无接口高压绝缘DC XLPE电力电缆的附件

　　将直流电压施加到直流电缆附件的聚合物绝缘层时，主电缆绝缘层和增强绝缘层之间的界面会积聚空间电荷电缆附件，会扭曲绝缘层的电场分布，甚至导致电缆附件发生故障。开发的注模端子和垫圈是通过将应力锥和增强绝缘材料模制成形的，该交联聚乙烯材料类似于电缆绝缘层，采用类似于电缆绝缘层的交联聚乙烯材料，从而使增强绝缘层附件和电缆隔离接口被集成为一个，从而消除了“接口”，从根本上改善了空间电荷的积累。上两种类型的直流电缆附件已成功完成±200 kV直流电缆附件类型测试项目。了探索XLPE绝缘直流电缆附件的设计参数，作者分别使用预制的110kV和220kV交流外部端子和预制的中间接头安装在±200kV XLPE绝缘直流电缆上。景测试。人惊讶的是，不仅这两个电压等级的交流电缆附件都没有通过±200kV直流电缆的热循环测试，而且在热状态（导体温度为70°C，电压为DC 1.85U0）和AC在110kV附件和AC 220kV附件之间的故障级别没有显着差异。
　　一事实证明，尽管交流和直流电缆附件的结构非常相似，但是通过增加电缆附件的绝缘尺寸来简化直流电缆附件的设计并不理想。所周知，这是由于交流和直流电缆的工作条件截然不同。变电场由介电常数ε控制，电场和温度的变化小。流电场由材料的电导率σ控制。Σ对电场和温度有很大影响，甚至达到几个数量级。此，在DC电缆的附件的绝缘中，电导率，温度和电场交替地交替并且不断变化。绝缘层内，特别是在由不同绝缘材料组成的界面（界面）处，空间电荷会积累，导致局部电场变形甚至绝缘层破裂[1] 。除隔离接口处的空间电荷是开发高压直流电缆附件的关键技术。交流电缆附件的结构相似，直流电缆附件的绝缘层通常由多种绝缘材料组成。不同绝缘材料的界面（界面），由于材料特性的差异，空间电荷会积累，导致局部电场变形，甚至可以达到法向力的7到8倍的工作区域，导致绝缘层破裂。连续电压下，空间电荷的积累与材料的性质（电导率和介电常数），施加的电压和测试温度有关，并且变化很大。为概念图，图1显示了电缆绝缘模型中空间电荷的累积。1（A）显示，在单根绝缘电缆（XLPE）中，空间电荷主要聚集在电极（导体和屏蔽层）上，并且绝缘层的中间部分较少。

　　
　　是，电缆附件的绝缘层通常由两种或更多种绝缘材料制成；例如，图1（B）显示了由XLPE和EPR制成的组合绝缘，它会积聚大量XLPE和EPR之间的接口处的空间。前，Maxwell-Wagner界面极化理论[2] [3]通常用于解释界面处空间电荷的积累。信，如果能够实现附件的增强绝缘材料的性能，则主要是在不同的温度下。料在不同电场下的电导率与介电常数的比值与主电缆绝缘层的比值相似，可以有效去除界面上的空间电荷，基本上可以保证直流电缆附件的成功。
　　量的国内外学者也在实验室中多次证实了这一理论。于上述原理，一些电缆附件制造商和材料供应商已开始研究和开发新的DC电缆附件材料，该材料可以近似于材料的电导率和介电常数之比。

　　不同温度和不同电场下与主电缆绝缘。据迄今为止获得的结果[4]-[9]，在国家一级，将乙丙橡胶（EPR / EPDM）用作改性配方的基础材料。管一些实验室数据显示出良好的性能，但到目前为止，尚未报告这些材料的商业用途。们可以看到，电缆开发这些辅助材料非常困难。据引言[10]，ABB公司建议在电缆绝缘层和附件的增强绝缘层之间添加一个非线性过渡层，以分隔绝缘材料（电缆绝缘层和绝缘层）。固配件）在不同温度和不同电场的两侧。电率和介电常数之间的关系紧密，因此消除了界面处的空间电荷。然，这是收取接口空间费用的理想解决方案，但这也是一个非常困难的解决方案。据实际情况，为解决电缆附件隔离接口中空间电荷积累的问题，本文提出了一种新的直流电缆附件设计方案-聚乙烯电缆附件无界面交联。的设计理念在于，用一种类似于电缆绝缘层的交联聚乙烯材料在电缆绝缘层中注入应力锥和电缆附件接头的增强绝缘层。加到绑定中的强绝缘层被集成到电缆绝缘接口中，并且无需使用毛皮即可附着皮肤，从而消除了“接口”，并且可以从根本上改善空间电荷的积累。此，作者设计了直流注模连接器和直流注模端子。
　　以上生产的上述两个注塑直流电缆附件样品安装在±200 kV / 1000 mm2的同一直流电缆上进行测试，并获得了良好的结果。2显示了DC注塑连接器的结构。体连接线以相同直径焊接。电屏蔽层，联合增强绝缘层和绝缘屏蔽层采用类似于电缆绝缘层的交联聚乙烯材料注塑成型，并与电缆绝缘层和屏蔽层集成在一起。
　　DC注塑连接器的外径可以等于电缆绝缘层的直径，或者可以稍大于电缆绝缘层的外径。时，连接器结构充分考虑了海底电缆的特性。此，CC注塑也可以用作海底电缆的工厂灵活连接器。流注入端子的结构与预制端子非常相似。部绝缘层是浸入油中的陶瓷套管或复合套管。端内部和外部电场的分布由约束锥控制。统预制端子的约束锥在工厂内是用硅橡胶或乙丙橡胶预制的，并且在现场扩展后被包裹在电缆绝缘层上。样，在电缆绝缘层和应力锥之间形成了一个界面。上所述，在连续电场下，空间电荷将积聚在该层界面中。DC注射成型端子的应变锥通过类似于电缆绝缘层的交联聚乙烯材料注射成型在电缆绝缘层上。力锥和电缆绝缘层之间的界面是集成的，从而消除了“界面”和空间电荷的积累。本改善。3显示了CC注塑端子的结构以及与传统预制端子的比较。DC注入式接头和DC注入式端子的注射成型是在现场进行的。

　　
　　4中说明了该方法。5显示了现场安装过程。有工艺参数，包括进样量，进样温度，真空度，进样压力和交联温度，均由计算机控制。所周知，对于直流电缆和附件的测试方法和要求，没有相应的国家标准（GB）和国际标准（IEC）。前，世界上大多数制造商都在按照国际大型电网会议21工作组（CIGRE WG21-01）推荐的TB496 [11]测试方法进行测试。家电线电缆质量监督检验中心推荐的技术规格TICW7.1-2011 [12]与CIGRE TB496 WG21-01的推荐方法等效，并且在中国。照CIGRE TB496 WG21-01和TICW7.1-2011推荐的方法进行了样品鉴定测试。DC±200 kV / 1000 mm2电缆上，安装DC±200 kV注塑成型连接器和外部DC±200 kV注塑成型端子，以形成测试电路。国家电线电缆质量监督检验中心，采用了一种使用电压源转换器（VSC）的±200 kV DC系统的电缆附件测试项目。1列出了主要的测试项目和测试结果。连续电压下，电缆绝缘层和附件的增强绝缘层之间的界面处积累的空间电荷会导致局部电场严重变形，甚至发生故障。少和控制电缆附件隔离接口上空间电荷的积累是开发高压直流电缆附件的关键技术。用类似于电缆绝缘层的交联聚乙烯材料，将DC注射成型连接器和DC注射成型外部端子的应变锥和接头的增强绝缘层模制到电缆绝缘层上，从而消除了“界面”与空间电荷的积累情况已得到根本改善。压水平为±200 kV的直流电源电缆附件已成功开发。-2011通过型式试验。他资格预审正在进行中。
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