一种直流电缆接头制造技术

本发明专利技术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包括圆筒形窄口端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。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。

DC cable joint

The invention provides a DC cable connector, connector including from inside to outside are coaxially arranged cylindrical high voltage shielding layer 7, a cylindrical joint insulation layer 9 and layer 10 joint shield, cylindrical joint of high pressure shielding layer 7 at both ends of the insulation layer 9 is embedded in the inner wall of a coaxial symmetrical horn shaped stress cone 8. Two symmetric bell symmetry, horn shaped stress cone 8 comprises a cylindrical narrow mouth end and the axial section of arc a pair of symmetrical wide mouth end joint insulation wall layer 9 is provided with an embedded groove shall stress cone 8 narrow inlet end and a pressure bump shielding layer 7. The DC cable joint optimization of the joint structure design, reduce the stress cone root, high end joint insulation shielding layer and electric field strength within the layer, the internal electric field distribution of joints evenly, avoid joint high field insulation due to excessive accumulation of space charge and electric field breakdown.

【技术实现步骤摘要】
一种直流电缆接头
本专利技术涉及一种电缆接头，具体讲涉及一种直流电缆接头。
技术介绍
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。
技术实现思路
为克服现有技术存在的上述缺陷，本专利技术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。为实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案为：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包括圆筒形窄口端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的圆筒形窄口端内径相等，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，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的圆筒形窄口端的长度为50～80mm。优选的，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100～300mm。优选的，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60～80％，导电填料20％～40％。优选的，导电填料为从炭黑、碳纳米管、石墨镀镍、镍包铜、铜镀银、铝镀银、玻璃镀银、银粉、铝粉、聚苯胺、钛酸钡和氧化钛中选出的一种或多种。优选的，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％～86％，填料14％～45％。优选的，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。优选的，接头绝缘层2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圆筒形窄口端内径为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，本专利技术的有益效果包括：1.本专利技术中的直流电缆接头，采用预制式结构，现场安装方便、运行稳定。2.本专利技术中的直流电缆接头，应力锥采用高电导率的复合材料，降低了应力锥表面和根部的电场强度。3.本专利技术中的直流电缆接头，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。4.本专利技术中的直流电缆接头，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。5.本专利技术中的直流电缆接头，接头绝缘层2采用的硅橡胶电导率高，与低电导率的导线绝缘层配合有效降低接头绝缘层承受的电场强度。6.本专利技术中的直流电缆接头，节约原料本文档来自技高网...

【技术保护点】
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)包括圆筒形窄口端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应力锥(8)窄口端的凹槽和嵌设所述高压屏蔽层(7)的凸块。

【技术特征摘要】
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)包括圆筒形窄口端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应力锥(8)窄口端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)的圆筒形窄口端内径相等，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：于涛，贺之渊，尚康良，韩正一，李文鹏，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院，国网浙江省电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11