[发明专利]挤出式柔性直流电缆终端应力锥结构

摘要

本发明提供一种挤出式柔性直流电缆终端应力锥结构，所述增强绝缘层与所述直流电缆本体绝缘层的材料相同，从而避免了因电缆本体绝缘材料和增强绝缘材料的电阻率不匹配问题引起两者交界面处的场强积聚；在应力锥曲线计算中，同时考虑温度、电场因素对电阻率的影响；提供了挤出式柔直电缆终端增强绝缘厚度的计算方法，确保电缆本体绝缘层‑增强绝缘层界面电场在合理范围内；结构合理，解决了柔直电缆终端电位线集中现象，并确保整个应力锥电场均匀；满足整个柔直电缆系统对终端的电性能要求，保证柔直电缆系统的长期安全可靠。

主权项

挤出式柔性直流电缆终端应力锥结构，其特征在于：包括增强绝缘层、应力锥半导电层和应力锥曲线，其中所述应力锥半导电层置于直流电缆本体绝缘层上，所述增强绝缘层置于所述应力锥半导电层上，所述应力锥曲线为所述应力锥半导电层的下边缘，其中应力锥曲线的计算方法包括以下步骤：步骤一，计算直流电缆本体绝缘层内表面和外表面的温差；由热路方程可知：${\mathrm{\θ}}_c-{\mathrm{\θ}}_s=W_c\left(\frac{{\mathrm{\ρ}}_{T1}}{2\mathrm{\π}}\ln \frac{R}{r_c}\right)$其中，θ_c—直流电缆导体外表面温度，即直流电缆本体绝缘层内表面温度；θ_s—直流电缆本体绝缘层外表面温度；W_c—直流电缆导体发热产生的热流；R—直流电缆本体绝缘层外表面半径；r_c—直流电缆导体半径；ρ_T1—直流电缆绝缘层导热系数；直流电缆终端内导体发热产生的热流W_c的计算公式如下：W_c＝I²R_Ω其中，I—直流电缆的额定电流；R_Ω—直流电缆导体的单位长度电阻值；步骤二，计算直流电缆本体绝缘层距离中心点r处的电场强度E，计算公式为：$E=\frac{\mathrm{\ρ}}{2\mathrm{\π}r}{I}_i=\frac{\mathrm{\ρ}}{2\mathrm{\π}r}\·\frac{U}{R_i}=\frac{\mathrm{\ρ}}{2\mathrm{\π}r}\·\frac{U}{{\∫}_{r_c}^R\frac{\mathrm{\ρ}}{2\mathrm{\π}r}dr}$其中，I_i—直流电缆本体绝缘层中漏电流；R_i—直流电缆本体绝缘层电阻；U—直流电缆本体绝缘层承受电压；ρ—直流电缆本体绝缘层电阻率；步骤三，计算增强绝缘层的厚度Δn；设直流电缆本体绝缘层最大电场强度E₀的二分之一为增强绝缘层外表面径向电场强度E₂(R_n)，则从而得到Δn＝R_n‑R，R_n为增强绝缘层外径；步骤四，确定应力锥曲线方程；应力锥曲线上的任一点的轴向电场强度E_t与该点的径向电场强度E₂之间的关系如下：$E_t=E_2\·\tan \mathrm{\α}=E_2\·\frac{dy}{dx}$其中，α—沿应力锥面切向电场强度与轴向电场强度之间的角度，将上述公式积分得：${\∫}_0^x{E}_{t}dx{\∫}_R^y{E}_{2}dy$令E_t为常数，得到应力锥曲线方程。