專利名稱：一種帶非線性屏蔽層的高壓電纜軟接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高壓電纜軟接頭。
背景技術(shù)：
交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜因具有介電性能好、傳輸容量大、敷設(shè)安裝和運(yùn)行維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在高壓、超高壓領(lǐng)域用量逐年遞增。電纜接頭是高壓電纜線路的重要組成部分，其性能直接影響電纜線路運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性。高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜接頭主要有兩種型式預(yù)制式接頭和軟接頭，其中軟接頭外徑 尺寸與電纜接近，主要應(yīng)用于海底電纜連接。在高壓XLPE電纜的絕緣結(jié)構(gòu)沒有缺陷時(shí)，其內(nèi)部的最大電場(chǎng)強(qiáng)度總是位于電纜絕緣層與內(nèi)、外半導(dǎo)電屏蔽層接觸的表面，也即該位置是高壓電纜絕緣的最薄弱部位。顯而易見，電纜絕緣層表面的缺陷帶來的危害可能更嚴(yán)重，它會(huì)使局部電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)一步增大，導(dǎo)致出現(xiàn)局部放電，引發(fā)電樹枝，直至電纜XLPE絕緣擊穿破壞。為避免在高壓XLPE電纜絕緣層與半導(dǎo)電屏蔽層界面出現(xiàn)突起、凹陷、雜質(zhì)等缺陷，目前在高壓XLPE電纜生產(chǎn)中均采用內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽、XLPE絕緣、外半導(dǎo)電屏蔽三層共擠技術(shù)，使用的XLPE絕緣材料為超凈高壓電纜絕緣材料，半導(dǎo)電屏蔽材料為光滑擠出高壓電纜半導(dǎo)電屏蔽材料。在現(xiàn)有的高壓電纜軟接頭制造技術(shù)中，接頭內(nèi)的內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽、絕緣和外半導(dǎo)電屏蔽材料與電纜本體材料相同，可通過分層繞包后模塑、交聯(lián)工藝或分層注塑擠出、交聯(lián)工藝來制作，各層分別與電纜本體的對(duì)應(yīng)層相連接。高壓電纜軟接頭為現(xiàn)場(chǎng)制作，首先利用刀具在兩根電纜端部剝削“鉛筆頭”形結(jié)構(gòu)。眾所周知，無論采取何種手工剝削措施，都無法保證剝削出的半導(dǎo)電屏蔽層和絕緣層表面達(dá)到電纜第一屏蔽和第一絕緣表面的光滑程度。進(jìn)而，難以保證軟接頭內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層和絕緣層與電纜本體相應(yīng)結(jié)構(gòu)連接光滑、圓整，達(dá)到電纜本體內(nèi)各結(jié)構(gòu)表面的光滑程度。因而，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)高壓XLPE絕緣電纜軟接頭內(nèi)絕緣表面存在的缺陷，是導(dǎo)致高壓電纜接頭破壞的潛在因素。通常情況，高壓電纜軟接頭是電纜線路中最薄弱處，是線路故障主要發(fā)生區(qū)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有結(jié)構(gòu)高壓電纜軟接頭的內(nèi)、外半導(dǎo)電屏蔽層和絕緣層表面光滑度和圓整度較差，使局部電場(chǎng)強(qiáng)度增大，引發(fā)電樹枝，導(dǎo)致接頭壽命減小甚至破壞的問題。進(jìn)而提供一種帶非線性屏蔽層的高壓電纜軟接頭。本實(shí)用新型為解決上述問題采取的技術(shù)方案是本實(shí)用新型的一種帶非線性屏蔽層的高壓電纜軟接頭包括內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層、交聯(lián)聚乙烯絕緣層、外半導(dǎo)電屏蔽層、半導(dǎo)電阻水層、金屬護(hù)套和兩根電纜，每根電纜由線芯、第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層、第一交聯(lián)聚乙烯絕緣層、第一外半導(dǎo)電屏蔽層、第一半導(dǎo)電阻水層和第一金屬護(hù)套構(gòu)成，兩根電纜的端部為鉛筆頭形結(jié)構(gòu)，兩根電纜的剝削處的線芯連接成一體，連接成一體的線芯的外側(cè)按從內(nèi)向外的順序依次包覆有內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層、交聯(lián)聚乙烯絕緣層、外半導(dǎo)電屏蔽層、半導(dǎo)電阻水層和金屬護(hù)套，內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層的兩端各與相應(yīng)的第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層相連接，交聯(lián)聚乙烯絕緣層的兩端各與相應(yīng)的第一交聯(lián)聚乙烯絕緣層連接，所述的軟接頭還包括內(nèi)非線性屏蔽層和外非線性屏蔽層，所述的內(nèi)非線性屏蔽層包覆在內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層和交聯(lián)聚乙烯絕緣層之間，且內(nèi)非線性屏蔽層的兩端各與相應(yīng)的第一交聯(lián)聚乙烯絕緣層連接，所述的外非線性屏蔽層包覆在交聯(lián)聚乙烯絕緣層和外半導(dǎo)電屏蔽層之間，且外非線性屏蔽層的兩端各與相應(yīng)的第一外半導(dǎo)電屏蔽層連接，外半導(dǎo)電屏蔽層的兩端分別包覆外非線性屏蔽層和第一外半導(dǎo)電屏蔽層的連接處，半導(dǎo)電阻水層包覆在外半導(dǎo)電屏蔽層的外側(cè)和第一外半導(dǎo)電屏蔽層的外側(cè)，且半導(dǎo)電阻水層的兩端各與相應(yīng)的第一半導(dǎo)電阻水層連接，半導(dǎo)電阻水層的外側(cè)包覆有金屬護(hù)套，金屬護(hù)套的兩端各與相應(yīng)的第一金屬護(hù)套連接。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型的非線性屏蔽層的材料(電導(dǎo)率或/和相對(duì)介電常數(shù)隨電場(chǎng)強(qiáng)度的改變而變化的絕緣材料)具有較強(qiáng)的在不均勻電場(chǎng)中自行均化電場(chǎng)分布的能力，該非線性絕緣材料的非線性系數(shù)為0. 5 10，本實(shí)用新型的軟接頭在內(nèi)
半導(dǎo)電屏蔽層和交聯(lián)聚乙烯絕緣層之間包覆一層內(nèi)非線性屏蔽層，交聯(lián)聚乙烯絕緣層和外半帶電屏蔽層之間包覆一層外非線性屏蔽層，非線性屏蔽層能在接頭內(nèi)的絕緣表面出現(xiàn)突起、凹陷等不光滑缺陷時(shí)，均化缺陷處的電場(chǎng)分布，減小最大電場(chǎng)強(qiáng)度。有限元法模擬仿真結(jié)果表明，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)高壓電纜軟接頭的半導(dǎo)電屏蔽層和XLPE絕緣層界面處出現(xiàn)半導(dǎo)電屏蔽突起或絕緣突起，本實(shí)用新型高壓電纜軟接頭的非線性屏蔽層與半導(dǎo)電屏蔽層界面處或非線性屏蔽層與XLPE絕緣層界面處出現(xiàn)半導(dǎo)電屏蔽突起、非線性屏蔽突起或絕緣突起時(shí)，當(dāng)突起形狀、尺寸相同時(shí)，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)高壓電纜軟接頭內(nèi)突起附近的最大電場(chǎng)強(qiáng)度比本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的高壓電纜軟接頭內(nèi)突起附近的最大電場(chǎng)強(qiáng)度大30%以上。由此說明，本實(shí)用新型軟接頭中內(nèi)、外半導(dǎo)電屏蔽層與絕緣層間分別擠包非線性屏蔽層有助于抑制由于絕緣表面缺陷(光滑和圓整程度較差)產(chǎn)生的電場(chǎng)集中，有效減少電場(chǎng)強(qiáng)度，能有效抑制電樹枝的引發(fā)，提高了高壓電纜軟接頭的性能，延長(zhǎng)了使用壽命。

圖I是本實(shí)用新型的主剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種帶非線性屏蔽層的高壓電纜軟接頭包括內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層13、交聯(lián)聚乙烯絕緣層11、外半導(dǎo)電屏蔽層9、半導(dǎo)電阻水層8、金屬護(hù)套7和兩根電纜I，每根電纜I由線芯4、第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層5、第一交聯(lián)聚乙烯絕緣層6、第一外半導(dǎo)電屏蔽層I、第一半導(dǎo)電阻水層2和第一金屬護(hù)套3構(gòu)成，兩根電纜I的端部為鉛筆頭形結(jié)構(gòu)，兩根電纜I的剝削處的線芯4連接成一體，連接成一體的線芯4的外側(cè)按從內(nèi)向外的順序依次包覆有內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層13、交聯(lián)聚乙烯絕緣層11、外半導(dǎo)電屏蔽層9、半導(dǎo)電阻水層8和金屬護(hù)套7，內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層13的兩端各與相應(yīng)的第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層5相連接，交聯(lián)聚乙烯絕緣層11的兩端各與相應(yīng)的第一交聯(lián)聚乙烯絕緣層6連接，所述的軟接頭還包括內(nèi)非線性屏蔽層12和外非線性屏蔽層10，所述的內(nèi)非線性屏蔽層12包覆在內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層13和交聯(lián)聚乙烯絕緣層11之間，且內(nèi)非線性屏蔽層12的兩端各與相應(yīng)的第一交聯(lián)聚乙烯絕緣層6連接，所述的外非線性屏蔽層10包覆在交聯(lián)聚乙烯絕緣層11和外半導(dǎo)電屏蔽層9之間，且外非線性屏蔽層10的兩端各與相應(yīng)的第一外半導(dǎo)電屏蔽層I連接，外半導(dǎo)電屏蔽層9的兩端分別包覆外非線性屏蔽層10和第一外半導(dǎo)電屏蔽層I的連接處，半導(dǎo)電阻水層8包覆在外半導(dǎo)電屏蔽層9的外側(cè)和第一外半導(dǎo)電屏蔽層I的外側(cè)，且半導(dǎo)電阻水層8的兩端各與相應(yīng)的第一半導(dǎo)電阻水層2連接，半導(dǎo)電阻水層8的外側(cè)包覆有金屬護(hù)套7，金屬護(hù)套7的兩端各與相應(yīng)的第一金屬護(hù)套3連接。本實(shí)施方式所述的內(nèi)非線性屏蔽層12和外非線性屏蔽層10的材料為摻有碳化硅、氧化鋅、氧化鋁、鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鋯、碳黑、石墨、碳纖維、碳納米管中兩種或幾種混合物的交聯(lián)聚烯烴。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的外非線性屏蔽層10的兩端分別設(shè)有第一斜坡連接段10-1，每個(gè)第一斜坡連接段10-1的端部與相應(yīng)的第一外半導(dǎo)電屏蔽層I連接。如此設(shè)置，有效提高軟接頭的機(jī)械性能，滿足設(shè)計(jì)要求和實(shí)際需要。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的外半導(dǎo)電屏蔽層9的兩 端分別設(shè)有第二斜坡連接段9-1，每個(gè)第二斜坡連接段9-1的端部分別包覆相應(yīng)的外非線性屏蔽層10和第一外半導(dǎo)電屏蔽層I的連接處。如此設(shè)置，有效提高軟接頭的機(jī)械性能，滿足設(shè)計(jì)要求和實(shí)際需要。其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的半導(dǎo)電阻水層8的兩端分別設(shè)有第三斜坡連接段8-1，每個(gè)第三斜坡連接段8-1的端部與相應(yīng)的第一半導(dǎo)電阻水層2連接。如此設(shè)置，有效提高軟接頭的機(jī)械性能，滿足設(shè)計(jì)要求和實(shí)際需要。其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的金屬護(hù)套7的兩端分別設(shè)有第四斜坡連接段7-1，每個(gè)第四斜坡連接段7-1的端部與相應(yīng)的第一金屬護(hù)套3連接。如此設(shè)置，有效提高軟接頭的機(jī)械性能，滿足設(shè)計(jì)要求和實(shí)際需要。其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
六結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的金屬護(hù)套7的材料為鋁或鉛。如此設(shè)置，有效提高軟接頭的機(jī)械性能，滿足設(shè)計(jì)要求和實(shí)際需要。其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。高壓電纜軟接頭制作過程(I)、將欲連接的兩根電纜的端部剝削成“鉛筆頭”形結(jié)構(gòu)，盡可能使各層表面光滑，長(zhǎng)度約lm-1. 5m。(2)、通過分層焊接技術(shù)將兩根電纜線芯連接并修整，盡可能使其表面圓整。(3)、利用與電纜本體相同的半導(dǎo)電屏蔽材料通過模壓方法恢復(fù)內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層13并交聯(lián)、冷卻，盡可能使其表面光滑、平整。模壓溫度為120°C，交聯(lián)溫度為180-200°C，交聯(lián)時(shí)間為30min，冷卻脫模溫度為50°C以下。(4)、利用可交聯(lián)非線性絕緣材料(非線性系數(shù)不小于0. 5)通過模壓方法在內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層13外側(cè)制作內(nèi)非線性屏蔽層12，其兩端分別與兩根電纜的第一交聯(lián)聚乙烯絕緣層6相連接，交聯(lián)、冷卻并脫模，盡可能使其表面及與第一交聯(lián)聚乙烯絕緣層6連接處光滑、平整。模壓溫度為120°C，交聯(lián)溫度為180-200°C，交聯(lián)時(shí)間為30min，脫模溫度為50°C以下。 (5)、將專用模具套在電纜線芯連接處，利用與電纜本體相同的絕緣材料通過注塑方法制作交聯(lián)聚乙烯絕緣層11并交聯(lián)，然后緩慢冷卻至50°C以下脫模，盡可能使其表面光滑、平整。交聯(lián)聚乙烯絕緣層11的厚度比第一絕緣厚度大2-10mm，其兩端與第一交聯(lián)聚乙烯絕緣層6以斜坡狀相連。注塑溫度為120°C，交聯(lián)溫度為180-200°C，交聯(lián)時(shí)間為2-6h，冷卻時(shí)間為l_3h。(6)、利用可交聯(lián)非線性絕緣材料通過模壓方法在交聯(lián)聚乙烯絕緣層11外側(cè)制作外非線性屏蔽層10，其兩端分別與兩根電纜的第一外半導(dǎo)電屏蔽I相連接，交聯(lián)、冷卻并脫模，盡可能使其表面及與第一外半導(dǎo)電屏蔽層I連接處光滑、平整。模壓溫度為120°C，交聯(lián)溫度為180-200°C，交聯(lián)時(shí)間為30min，脫模溫度為50°C以下。(7)、利用與電纜本體相同的半導(dǎo)電屏蔽材料通過模壓方法在外非線性屏蔽層10外側(cè)制作外半導(dǎo)電屏蔽層9，其兩端包覆外非線性屏蔽層10和第一外半導(dǎo)電屏蔽層I的連接處，交聯(lián)、冷卻并脫模，盡可能使其表面光滑、平整。模壓溫度為120°C，交聯(lián)溫度為 180-200°C，交聯(lián)時(shí)間為30min，脫模溫度為50°C以下。(8)、利用與電纜本體相同的半導(dǎo)電材料在第一外半導(dǎo)電屏蔽層I和外半導(dǎo)電屏蔽層9的外側(cè)繞包半導(dǎo)電阻水層2，恢復(fù)半導(dǎo)電阻水層。(9)、在半導(dǎo)電阻水層2外側(cè)添加金屬護(hù)套7，其兩端通過氬弧焊與第一金屬護(hù)套3相焊接。
權(quán)利要求1.一種帶非線性屏蔽層的高壓電纜軟接頭，所述的軟接頭包括內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層(13)、交聯(lián)聚乙烯絕緣層(11)、外半導(dǎo)電屏蔽層(9)、半導(dǎo)電阻水層(8)、金屬護(hù)套(7)和兩根電纜(I)，每根電纜(I)由線芯(4)、第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層(5)、第一交聯(lián)聚乙烯絕緣層(6)、第一外半導(dǎo)電屏蔽層(I)、第一半導(dǎo)電阻水層⑵和第一金屬護(hù)套(3)構(gòu)成，兩根電纜⑴的端部為鉛筆頭形結(jié)構(gòu)，兩根電纜(I)的剝削處的線芯(4)連接成一體，連接成一體的線芯(4)的外側(cè)按從內(nèi)向外的順序依次包覆有內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層(13)、交聯(lián)聚乙烯絕緣層(11)、外半導(dǎo)電屏蔽層(9)、半導(dǎo)電阻水層(8)和金屬護(hù)套(7)，內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層(13)的兩端各與相應(yīng)的第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層(5)相連接，交聯(lián)聚乙烯絕緣層(11)的兩端各與相應(yīng)的第一交聯(lián)聚乙烯絕緣層(6)連接，其特征在于所述的軟接頭還包括內(nèi)非線性屏蔽層(12)和外非線性屏蔽層(10)，所述的內(nèi)非線性屏蔽層(12)包覆在內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層(13)和交聯(lián)聚乙烯絕緣層(11)之間，且內(nèi)非線性屏蔽層(12)的兩端各與相應(yīng)的第一交聯(lián)聚乙烯絕緣層(6)連接，所述的外非線性屏蔽層(10)包覆在交聯(lián)聚乙烯絕緣層(11)和外半導(dǎo)電屏蔽層(9)之間，且外非線性屏蔽層(10)的兩端各與相應(yīng)的第一外半導(dǎo)電屏蔽層(I)連接，外半導(dǎo)電屏蔽層(9)的兩端分別包覆外非線性屏蔽層(10)和第一外半導(dǎo)電屏蔽層(I)的連接處，半導(dǎo)電阻水層(8)包覆在外半導(dǎo)電屏蔽層(9)的外側(cè)和第一外半導(dǎo)電屏蔽層(I)的外側(cè)，且半導(dǎo)電阻水層(8)的兩端各與相應(yīng)的第一半導(dǎo)電阻水層(2)連接，半導(dǎo)電阻水層(8)的外側(cè)包覆有金屬護(hù)套(7)，金屬護(hù)套(7)的兩端各與相應(yīng)的第一金屬護(hù)套(3)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶非線性屏蔽層的高壓電纜軟接頭，其特征在于外非線性屏蔽層(10)的兩端分別設(shè)有第一斜坡連接段(10-1)，每個(gè)第一斜坡連接段(10-1)的端部與相應(yīng)的第一外半導(dǎo)電屏蔽層(I)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種帶非線性屏蔽層的高壓電纜軟接頭，其特征在于外半導(dǎo)電屏蔽層(9)的兩端分別設(shè)有第二斜坡連接段(9-1)，每個(gè)第二斜坡連接段(9-1)的端部分別包覆相應(yīng)的外非線性屏蔽層(10)和第一外半導(dǎo)電屏蔽層(I)的連接處。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種帶非線性屏蔽層的高壓電纜軟接頭，其特征在于半導(dǎo)電阻水層(8)的兩端分別設(shè)有第三斜坡連接段(8-1)，每個(gè)第三斜坡連接段(8-1)的端部與相應(yīng)的第一半導(dǎo)電阻水層(2)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種帶非線性屏蔽層的高壓電纜軟接頭，其特征在于金屬護(hù)套(7)的兩端分別設(shè)有第四斜坡連接段(7-1)，每個(gè)第四斜坡連接段(7-1)的端部與相應(yīng)的第一金屬護(hù)套(3)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種帶非線性屏蔽層的高壓電纜軟接頭，其特征在于金屬護(hù)套(7)的材料為鋁或鉛。
專利摘要一種帶非線性屏蔽層的高壓電纜軟接頭，它涉及一種高壓電纜軟接頭，以解決現(xiàn)有結(jié)構(gòu)高壓電纜軟接頭的內(nèi)、外半導(dǎo)電屏蔽層和絕緣層表面光滑度和圓整度較差，使局部電場(chǎng)強(qiáng)度增大，引發(fā)電樹枝，導(dǎo)致接頭壽命減小甚至破壞的問題。它包括內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層、交聯(lián)聚乙烯絕緣層、外半導(dǎo)電屏蔽層、半導(dǎo)電阻水層、金屬護(hù)套和兩根電纜，連接成一體的線芯的外側(cè)按從內(nèi)向外的順序依次包覆有內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層、交聯(lián)聚乙烯絕緣層、外半導(dǎo)電屏蔽層、半導(dǎo)電阻水層和金屬護(hù)套，所述的軟接頭還包括內(nèi)非線性屏蔽層和外非線性屏蔽層，所述的內(nèi)非線性屏蔽層擠壓包覆在內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層和交聯(lián)聚乙烯絕緣層之間，本實(shí)用新型用于高壓領(lǐng)域的電纜連接。
文檔編號(hào)H02G15/18GK202474799SQ20122010872
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者李忠華, 李長(zhǎng)明, 趙洪, 韓寶忠 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)