的B-B向截面视图。

图4为均压罩的结构示意图。

图5为图4的轴向截面视图。

图6为卡座的结构示意图。

图7为卡块的结构示意图。

图8为电缆头座的结构示意图。

图9为图3中电缆的结构示意图。

图10为图3中芯部螺杆的结构示意图。

图11为图3中芯部螺套的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

本实施例一种直流高压电缆用的电缆头结构，如图1所示，包括电缆端部组件a和均压组件b，电缆端部组件和均压组件分别设于电缆头部的两端。各分部具体结构如下：

如图1至图3所示，均压组件包括均压罩1、下铁管2、第一法兰3、第二法兰4、卡座5和卡块6，均压罩套于电缆头部的外周，下铁管设于均压罩的外周，下铁管靠近圆盘固定法兰的一端依次设置第一法兰、第二法兰和卡座，均压罩的圆盘固定法兰端面与第二法兰的端面中部固定连接，第一法兰与第二法兰的端面边沿处固定连接，卡座与第二法兰固定连接；卡座的一侧带有缺口，缺口处设置卡块，卡块和卡座相配合夹紧于电缆外周。下铁管与第一法兰之间可通过焊接等方式固定，第一法兰与第二法兰之间、第二法兰与均压罩的圆盘固定法兰之间、卡座与第二法兰之间、卡座与卡块之间均通过螺栓7及垫片8锁紧固定。其中，卡座的具体结构如图6所示，卡块的具体结构如图7所示。

如图4或图5所示，均压罩包括依次连接的均压环1-1、连接部1-2和圆盘固定法兰1-3，均压环位于朝向电缆端部组件的一端；均压环呈弧形翻边状，且均压环上设有漏油孔(图中未示出)。该电缆头结构使用时，将整个电缆头结构沉浸在高压绝缘油中即可，其中均压罩将剥去外皮、外屏蔽层及外半导体屏蔽层的电缆罩住，可以起到均压作用。均压罩的结构设计既能起到均匀分布高压电场的作用，又能有效保证电缆安装在电连接中心，还方便电缆安装与拆卸，而均压环上的漏油孔可方便电缆浸油后拔出时绝缘油的卸放，漏油孔的具体位置及尺寸不需要特别设定。如图5所示，均压环的轴向截面呈带圆角的矩形，各圆角对应的外表面为弧形翻边。连接部呈中空的圆柱状，均压环的内部、连接部的内部和圆盘法兰的内部依次连通且直径相等。均压罩为铝质的一体式结构，可采用高强度铝制作而成。

如图1至图3所示，电缆端部组件包括电缆头座9、芯部螺杆10和芯部螺套11，电缆头部的端部嵌入芯部螺杆中，芯部螺杆的外周设置芯部螺套，芯部螺套的外周设置电缆头座。电缆头座上开设有十字槽12，电缆头座的外周设有抱箍。该电缆头座可采用铍青铜制作，如图8所示，包括依次连接的圆盘端部9-1、连接中部9-2和翻边圆环端部9-3，十字槽布置于其径向面上，且十字槽的深度从翻边圆环端部一直延伸至整个连接中部。其中，芯部螺杆的结构如图10所示，芯部螺套的结构如图11所示。安装时，先将电缆头部嵌入芯部螺杆中，并用液压钳卡紧芯部螺杆两头的光杆部分，芯部螺杆的中部带有螺纹，芯部螺套与芯部螺杆螺纹连接，电缆头座利用其十字槽，稍微张开套入芯部螺套的外周后，通过抱箍箍紧固定。

位于本电缆头结构内的电缆13的结构如图3或图9所示，从卡块和卡座的夹紧处开始向外延伸均为带有外皮的电缆L1，从卡块和卡座的夹紧处开始向电缆端部组件处延伸的部分为电缆头部。该电缆头部中有部分为去掉外皮、外屏蔽层及外半导体屏蔽层的电缆，另一部分为去掉外皮、保留外屏蔽层及外半导体屏蔽层的电缆，从卡块和卡座的夹紧处开始至均压罩连接部内的一段为去掉外皮、保留外屏蔽层及外半导体屏蔽层的电缆L2，从均压罩连接部内开始延伸至电缆端部组件处为去掉外皮、外屏蔽层及外半导体屏蔽层的电缆L3。也就是说，安装时，去掉外皮、外屏蔽层及外半导体屏蔽层的电缆需要确保处于均压罩的弧度内，也就是有半导体屏蔽层和外屏蔽层部分不能超出均压罩上圆盘固定法兰的外端面，必须处于均压罩的圆弧保护范围内。而位于电缆端部组件内的部分为电缆的芯部L4。

上述直流高压电缆用的电缆头结构使用时，主要用作150kV以内的直流高压连接装置，将整个电缆头结构沉浸在传统的高压绝缘油中即可，利用其均压罩，既能保证高压电场均匀分布，克服电晕和电场不均匀分布，又能保证电缆安装在该电缆头结构的中心；均压罩中，均压环与电缆芯(即上述去掉外皮、外屏蔽层及外半导体屏蔽层的电缆)相接，圆盘固定法兰与电缆的外屏蔽层相接，而半导体外屏蔽层也被均压环罩住，这可以起到有效的均压作用。由于直流电缆的绝缘聚乙烯材料的介电常数与绝缘变压器油基本一致，因此电压在这两种介质上分布均匀，不会出现类似与空气交界一样会产生电压分布不均导致的电压局部放电最终导致击穿的情况，只要保证绝缘油工作在绝缘良好状态下，且绝缘油由很强的恢复作用，因此用绝缘油取代电缆终端的固体材料绝缘有利于电缆头结构的正常运行。

如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (8)

1.直流高压电缆用的电缆头结构，其特征在于，包括电缆端部组件和均压组件，电缆端部组件和均压组件分别设于电缆头部的两端；均压组件中包括有均压罩，均压罩套于电缆头部的外周；均压罩包括依次连接的均压环、连接部和圆盘固定法兰，均压环位于朝向电缆端部组件的一端；均压环呈弧形翻边状，且均压环上设有漏油孔。

2.根据权利要求1所述直流高压电缆用的电缆头结构，其特征在于，所述均压环的轴向截面呈带圆角的矩形，各圆角对应的外表面为弧形翻边。

3.根据权利要求1所述直流高压电缆用的电缆头结构，其特征在于，所述连接部呈中空的圆柱状，均压环的内部、连接部的内部和圆盘法兰的内部依次连通且直径相等。

4.根据权利要求1所述直流高压电缆用的电缆头结构，其特征在于，所述均压罩为铝质的一体式结构。

5.根据权利要求1所述直流高压电缆用的电缆头结构，其特征在于，所述均压组件还包括下铁管、第一法兰、第二法兰、卡座和卡块，下铁管设于均压罩的外周，下铁管靠近圆盘固定法兰的一端依次设置第一法兰、第二法兰和卡座，均压罩的圆盘固定法兰端面与第二法兰的端面中部固定连接，第一法兰与第二法兰的端面边沿处固定连接，卡座与第二法兰固定连接；卡座的一侧带有缺口，缺口处设置卡块，卡块和卡座相配合夹紧于电缆外周。

6.根据权利要求5所述直流高压电缆用的电缆头结构，其特征在于，从卡块和卡座的夹紧处开始向外延伸均为带有外皮的电缆，从卡块和卡座的夹紧处开始向电缆端部组件处延伸的部分为电缆头部。

7.根据权利要求1所述直流高压电缆用的电缆头结构，其特征在于，所述电缆端部组件包括电缆头座、芯部螺杆和芯部螺套，电缆头部的端部嵌入芯部螺杆中，芯部螺杆的外周设置芯部螺套，芯部螺套的外周设置电缆头座。

8.根据权利要求7所述直流高压电缆用的电缆头结构，其特征在于，所述电缆头座上开设有十字槽，电缆头座的外周设有抱箍。