高壓直流電纜終端裝置的製作方法

2023-05-03 13:16:01 1

專利名稱：高壓直流電纜終端裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於終結高壓直流電纜(HVDC電纜)的直流電纜終端裝置。該裝置包括載流設備，該載流設備包括直流電纜的端子部分，該電纜至少包括電導體、位於該電導體外部的圓周電絕緣層以及位於絕緣層和電導體外部的圓周導電屏蔽體。該裝置包括外罩，該外罩包括具有內部外圍的管狀外殼，該外殼定義縱向軸線並且由電絕緣和含聚合物材料形成，並且該載流設備被適配為在該外殼的軸向方向中延伸。外殼沿載流設備的軸向延伸的至少一部分軸向延伸，在它的內部外圍與載流設備之間存在空間，並且外殼被適配為將該空間與該外殼外部的大氣分隔，並且用電絕緣流體填充該空間。該外殼具有第一末端部分和第二末端部分。此外，本發明涉及包括上述類型的裝置的電カ設施。
背景技術：
如今，在高壓直流HVDC的技術領域中增加了 HVDC應用的額定電壓的電平。隨著這ー發展，需要可以經受更高的電壓電平的改進的HVDC電纜終端。HVDC電纜用於配電網路和輸電網絡中的電カ供應。通常，HVDC電纜包括由例如銅或鋁製造的至少ー個內部或中央帶電導體、圓周圍繞該電導體的電絕緣層以及圓周圍繞該絕緣層和該電導體的導電屏蔽體(又被稱為外部半導體)，該導電屏蔽體被保持處於地電勢。可以提供附加層，例如所謂內部半導體，其可以是圓周圍繞該電導體並且位於該絕緣層內部的導電層，以及圓周圍繞該導電屏蔽體的外部電纜套。當將HVDC電纜電連接到其他電子設備時，HVDC電纜被終結或被切斷。當終結HVDC電纜時，應該採取措施確保持久並且可靠的電性能並且保護該HVDC電纜的末端與該電纜的末端被連接到的該電カ設備之間的連接。當終結HVDC電纜時，在終結內部的電導體的之前終結或切斷導電屏蔽體和電絕緣層以及有任意其他有可能出現的層，以便暴露該電導體並且將其連接到電カ設備。W02007/147755-A1公開了ー種用於終結HVDC電纜的電纜終端，該終結具備用於電場控制的設備，該設備包括被適配為電連接到帶電高壓部分並且電連接到地電勢的場分級材料層。US2009/0071684-A1公開了ー種高壓電カ電纜終端。DE19845006-C1公開了ー種特別用於介質電壓的架空電纜連接器，其中漏鬥形的場控制電極圍繞電纜的外導電屏蔽體或屏的終端。US6, 124，549-A描述了ー種電纜終端，其中，非線性壓カ控制層圍繞電纜的端子部分並且電接觸該電纜的半導電屏並且電接觸高壓側。DE3822288-A1公開了ー種高壓電纜結，其包括用電絕緣氣體SF6填充的外殼。該外殼由金屬製成。在外導電屏或屏蔽體的終端處，設置場控制漏鬥。在兩個電纜的接點處，圍繞電纜設置XLPE帶和由EPDM型材料形成的繞組。US7, 495, 172-B2描述了一種室外乾燥密封末端。該密封末端包括由聚合物材料製造的固體絕緣體。金屬場控制圓柱體突出到絕緣體中。電纜的導體被引導通過位於絕緣體中的金屬支撐管。EP2026438-A1描述了ー種具有非線性電阻性場分級層的電纜連接設備。該場分級層與電纜的導電屏蔽體或半導電層的末端直接接觸。W02006/015735-A1公開了ー種用於高壓電纜的露天電纜密封末端，其包括外殼和導電連接線，該外殼與內部外圍與該連接線之間的空間軸向地延伸，並且用例如六氟化硫SF6等電絕緣氣體來填充該空間。發明目的本發明的目的在於提供一種可以經受高壓電平的改進的高壓直流HVDC電纜終端。本發明的另ー個的目的在於改進HVDC電纜終端的電絕緣屬性。本發明的目的還在於改進HVDC電纜終端的機械性能。

發明內容
通過提供用於終結高壓直流電纜(用於處於例如50kV及以上的電壓的DC電纜)的直流電纜終端裝置來實現本發明的上述目的，該裝置包括載流設備，其包括該直流電纜的端子部分，該電纜至少包括電導體、位於該電導體外部的圓周電絕緣層以及位於該電絕緣層和該電導體外部的圓周導電屏蔽體，外罩，其包括具有內部外圍的管狀外売，該外殼限定縱向軸線並且由電絕緣並且含聚合物的材料形成，該載流設備被配置為在該外殼的軸向方向中延伸，該外殼沿該載流設備的軸向延伸的至少一部分軸向延伸，在該外殼的內部外圍與該載流設備之間存在空間，該外殼被適配為將該空間與該外殼的大氣外部分隔，並且用電絕緣流體填充該空間，該外殼具有第一末端部分和第二末端部分，其中該導電屏蔽體終結在該外殼內部，該電纜的該端子部分的第一部分具有圓周地導電屏蔽體，而該電纜的端子部分的剰餘部分被去除該導電屏蔽體，該第一部分和該剩餘部分位於該外殼內部，至少ー個場分級材料層位於該載流設備周圍，並且該至少ー個場分級材料層在該外殼內部軸向延伸並且被電連接到該電纜的端子部分的該導電屏蔽體並且可被電連接到該電纜的該端子部分的該電導體。通常，該外殼的該第一末端部分可以與高壓側(例如架空線)或者將要與該電纜連接的電カ設備相鄰，並且該電纜經由該外殼的該第二末端部分進入該終結裝置。至少ー個場分級材料層可以包括分別直接或間接被電連接到或可被電連接到該導電屏蔽體和該電導體的一個或多個層。該至少ー個場分級材料層可以例如經由高壓側的電カ設備被電連接到電纜的電導體。該至少ー個場分級材料層可以分別被直接或間接物理連接到或可被物理連接到該導電屏蔽體和該電導體。該至少ー個場分級材料層可以例如經由導電中間元件或層被連接到導電屏蔽體。場分級材料FGM是被適配為分級電場的材料。可用於本發明的所謂的場分級材料FGM的示例例如在W0-A1-2008/076058和EP-A1-1736998中介紹了。但是也可以使用其他合適的FGM。該圓周導電屏蔽體又被稱為外半導體或屏，其終結在該外殼內部並且形成圓周邊緣(又被稱為半導體邊緣)形式的終端。本發明的發明人認識到通常保持處於地電勢的該圓周導電屏蔽體的終結是主要的問題區域，其中在該區域中發現最高電場和電場應力。通過提供至少ー個FGM層，可以獲得電場分布的有效控制和電場應力的降低，並且根據本發明的電纜終端更加有彈性並且可以用有效的方式適應各種應用。通過提供至少ー個FGM層，以有效的方式幾何地分級脈衝測試電壓之下的電場壓力。參考上文，提供了用於高壓的改進的電纜終端，其經受更高的電壓電平並且其中改善了電絕緣屬性和機械性能。絕緣流體可以是液體(例如油或凝膠體)、氣體或氣體混合物等的形式。外殼的電絕緣並且含聚合物的材料可以包括一個聚合物或多個聚合物。該材料可以是合成物、強化環氧樹脂或樹脂。該聚合物可以是熱塑聚合物(例如聚對苯ニ甲酸丁ニ醇酯(PBT))或聚酯或熱硬化聚合物(例如熱硬化樹脂)。外殼可以是環氧強化結構。根據本發明的裝置的ー個有利的實施方式，由聚合物或多個聚合物形成該外売。該外殼可以具備矽外包，例如以裙或翼的形式。DC電纜可以包括其他層，例如圓周地圍繞導電屏蔽體的外電纜套，其是熟練技術人員已知的並且在下文不詳細討論。根據本發明的裝置的ー個有利的實施方式，載流設備包括高壓直流HVDC電纜的端子部分。通常，保持該導電屏蔽體處於地電勢。根據本發明 的裝置對於終結電壓高於200kV的DC電纜特別有利。根據本發明的裝置的ー個有利的實施方式，該流體包括電絕緣氣體。該絕緣氣體可以是氣體混合物。易於現場處置的絕緣氣體(例如SF6、N2或CO2)具有低的重量並且具有有利的對流冷卻效應。通過該至少ー個FGM層，可以獲得電場壓力的降低並且減小在電絕緣氣體中電擊穿的風險，從而獲得電場的進一步改進的有效控制。通過該實施方式，提供改進的HVDC電纜終端。根據本發明的裝置的另ー個有利的實施方式，該電絕緣氣體包括SF6(即六氟化硫)、C02和/或N2。通過該實施方式，進ー步改進了 HVDC電纜終端的絕緣特性和電場控制，提供了進ー步改進的HVDC電纜終端。該電絕緣氣體還可以包括空氣，例如壓縮空氣。根據本發明的裝置的另ー個有利的實施方式，所述至少ー個場分級材料層位於所述電纜的所述端子部分的所述電絕緣層的周圍和外部。從而，提供用於高壓的改進的電纜終端。根據本發明的裝置的又ー個有利的實施方式，所述至少ー個場分級材料層至少沿所述剩餘部分的主要部分軸向地延伸。通過該實施方式，還提供電場控制。根據本發明的裝置的再ー個有利的實施方式，所述至少ー個場分級材料層至少沿所述剩餘部分軸向地延伸。通過該實施方式，還提供電場控制。根據本發明的裝置的ー個有利的實施方式，所述裝置包括位於所述載流設備周圍並且將所述至少ー個場分級材料層電連接到所述電纜的所述端子部分的所述導電屏蔽體的導電或半導電層或構件。這是ー種將至少ー個FGM層連接到導電屏蔽體的有利方式，並且提供一種改進的HVDC電纜終端。根據本發明的裝置的另ー個有利的實施方式，所述至少ー個場分級材料層鄰接所述電纜的所述端子部分的所述導電屏蔽體。有利地，至少ー個FGM層鄰接全部位於載流設備周圍的導電屏蔽體。通過這些實施方式，提供了至少ー個FGM層和導電屏蔽體之間的有效連接，提供了改進的電場控制。根據本發明的裝置的另ー個有利的實施方式，所述至少ー個場分級材料層沿所述電纜的所述端子部分的所述第一部分的所述軸向延伸的至少一部分位於所述導電屏蔽體周圍和外部。通過該實施方式，該至少ー個FGM層重疊並且在該導電屏蔽的終端處覆蓋該導電屏蔽的一部分，並且因此提供該至少ー個FGM層與導電屏蔽體之間的有效並且可靠的連接，提供獲得進一步改進的電場控制的HVDC電纜終端。根據本發明的裝置的又ー個有利的實施方式，所述電纜的所述端子部分的所述第一部分從所述外殼的所述第二末端部分延伸到所述導電屏蔽體的所述終端，並且所述電纜的所述端子部分的所述剩餘部分從所述導電屏蔽體的所述終端延伸到所述外殼所述第一末端部分，並且所述至少ー個場分級材料層延伸到所述外殼的所述第一末端部分。通過該實施方式，進ー步改進電場控制。根據本發明的裝置的再ー個有利的實施方式，所述電纜的所述端子部分的所述電導體終結在所述外殼的外部。通過該實施方式，助於該電纜終結裝置到高壓側(例如架空線)的電カ系統的連接。根據本發明的裝置的ー個另外的有利的實施方式，所述載流設備包括連接體，所述電導體在所述連接體中終結，並且所述連接體位於所述外殼內部並且被適配為將所述終結的電導體電連接到被適配為在所述空間中軸向延伸並且形成所述載流設備的一部分的導電構件。該連接體可以包括用於將該終結的電導體連接到該導電構件的連接元件並且可以包括螺絲釘和靜態導電屏/屏蔽體。該導電構件可以以由例如金屬(如鋁、銅)等製造的棒或管的形式。在該外殼的該空間中具有被氣體(例如SE6)填充的裸導電構件對於DC電纜終端的熱和機械性能是有益的。根 據本發明的裝置的另ー個有利的實施方式，由電絕緣並且含聚合物的材料形成的場控制體被設置在所述外殼內部並且定位在所述載流設備周圍，所述場控制體沿所述電纜的所述端子部分的所述第一部分的所述軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，沿所述至少ー個場分級材料層的所述軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，並且位於所述導電屏蔽體和所述至少ー個場分級材料層的外部，並且所述場控制體覆蓋所述導電屏蔽體的終端。通過該實施方式，進ー步改進電場控制。可以由ー個或多個諸如橡膠的弾性體(例如こ烯丙烯ニ烯單體，EPDM，或矽橡膠)來形成場控制主體。可以用導電顆粒或粉末(例如碳)填充彈性體材料。場控制體材料的相對電容率可以高於10，例如高於20，或者甚至高於30。根據本發明的裝置的又ー個有利的實施方式，所述電纜的所述端子部分的所述剩餘部分具有第一外表面，所述載流設備的所述第一外表面的至少一部分形成所述至少ー個場分級材料層的一部分。通過該實施方式，進ー步改進電場控制，並且提供進ー步改進的HVDC電纜終端。根據本發明的裝置的又ー個有利的實施方式，所述剩餘部分的整個所述第一外表面基本上形成所述至少ー個場分級材料層的一部分。通過該實施方式，進ー步改進電場控制，並且提供進ー步改進的HVDC電纜終端。根據本發明的裝置的再ー個有利的實施方式，所述至少ー個場分級材料層包括非線性場分級材料。有利地，所述至少ー個場分級材料層包括電阻性場分級材料。有利地，所述至少ー個場分級材料層包括非線性電阻性場分級材料，其電阻率是電場的函數。可替換地，可以使用具有基於電場的電容率的電容性場分級材料。通過這些實施方式，進ー步改進電場控制，並且提供進ー步改進的HVDC電纜終端。根據本發明的裝置的ー個有利的實施方式，所述裝置包括位於所述外殼內部並且位於所述直流電纜的所述端子部分周圍的導電管狀元件，其中，所述管狀元件沿著所述電纜的端子部分的軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，並且，所述導電屏蔽體沿所述管狀元件所述軸向延伸在任意處終結。通過該實施方式，進ー步改進電場控制並且進一步減小在電絕緣氣體中電擊穿的風險，從而提供進ー步改進的HVDC電纜終端。該管狀元件可以包括任意合適的導電材料例如金屬(如鋁、銅等)或者ー個或多個導電聚合物。有利地，管狀元件是堅硬的。有利地，管狀元件保持在地電勢。可以用多種合適的方式形成管狀元件。根據本發明的裝置的ー個有利的實施方式，該管狀元件的最靠近該外殼的該第一末端部分的末端部分背離該載流設備。該管狀元件可以受到該裝置的外罩的支撐或者被裝配到該裝置的外罩或者可以例如通過被裝配到該電纜的該端子部分周圍，受到該載流設備的支撐或者處於該載流設備中。該管狀元件的該軸向延伸可以是該外殼的軸向延伸至少1/5。該管狀元件的該軸向延伸可以小於該外殼的軸向延伸的1/3。根據本發明的裝置的ー個另外的有利的實施方式，所述管狀元件沿所述電纜的所述端子部分的所述第一部分的所述軸向延伸軸向地延伸。可替換地，該管狀元件可以沿該電纜的該端子部分的該第一部分的該軸向延伸的至少一部分軸向地延伸。根據本發明的裝置的另ー個有利的實施方式，所述管狀元件沿所述電纜的所述端子部分的所述剩餘部分的所述軸向延伸的至少一部分軸向地延伸。通過該實施方式，進ー步改進電場控制，並且提供進ー步改進的HVDC電纜終端。根據本發明的裝置的另ー個有利的實施方式，所述管狀元件鄰接所述導電屏蔽體。通過該實施方式，進ー步改進電場控制，因此提供進ー步改進的HVDC電纜終端。根據本發明的裝置的再ー個有利的實施方式，所述外殼沿所述管狀元件的所述軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，且在所述外殼的內部外圍與所述管狀元件之間存在間隙。通過該實施方式，進ー步改進電場控制，因此提供進ー步改進的HVDC電纜終端。根據本發明的裝置的ー個有利的實施方式，所述管狀元件具有內部外國，並且所述管狀元件沿所述電纜的所述端子部分的所述軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，且在所述管狀元件的內部外圍與所述電纜的所述端子部分之間存在間隙。有利地，使用電絕緣流體尤其是絕緣氣體來填充該間隙。通過該實施方式，進ー步改進電場控制，因此提供進ー步改進的HVDC電纜終端。根據本發明的裝置的ー個另外的有利的實施方式，伴隨所述管狀元件的內部外圍與所述至少ー個場分級材料層之間的間隙定位所述管狀元件。有利地，使用電絕緣流體填充該間隙。通過該實施方式，避免了當管狀元件鄰接FGM層時由FGM層、流體/氣體和管狀元件材料形成的三相點，並且進一步改進電場控制，因此提供進ー步改進的HVDC電纜終端。根據本發明的裝置的另ー個有利的實施方式，所述管狀元件沿所述電纜的所述端子部分的所述第一部分的所述軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，且在所述管狀元件的內部外圍與所述電纜的所述端子部分之間存在間隙。通過該實施方式，進ー步改進電場控制，因此提供進ー步改進的HVDC電纜終端。根據本發明的裝置的又ー個有利的實施方式，所述管狀元件沿所述電纜的所述端子部分的所述剩餘部分的所述軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，且與所述管狀元件的內部外圍與所述電纜的所述端子部分之間存在間隙。通過該實施方式，進ー步改進電場控制，因此提供進ー步改進的HVDC電纜終端。根據本發明的裝置的再ー個有利的實施方式，用電絕緣流體填充所述間隙。有利地，用絕緣氣體填充該間隙。通過該實施方式，進ー步改進電場控制，因此提供進ー步改進的HVDC電纜終端。根據本發明的裝置的ー個有利的實施方式，所述至少ー個場分級材料層具有沿所述載流設備的所述軸向延伸改變的厚度。通過該實施方式，可以考慮電場沿該載流設備的該軸向延伸的改變，並且該至少ー個場分級材料層可以有效地適應不同的HVDC應用，提供進ー步改進的電場控制。根據本發明的裝置的ー個另外的有利的實施方式，所述至少ー個場分級材料層基於帶子。因此，進一歩助於該裝置的組裝，提供改進的HVDC電纜終端。根據本發明的裝置的另ー個的有利的實施方式，所述至少ー個場分級材料層基於管套。因此，進一歩助於該裝置的組裝，提供改進的HVDC電纜終端。可替換地，該至少ー個場分級材料層可以具有適用於該載流設備的塗層或漆層的形式。此外，通過提供一種電カ設施來實現本發明的上述目的，該電カ設施包括高壓直流電纜並且包括用於終結所述電纜的直流電纜終端裝置，所述高壓直流電纜至少包括電導體、位於所述電導體的外部的圓周絕緣層以及位於所述絕緣層和所述電導體的外部的圓周導電屏蔽體，其中，該裝置包括如權利要求1到41中的任一項所述的特徵和/或該裝置的上述實施方式的任意ー個的特徵。根據本發明的電カ設施的積極的技術效果以及其實施方式對應於結合根據本發明的裝置以及其實施方式所述的上述技術效果。分別可以用提供進ー步的有利實施方式的多種可能的方式來組合直流電纜終端裝置和電カ設施的上述實施方式和特徵。根據本發明的直流電纜終端裝置和電カ設施的其他有利的實施方式以及使用本發明的其他優點分別從實施方式的詳細描述中呈現。


將出於示例的目的，通過實施方式的方式並且參考附圖更詳細地描述本發明，其中圖1是用於顯示根據本發明的直流電纜終端裝置的第一實施方式的縱剖面的示意性側視圖；圖2是用於顯示根據本發明的直流電纜終端裝置的第二實施方式的縱剖面的示意性側視圖；圖3是用於顯示根據本發明的直流電纜終端裝置的第三實施方式的縱剖面的示意性側視圖；圖4是用於顯示根據本發明的直流電纜終端裝置的第四實施方式的縱剖面的示意性側視圖；以及圖5是用於顯示根據本發明的直流電纜終端裝置的第五實施方式的縱剖面的示意性側視圖。
具體實施例方式圖1-5示意性地顯示了根據本發明的用於終結用於高壓(例如IOkV和以上，特別是50kV和以上)的HVDC電纜的直流電纜終端裝置的實施方式。圖1-5中所示的每個實施方式是實質上圍繞軸線z-z旋轉對稱的。在圖1-3中，通過將所示截面繞軸線z-z旋轉180度獲得該裝置的結構，並且在圖4-5中，通過將所示截面繞軸線z-z旋轉360度獲得該裝置的結構參考圖1-5，該裝置的每個實施方式包括載流設備102、502或載壓設備，其包括HVDC電纜的端子部分104、504，電纜至少包括通常由合適的金屬(例如銅或鋁)製造的中央電導體106、506，圓周地圍繞電導體106、506並且位於電導體106、506外部的圓周電絕緣層108、508，以及又被稱為外部半導體的圓周地圍繞並且位於絕緣層108、508和電導體106、506外部的圓周導電屏蔽體110、510或層/屏。圓周導電屏蔽體110、510可以由導電聚合物製造。HVDC電纜和它的部件(它可以包括進ー步的層)的結構是本領域普通技術人員已知的並且在這裡不更詳細地討論。HVDC電纜可以包括例如所謂的內部半導體，其可以
是圓周地圍繞該電導體並且位於該絕緣層內部的層/屏。該內部半導體可以由導電聚合物製造。此外,該裝置包括外罩111,其包括管狀外殼112,該外殼具有內部外圍114。外殼112可以具有大約7米的軸向延伸，但是其他尺寸也是可能的。外殼112的尺寸取決於DC電纜的尺寸和結構、操作條件(例如電壓電平)和其他參數。外殼112定義縱向軸線z-z並且由電絕緣和含聚合物的材料(例如合成物)形成。該裝置實質上圍繞軸線z-z旋轉對稱。外殼112的外圍設有例如由半導體製造的裙116或唇/翼。載流設備102、502被適配為在外殼112的軸向方向上延伸。外殼112沿載流設備102、502的軸向延伸的至少一部分軸向延伸，在它的內部外圍114與載流設備102的外圍之間存在空間118。外罩111被適配為將空間118與外殼112外部的大氣120分隔。導電屏蔽體110、510終結在外殼112的內部。外殼112具有與高壓側相鄰的第一末端部分132，其中，該裝置被連接到例如架空線或母線。外殼112具有第二末端部分134，HVDC電纜經由第二末端部分134進入外殼112。外罩111還可以包括在外殼112的第二末端部分134處的例如由金屬製造的第一法蘭138以及在外殼112的第一末端部分132處的第二法蘭152。電纜的端子部分經由由第一法蘭138定義的第一開ロ 136進入外殼112。載流設備102、502經由由第二法蘭158定義的第ニ開ロ 157退出外殼112，以便連接到高壓側的電カ設備。電纜的端子部分104、504的第一部分142、542具有圓周導電屏蔽體110、510，而電纜的端子部分104、504的剩餘部分144、544被去除導電屏蔽體110、510，因而可以暴露絕緣層108、508。電纜的端子部分104、504的第一部分142、542和剩餘部分144、544位於外殼112內部。第一部分142、542可以被稱為半導體末端並且剩餘部分144、544可以被稱為剝
離電纜。
裝置包括至少ー個圓周場分級材料層FGM150、550，其位於載流設備102、502周圍，並且在該實施方式中更準確地說，位於電纜的端子部分104、504的被去除導電屏蔽體110,510的剩餘部分144、544周圍。因此，至少ー個FGM層150、550位於電纜的端子部分104,504的電絕緣層108、508的周圍和外部。至少ー個FGM層150、550在外殼112的內部軸向地延伸並且至少沿電纜的端子部分104、504的剩餘部分144、544軸向地延伸。電纜的端子部分104、504的剩餘部分144、544具有第一外表面154、554，並且剩餘部分144、544的實質上整個第一外表面154、554可以形成至少ー個FGM層150、550的一部分。至少ー個FGM層150、550被電連接到電纜的端子部分104、504的電屏蔽110、510。至少ー個FGM層150,550可被間接電連接到電纜的端子部分104、504的電導體106、506。至少ー個FGM層150、550在這裡由非線性FGM製造，FGM例如具有基於電場的電阻率的電阻性場分級材料，例如以合適的聚合物基的SiC或ZnO填料的形式。FGM層150具有合適的厚度。FGL層具有沿載流設備102、502的軸向延伸改變的厚度。可以使用的FGM的示例參考W0-A1-2008/076058和EP-A1-1736998。但是，可以使用其他合適的FGM。可以用多種方式將FGM層或多個FGM層應用於裝置，例如以纏繞在載流設備102、502周圍的帶子的形式，以位於載流設備102、502的周圍的管套的形式或者以應用於載流設備102、502的塗層或漆層的形式。至少ー個FGM層150、550可以具有沿載流設備102、502的軸向延伸改變的厚度。可以使用以電絕緣氣體(例如SF6或N2或它們的混合物)形式的電絕緣流體來填充實施方式的空間118，。但是可以使用其他氣體或流體。圖1-4中所示的每個實施方式具有在電纜的端子部分104的周圍鄰接導電屏蔽體110的FGM層150。至少ー個FGM層150沿電纜的端子部分104的第一部分142的軸向延伸的至少一部分位於導電屏蔽體110的周圍和外部。因此，FGM層150與導電屏蔽體110的一部分重疊。當外殼112的軸向延伸是大約7米時，至少ー個FGM層150可以沿電纜的端子部分104的第一部分142的大約5釐米的軸向延伸位於導電屏蔽體110周圍。導電屏蔽體110終結並且形成圓周邊緣(又被稱為半導體邊緣)形式的終端109。電纜的端子部分104的第一部分142從外殼112的第二末端部分134延伸到導電屏蔽110的終端109，並且電纜的端子部分104的剩餘部分144從導電屏蔽體110的終端109延伸到外殼122的第一末端部分132。至少ー個FGM層150從導電屏蔽體110的終端109延伸到外殼122的第一末端部分132。將電纜的端子部分104的電導體106和電絕緣層108終結在外殼112的外部120。在圖1-4中公開的實施方式中，可以通過常規連接裝置，將FGM層150間接或直接電連接到外殼112的外部120的電導體106。圖2中所示的第二實施方式包括場控制體228，其由電絕緣並且含聚合物的材料形成，設置在外殼112內部並且位於載流設備102周圍。場控制體沿電纜的端子部分104的第一部分142的軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，沿至少ー個FGM層150的軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，並且位於導電屏蔽體110和至少ー個FGM層150的外部。場控制體228覆蓋導電屏蔽體110的終端109。場控制體228可以用各種方式成形，並且可以由ー個或多個弾性體形成。可以用導電顆粒或粉末(例如碳)填充弾性體材料。場控制體材料的相對電容率可以高於30。圖5中所不的第五實施方式包括載流設備502,其包括位於外殼112內部的連接體546。電導體506和絕緣層508都在連接體546中終結。連接體546被適配為將終結的電導體506電連接到被適配為在空間118中軸向延伸並且形成載流設備502的一部分的導電構件548,例如，以棒的形式。導電構件548可以延伸到外殼112的外部並且可以經由由第二法蘭158定義的第二開ロ 157退出外殼112。在從外殼112退出之後，可以用本領域熟練技術人員已知的常規方式將導電構件548電連接到高壓側的電カ設備。可替換地，可以經由第二法蘭158將導電構件548連接到高壓側的電カ設備，而例如無需退出外売。可以經由連接體546將FGM層550電連接到電導體506。此外，圖5中所示的第五實施方式包括導電或半導電層560或構件560，其位於載流設備502周圍並且將至少ー個FGM層550電連接到電纜的端子部分504的導電屏蔽體510。導電屏蔽體510終結並且形成圓周邊緣(又被稱為半導體邊緣)形式的終端509。電纜的端子部分504的第一部分542從外殼112的第二末端部分134延伸到導電屏蔽體510的終端509，並且電纜的端子部分504的剩餘部分544從導電屏蔽體510的終端509延伸到連接體546。至少ー個FGM層550從導電或半導電層560或構件560延伸到連接體546。當外殼112的軸向延伸是大約7米時，連接體546與導電屏蔽體510的終端509之間的軸向距離可以是至少約I米，例如1-2米。從連接體546到外殼112的第一末端部分132的軸向距離以及從連接主體546到外殼112的第二末端部分134的軸向距離可以實質上相等。但是其他尺寸是可能的。參考圖3-圖5，圖3-5中所示的裝置的每個實施方式包括例如由金屬製造的、位於外殼112內部並且位於直流電纜的端子部分104、504周圍的剛性導電管狀元件370、470、570。管狀元件370、470、570沿電纜的端子部分104、504的軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，並且導電屏蔽體110、510沿管狀元件370、470、570的軸向延伸在任意處終結。管狀元件370、470、570具有內部外圍372、472、572，並且管狀元件370、470、570沿電纜的端子部分104、504的軸向延伸的至少一部分軸線地延伸，在它的內部外圍372、472、572與電纜的端子部分104、504之間存在間隙374、474、574。管狀元件370、470、570沿電纜的端子部分104,504的剩餘部分144、544的軸向延伸的至少一部分軸向地延伸。外殼112沿管狀元件370、470、570的軸向延伸軸向地延伸，在它的內部外圍114與管狀元件370、470、570之間存在間隙376、476、576。管狀元件370、470、570通常被保持處於地電勢。在這裡，導電管狀元件370、470、570以漏鬥形元件的形式，但是可以用多種方式成形管狀元件370、470、570。管狀元件370、470、570具有第一末端部分378、478、578和第二末端部分380、480、580，管狀元件的第一末端部分378、478、578比管狀元件的第二末端部分380、480、580更靠近外殼112的第一末端部分132。管狀兀件的第一末端部分378、478、578可以背離載流設備102、502，這提供改進的電場控制。在圖4中所示的裝置的第四實施方式中，管狀元件470鄰接導電屏蔽體110並且被裝配在電纜的端子部分104周圍。管狀元件470可以沿電纜的端子部分104的第一部分142的軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，並且因此軸向地重疊導電屏蔽體110的一部分。可替換地，管狀元件470可以沿電纜的端子部分104的第一部分142的整個軸向延伸軸向地延伸。在圖3和圖5中所示的裝置的第三和第五實施方式中，例如，通過將管狀元件370、570裝配到第一法蘭138的凹槽中，將管狀元件370、570裝配到外罩111的第一法蘭138或者由外罩111的第一法蘭138支撐管狀元件370、570。但是，可以用其他方式支撐管狀元件370、570。伴隨管狀元件370、570的內部外圍與至少ー個FGM層150、550之間的間隙374,574定位所述管狀元件。管狀元件370、570至少沿電纜的端子部分104、504的第一部分142、542的軸向延伸軸向地延伸.管狀元件370、570至少沿電纜的終結部分104、504的第一部分142、542的軸向延伸，在它的內部外圍372、572與電纜的端子部分104、504之間存在間隙374、574。當外殼112的軸向延伸是大約7米吋，電纜的端子部分104、504與管狀元件370、570的內部外圍372、572之間的間隙可以是大約5_10釐米，但是精確的距離取決於各種參數，例如流體/氣體壓力、電壓電平等。管狀元件370、570沿電纜的端子部分104、504的剩餘部分144、544的軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，在它的內部外圍372、572與電纜的端子部分104、504之間存在間隙374、574。使用填充空間118的上述電絕緣氣體來填充上述間隙374、474、574、376、476、576。本發明不應該被視為限於所示實施方式，相反，本領域的熟練技術人員在不脫離所附權利要求的範圍內可以用多種方式修改並且改變該實施方式。例如，所公開的實施方式可以以各種可能的方式進行組合。
權利要求
1.一種用於終結高壓直流電纜的直流電纜終端裝置，所述裝置包括 載流設備(102)，其包括所述直流電纜的端子部分(104)，所述電纜至少包括電導體(106)、位於所述電導體外部的圓周電絕緣層(108)以及位於所述絕緣層和所述電導體外部的圓周導電屏蔽體(110), 外罩(111)，其包括具有內部外圍(114)的管狀外殼(112)，所述外殼(112)定義縱向軸線(Z-Z)並且由電絕緣並且含聚合物的材料形成， 所述載流設備(102)被適配為在所述外殼的軸向方向中延伸， 所述外殼(112)沿所述載流設備的軸向延伸的至少一部分軸向延伸，且在所述外殼的內部外圍(114)與所述載流設備(102)之間存在空間(118)， 所述外罩(111)被適配為將所述空間(118)與所述外殼外部(120)的大氣分隔，並且用電絕緣流體(125)填充所述空間， 所述外殼(112)具有第一末端部分(132)和第二末端部分(134),其特徵在於， 所述導電屏蔽體(110、510)終結在所述外殼內部， 所述電纜的所述端子部分(104;504)的第一部分(142;542)具有所述圓周導電屏蔽體(110 ;510)，而所述電纜的所述端子部分(104 ；504)的剩餘部分(144 ；544)被去除導電屏蔽體，所述第一部分和所述剩餘部分(142、144 ；542 ；544)位於所述外殼內部， 至少一個場分級材料層(150 ；550)位於所述載流設備(102 ；502)的周圍，以及所述至少一個場分級材料層在所述外殼內部軸向延伸並且被電連接到所述電纜的所述端子部分(104;504)的所述導電屏蔽體(110;510)並且可被電連接到所述電纜的所述端子部分的所述電導體(106 ；506)。
2.如權利要求1所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述流體(125)包括電絕緣氣體。
3.如權利要求2所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述氣體包括SF6XO2和/或N2。
4.如權利要求1到3中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述至少一個場分級材料層(150)位於所述電纜的所述端子部分(104)的所述電絕緣層(108)的周圍和外部。
5.如權利要求1到4中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述至少一個場分級材料層(150)至少沿所述剩餘部分(144)的主要部分軸向地延伸。
6.如權利要求5所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述至少一個場分級材料層(150)沿所述剩餘部分(144)軸向地延伸。
7.如權利要求1到6中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述裝置包括位於所述載流設備(502)周圍並且將所述至少一個場分級材料層(550)電連接到所述電纜的所述端子部分(504)的所述導電屏蔽體(510)的導電或半導電層(560)或構件(560)。
8.如權利要求1到6中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述至少一個場分級材料層(150)鄰接所述電纜的所述端子部分(104)的所述導電屏蔽體(110)。
9.如權利要求8所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述至少一個場分級材料層(150)沿所述電纜的所述端子部分(104)的所述第一部分(142)的所述軸向延伸的至少一部分位於所述導電屏蔽體(110)周圍和外部。
10.如權利要求1到9中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述電纜的所述端子部分(104)的所述第一部分(142)從所述外殼(112)的所述第二末端部分(134)延伸到所述導電屏蔽體(110)的所述終端(109)，並且所述電纜的所述端子部分(104)的所述剩餘部分(144)從所述導電屏蔽體(110)的所述終端(109)延伸到所述外殼(112)的所述第一末端部分(132)，並且所述至少一個場分級材料層(150)延伸到所述外殼(112)的所述第一末端部分(132)。
11.如權利要求1到10中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述電纜的所述端子部分(104)的所述電導體(106)終結在所述外殼(112)的外部(120)。
12.如權利要求1到9中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述載流設備(502)包括連接體(546)，所述電導體(506)在所述連接體(546)中終結，並且所述連接體位於所述外殼(112)內部並且被適配為將所述終結的電導體(506)電連接到被適配為在所述空間(118)中軸向延伸並且形成所述載流設備(502)的一部分的導電構件(548)。
13.如權利要求1到12中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，由電絕緣並且含聚合物的材料形成的場控制體(228)被設置在所述外殼(112)內部並且定位在所述載流設備(102)周圍，所述場控制體(228)沿所述電纜的所述端子部分(104)的所述第一部分(142)的所述軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，沿所述至少一個場分級材料層(150)的所述軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，並且位於所述導電屏蔽體(110)和所述至少一個場分級材料層(150)的外部，並且所述場控制體(228)覆蓋所述導電屏蔽體(110)的終端(109)。
14.如權利要求1到13中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述電纜的所述端子部分(104)的所述剩餘部分(144)具有第一外表面(154)，所述載流設備(102)的所述第一外表面(154)的至少一部分形成所述至少一個場分級材料層(150)的一部分。
15.如權利要求14所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述剩餘部分(144)的整個所述第一外表面(154)基本上形成所述至少一個場分級材料層(150)的一部分。
16.如權利要求1到15中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述至少一個場分級材料層(150)包括非線性場分級材料。
17.如權利要求1到16中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述至少一個場分級材料層(150)包括電阻性場分級材料。
18.如權利要求1到17中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述至少一個場分級材料層(150)包括非線性電阻性場分級材料，其電阻率是電場的函數。
19.如權利要求1到18中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述裝置包括位於所述外殼(112)內部並且位於所述直流電纜的所述端子部分(104 ；504)周圍的導電管狀元件(370 ；470 ;570)，其中，所述管狀元件(370 ；470 ；570)沿著所述電纜的端子部分(104 ；504)的軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，並且，所述導電屏蔽體(110 ；510)沿所述管狀元件(370 ；470 ；570)的所述軸向延伸在任意處終結。
20.如權利要求19所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述管狀元件(370；470 ；570)沿所述電纜的所述端子部分(104 ；504)的所述第一部分(142 ；542)的所述軸向延伸軸向地延伸。
21.如權利要求19或20所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述管狀元件(370；·470 ；570)沿所述電纜的所述端子部分(104 ；504)的所述剩餘部分(144 ；544)的所述軸向延伸的至少一部分軸向地延伸。
22.如權利要求19到21中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述管狀元件(470)鄰接所述導電屏蔽體(110)。
23.如權利要求19到22中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述外殼(112)沿所述管狀元件(370 ；470 ；570)的所述軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，且在所述外殼的內部外圍(114)與所述管狀元件之間存在間隙(376、476、576)。
24.如權利要求19到23中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述管狀元件(370、470、570)具有內部外圍(372、472、572)，並且所述管狀元件沿所述電纜的所述端子部分(104、504)的所述軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，且在所述管狀元件的內部外圍與所述電纜的所述端子部分(104、504)之間存在間隙(374、474、574)。
25.如權利要求24所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，伴隨所述管狀元件(370、570)的內部外圍(372、572)與所述至少一個場分級材料層(150、550)之間的間隙(374、574)定位所述管狀元件。
26.如權利要求24或25所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述管狀元件(370、570)沿所述電纜的所述端子部分(104、504)的所述第一部分(142、542)的所述軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，且在所述管狀元件的內部外圍(372、572)與所述電纜的所述端子部分(104,504)之間存在間隙(374,574) 0
27.如權利要求24到26中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述管狀元件(370、470、570)沿所述電纜的所述端子部分(104、504)的所述剩餘部分(144、544)的所述軸向延伸的至少一部分軸向地延伸，且與所述管狀元件的內部外圍(374、474、574)與所述電纜的所述端子部分(104、504)之間存在間隙。
28.如權利要求23到27中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，用電絕緣流體(125)填充所述間隙(374、376 ;474、476 ;574、576)。
29.如權利要求1到28中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述至少一個場分級材料層(150、550)具有沿所述載流設備(102、502)的所述軸向延伸改變的厚度。
30.如權利要求1到29中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述至少一個場分級材料層(I50、550)基於帶子。
31.如權利要求1到30中任一項所述的直流電纜終端裝置，其特徵在於，所述至少一個場分級材料層(I50、550)基於管套。
32.一種電力設施，包括高壓直流電纜並且包括用於終結所述電纜的直流電纜終端裝置，所述高壓直流電纜至少包括電導體(106、506)、位於所述電導體的外部的圓周絕緣層(108,508)以及位於所述絕緣層和所述電導體的外部的圓周導電屏蔽體(110、510)，其特徵在於，所述裝置包括如權利要求1到23中的任意一個所述的特徵。
全文摘要
一種用於終結高壓直流電纜的直流電纜終端裝置，該裝置包括載流設備(102；502)，其包括該直流電纜的端子部分(104；504)，該電纜至少包括電導體(106；506)、位於電導體外部的電絕緣層(108；508)以及位於絕緣層和電導體外部的導電屏蔽體(110；510)；外罩(111)，其包括具有內部外圍(114)的管狀外殼(112)，該管狀外殼由電絕緣並且含聚合物的材料形成。該載流設備(102；502)被適配為在該外殼的軸向方向中延伸。外殼沿載流設備的軸向延伸的至少一部分軸向延伸，且在外殼的內部外圍(114)與載流設備(102；502)之間存在空間(118)。外罩(111)被適配成將空間(118)與外殼外部(120)的大氣分隔，並且用電絕緣流體(125)填充該空間。外殼(112)具有第一末端部分(132)和第二末端部分(134)。導電屏蔽體(110)終結在外殼內部。電纜的端子部分(104；504)的第一部分(142；542)具有導電屏蔽體(110；510)，而電纜的端子部分(104；504)的剩餘部分(144；544)被去除導電屏蔽體。該裝置包括位於載流設備(102；502)周圍的至少一個場分級材料層(150；550)，該至少一個場分級材料層被電連接到導電屏蔽體(110；510)並且可被電連接到電導體(106；506)。一種包括上述裝置的電力設施。
文檔編號H02G15/064GK103038965SQ201080066920
公開日2013年4月10日 申請日期2010年5月21日 優先權日2010年5月21日
發明者黎明, M·薩爾澤, U·加夫韋爾, C·弗森, M·安熱 申請人:Abb研究有限公司