[發明專利]采用非線性預制橡膠應力錐的交流電纜端頭

有效

• 申請號: 201610630256.X
• 申請日: 2016-08-03
• 公開（公告）號: CN106159868B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 胡軍;何金良;趙孝磊;楊霄
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02G15/184
• 分類號: H02G15/184;H02G15/188
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于高壓交流電纜附件設計領域，具體涉及一種采用非線性預制橡膠應力錐的交流電纜端頭。

背景技術

隨著社會用電量的不斷增加以及清潔能源的大力發展，人們需要將更多的電能輸送到人口密集的地區。一方面，清潔能源等多位于偏遠區域或是大海等地區，傳統架空線路不再適用于將電能輸送到用電集中區。另一方面，人口密集的城市對空間資源的利用和城市美觀的注重等都使得不再適用架空線來輸送電能。因此需要采用具有更高輸送能力的輸電方式來滿足人們的用電需求，對于大城市等人口密集地區來說，采用高壓電力電纜作為進線段成為必然趨勢。

與此同時，非線性電介質的應用也得到了大力發展。非線性電介質是指電導率或相對介電常數隨電場強度改變而變化的絕緣介質，其突出優點是在交(或直)流電場下能自行均化電場分布，且不明顯降低絕緣結構性能，有“智慧絕緣材料”之稱，最為典型的應用是電力系統避雷器中的氧化鋅壓敏陶瓷。

電力電纜廣泛應用同時也存在著問題，高壓交流電纜在電纜端頭處需要將絕緣屏蔽層剝除，從而使得絕緣屏蔽層末端出現電應力集中現象，因此需要在電纜端頭中安裝應力錐消除場強集中現象。如圖1所示，目前采用預制橡膠應力錐的交流電纜端頭包括由應力錐導電或半導電部分1，應力錐絕緣部分2組成的預制橡膠應力錐，硅橡膠絕緣座3，硅橡膠傘群4，密封帽5，電纜導體連接金具6，其中，硅橡膠絕緣座3與硅橡膠傘群4相連，包裹在由電纜導體7、電纜絕緣層8、電纜絕緣屏蔽層9組成的電纜外側形成電纜端頭主體，密封帽5設置在電纜外側上端部與硅橡膠傘群4相連，電纜導體連接金具6穿過密封帽5與電纜導體7相連；由應力錐導電或半導電部分1，應力錐絕緣部分2組成的預制橡膠應力錐設置在硅橡膠絕緣座3中，與電纜絕緣屏蔽層9切口相接觸；所述電纜端頭主體通過電纜導體連接金具與架空線路相連。其中，預制橡膠應力錐在工廠中整體預制成型，其特性決定了電纜終端場強均勻效果，傳統預制橡膠應力錐絕緣部分采用電導固定的電介質，如硅橡膠，雖然使得電纜絕緣屏蔽層切口處的場強得到均勻，但在應力錐錐面處還會出現場強集中現象，給電力電纜系統的長期運行可靠性帶來了威脅。非線性電導材料具有良好的均壓效果，而電纜端頭存在場強分布不均勻的問題，因此可以將非線性電導材料引入電纜端頭附件中進行場強均勻。

發明內容

本發明的目的是解決電纜端頭附件預制橡膠應力錐中的場強集中問題，提供了一種采用非線性預制橡膠應力錐的交流電纜端頭，該端頭可提高電力電纜系統長期運的可靠性，同時使得預制橡膠應力錐的電壓等級適用范圍得到進一步擴大。

本發明提出的一種采用非線性預制橡膠應力錐的交流電纜端頭，其特征在于，該交流電纜端頭包括電纜端頭主體、電纜導體連接金具、密封帽及非線性預制橡膠應力錐，所述電纜端頭主體通過電纜導體連接金具與架空線路相連，所述密封帽設置在電纜端頭主體靠近電纜導體連接金具的端部，所述電纜端頭主體由硅橡膠絕緣座與硅橡膠絕緣傘群共同形成一體化結構；所述預制橡膠應力錐設置在硅橡膠絕緣座中，與電纜絕緣屏蔽層切口相接觸。

所述非線性預制橡膠應力錐由絕緣部分和導電或半導電部分組成，導電或半導電部分與電纜絕緣屏蔽層切口相接觸；其中，應力錐導電或半導電部分由硅橡膠和炭黑復合而成，應力錐絕緣部分采用非線性電導復合材料，由氧化鋅陶瓷粉體顆粒與硅橡膠復合而成；非線性電導復合材料中氧化鋅陶瓷粉體顆粒的百分比含量與顆粒大小由電纜電壓等級和電纜的幾何尺寸決定；根據不同電壓等級和電纜的幾何尺寸，氧化鋅陶瓷粉體顆粒大小在50mm到150mm之間，質量分數在20％到40％之間。

本發明的特點和有益效果在于：

1、本發明區別于現有硅橡膠預制式電纜端頭，采用非線性電導復合材料作為預制橡膠應力錐絕緣部分，不僅解決了電纜屏蔽層切口處場強集中問題還使得應力錐錐面處場強集中問題得以解決，提高了電力電纜系統長期運的可靠性。

2、本發明通過改變材料特性來均勻電纜端頭場強問題使得預制橡膠應力錐的電壓等級適用范圍得到進一步擴大，不僅適用于低電壓等級電纜端頭，而且對于高電壓等級電纜端頭也可以起到很好的場強均勻作用，適用于10kV及10kV以上交流電纜。

附圖說明

圖1為現有和本發明的采用預制橡膠應力錐的交流電纜端頭結構示意圖；

圖中，1—應力錐導電或半導電部分，2—應力錐絕緣部分，3—硅橡膠絕緣座，4—硅橡膠傘群，5—密封帽，6—電纜導體連接金具，7—電纜導體，8—電纜絕緣層，9—電纜絕緣屏蔽層。

具體實施方式