用于電場(chǎng)控制的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種用于控制高壓組件處的電場(chǎng)的設(shè)備，所述設(shè)備包含：內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器（4），其電連接到所述高壓組件的帶電高壓部分；電阻層（5），其被適配用于為了電場(chǎng)控制的目的而沿所述高壓組件布置，并且在一個(gè)位置處電連接到所述高壓組件的所述帶電高壓部分（1），并且在一端被適配為電連接到所述高壓組件的接地部分，所述電阻層具有非線性電流-電壓特性；絕緣層（6），其被布置在所述電阻層上，并且至少?gòu)乃鲭娮鑼拥乃鲆粋€(gè)位置向所述一端延伸，同時(shí)在沒有達(dá)到所述電阻層的所述一端時(shí)終止；以及半導(dǎo)電層或?qū)щ妼樱?），其被布置在所述絕緣層上，并且至少?gòu)乃鲭娮鑼拥乃鲆粋€(gè)位置向所述一端延伸，并且通過所述絕緣層的端部，從而限定所述電阻層、所述絕緣層、和所述半導(dǎo)電或?qū)щ妼拥南嘟惶幍耐獠咳帱c(diǎn)。如從所述一個(gè)位置向所述一端看，所述電阻層具有第一、第二和第三相鄰節(jié)段，其中所述第一節(jié)段的一部分在所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器下延伸。
【專利說明】用于電場(chǎng)控制的設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明一般涉及電場(chǎng)控制。
【背景技術(shù)】
[0002]已知有用于控制高壓組件處的電場(chǎng)的設(shè)備，該設(shè)備包含:內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器，其電連接到高壓組件的帶電高壓部分；電阻層，其被適配用于為了電場(chǎng)控制的目的而沿所述高壓組件布置，并且在一個(gè)位置電連接到所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器，并且在一端被適配為電連接到所述高壓組件的接地部分；絕緣層，其被布置在所述電阻層上，并且至少?gòu)乃鲭娮鑼拥乃鲆粋€(gè)位置向所述一端延伸，同時(shí)在沒有到達(dá)所述電阻層的所述一端時(shí)終止；以及半導(dǎo)電層，其被布置在所述絕緣層上，并且至少?gòu)乃鲭娮鑼拥乃鲆粋€(gè)位置向所述一端延伸，并且超過所述絕緣層的端部，從而限定所述電阻層、所述絕緣層以及所述半導(dǎo)電層的相交處的外部三相點(diǎn)。
[0003]例如通過W000/74191A1已知這種類型的設(shè)備。這種類型的設(shè)備用于分布臨界電場(chǎng)并且由此避免電場(chǎng)集中以及損壞不同類型的裝備，諸如電纜。借助于形成電阻層的具有合適電阻的材料來分布帶電部分和地之間的電勢(shì)。相對(duì)于這種只具有通過電阻層的電阻性電場(chǎng)控制的設(shè)備而言，通過組合電阻性電場(chǎng)控制和從絕緣層獲得的合適的幾何電場(chǎng)控制，降低了在諸如電纜的組件上電壓快速變化處出現(xiàn)的聚集有害電荷以及和產(chǎn)生高應(yīng)力的風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]EP1870975A也公開了用于控制高壓組件處的電場(chǎng)的這種類型的設(shè)備，所述設(shè)備包含:用于電場(chǎng)控制的電阻層、布置在電阻層上的絕緣層以及布置絕緣層上的半導(dǎo)電層或?qū)щ妼?。這三層交匯于三相點(diǎn)，絕緣層在三相點(diǎn)終止。電阻層和絕緣層之間的分界面在三相點(diǎn)中與半導(dǎo)電層或?qū)щ妼有纬?0° -120°的角度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]HVDC (高壓直流)裝備的額定電壓顯著地增加，因此，需要具有對(duì)應(yīng)的電壓電平的電纜接頭和終端裝置。術(shù)語(yǔ)高壓指36kV和以上的電壓，或常常更高，諸如數(shù)百kV，例如諸如300kV以上乃至500kV以上。
[0006]對(duì)于DC裝備來說，主要挑戰(zhàn)是將幾乎雙倍的標(biāo)稱DC電壓和DC電壓的應(yīng)力要求與疊加的瞬時(shí)電壓組合，例如像開關(guān)沖擊和閃電脈沖。對(duì)于恒定施加DC電壓來說，材料的導(dǎo)電性是主要參數(shù)。對(duì)于瞬時(shí)來說，另外需要考慮介電常數(shù)。在DC電場(chǎng)與相反極性的快速瞬變的疊加中可以看到最壞的情況。這里，不尋常的應(yīng)力是通過空間電荷的電阻性電場(chǎng)分布與電容性電場(chǎng)分布的疊加來獲得的。對(duì)于瞬變電壓和DC施加電壓來說，這可分別導(dǎo)致完全不同的應(yīng)力分布。
[0007]然而，當(dāng)使用已知的電場(chǎng)控制設(shè)備用于確定的極限(該極限取決于針對(duì)不同層所使用的材料)以上的電壓，特別是DC電壓時(shí)，將損壞設(shè)備，從而就所述高壓的電平而言限制了此類設(shè)備的使用。[0008]因此，本發(fā)明的目的是提供電場(chǎng)控制設(shè)備，其可超過已知的此類電場(chǎng)控制設(shè)備用于更高電壓，特別是DC電壓，而沒有損壞。
[0009]在一個(gè)方面中，一種用于控制高壓組件處的電場(chǎng)的設(shè)備包含:內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器，其電連接到所述高壓組件的帶電高壓部分；電阻層，其被適配用于為了電場(chǎng)控制的目的而沿所述高壓組件布置，并且在一個(gè)位置電連接到所述高壓組件的所述帶電高壓部分，并且在一端被適配為電連接到所述高壓組件的接地部分；絕緣層，其被布置在所述電阻層上，并且至少?gòu)乃鲭娮鑼拥乃鲆粋€(gè)位置向所述一端延伸，同時(shí)在沒有達(dá)到所述電阻層的所述一端時(shí)，例如通過錐形場(chǎng)控制幾何形狀終止；以及半導(dǎo)電或?qū)щ妼?，其被布置在所述絕緣層上，并且至少?gòu)乃鲭娮鑼拥乃鲆粋€(gè)位置向所述一端延伸，并且通過所述絕緣層的端部，從而限定所述電阻層、所述絕緣層和所述半導(dǎo)電或?qū)щ妼拥南嘟惶幍耐獠咳帱c(diǎn)。如從所述一個(gè)位置向所述一端看，表現(xiàn)非線性電流-電壓特性的電阻層具有第一、第二和第三相鄰節(jié)段，其中所述第一節(jié)段的一部分在所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器下延伸。
[0010]所述電場(chǎng)控制設(shè)備可包含連接器，通過所述連接器所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器電連接到所述高壓組件的所述帶電電壓部分，其中在所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器下延伸的第一節(jié)段的一部分可以只與所述連接器接觸、只與所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器接觸、或與所述連接器以及所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器都接觸。在所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器下延伸的所述第一節(jié)段的所述一部分可在所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器下面延伸相當(dāng)遠(yuǎn)的距離，例如諸如至少在所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器下延伸所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器的10%、20%、30%或40%。
[0011]在另一個(gè)方面，一種用于控制高壓組件處的電場(chǎng)的設(shè)備包含:電阻層，其被適配用于為了電場(chǎng)控制的目的而沿所述高壓組件布置，并且在一個(gè)位置被適配為電連接到所述高壓組件的帶電高壓部分，并且在一端被適配為電連接到所述高壓組件的接地部分；絕緣層，其被布置在所述電阻層上，并且從所述電阻層的所述一個(gè)位置向所述一端延伸，同時(shí)在沒有達(dá)到所述電阻層的所述一端時(shí)，例如通過錐形場(chǎng)控制幾何形狀終止；以及半導(dǎo)電層或?qū)щ妼?，其被布置在所述絕緣層上，并且從所述電阻層的所述一個(gè)位置向所述一端延伸，并且通過所述絕緣層的端部，從而限定所述電阻層、所述絕緣層和所述半導(dǎo)電或?qū)щ妼拥南嘟惶幍耐獠咳帱c(diǎn)。如從所述一個(gè)位置向所述一端看，表現(xiàn)非線性電流-電壓特性的電阻層具有第一、第二和第三相鄰節(jié)段，其中所述第三節(jié)段從所述外部三相點(diǎn)延伸到所述一端；并且所述第二節(jié)段具有錐形場(chǎng)控制幾何形狀，在向著所述外部三相點(diǎn)的方向中至少在其大部分上具有逐漸增加的厚度。
[0012]在又一個(gè)方面中，一種用于控制高壓組件處的電場(chǎng)的設(shè)備包含:電阻層，其被適配為出于電場(chǎng)控制的目的而沿所述高壓組件布置，并且在一個(gè)位置被適配為電連接到所述高壓組件的帶電高壓部分，并且在一端被適配為電連接到所述高壓組件的接地部分；絕緣層，其被布置在所述電阻層上，并且從所述電阻層的所述一個(gè)位置向所述一端延伸，同時(shí)在沒有達(dá)到所述電阻層的所述一端時(shí)，例如通過錐形場(chǎng)控制幾何形狀終止；以及半導(dǎo)電層或?qū)щ妼?，其被布置在所述絕緣層上，并且從所述電阻層的所述一個(gè)位置向所述一端延伸，并且通過所述絕緣層的端部，從而限定所述電阻層、所述絕緣層和所述半導(dǎo)電或?qū)щ妼拥南嘟惶幍耐獠咳帱c(diǎn)。如從所述一個(gè)位置向所述一端看，表現(xiàn)非線性電流-電壓特性的電阻層具有第一、第二和第三相鄰節(jié)段，其中所述第三節(jié)段從所述外部三相點(diǎn)延伸到所述一端；并且所述第三節(jié)段至少在其一部分中在向著所述一端的方向中具有逐漸減少的厚度。[0013]所述第三節(jié)段的所述一部分可沿所述第三節(jié)段的主要部分延伸，在所述第三節(jié)段的該部分中所述厚度在向著所述一端的方向中逐漸減少。此外，所述厚度減少的比率可在向著所述一端的方向中減少。
[0014]可提供上述電場(chǎng)控制設(shè)備以用于控制高壓組件處的電場(chǎng)，其是額定300kV或更高，或可選地500kV或更高，并且可選地是DC高壓組件。
[0015]所述電場(chǎng)控制設(shè)備的主要任務(wù)是針對(duì)DC提供分界面分級(jí)并避免熱逃逸，針對(duì)AC保持低于體擊穿強(qiáng)度和分界面擊穿強(qiáng)度的電場(chǎng)，以及針對(duì)相反極性的瞬變保持低于體擊穿強(qiáng)度的疊加電場(chǎng)。
[0016]在本文中所公開的電場(chǎng)控制設(shè)備降低了臨界位置中的電場(chǎng)，增加了臨界位置中的擊穿強(qiáng)度，并且降低了臨界位置中的耗散功率。
[0017]從以下給出僅作為說明給出，并且因此不是限制的下列實(shí)施例的詳細(xì)描述以及附圖1-7中，進(jìn)一步的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將是明顯的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1-7各自是設(shè)置有根據(jù)相應(yīng)的實(shí)施例的用于控制電場(chǎng)的設(shè)備的電纜接頭的示意橫截面視圖。
[0019]所有圖中所使用的相同的附圖標(biāo)記表示各種實(shí)施例的相同或相似組件、部分、細(xì)節(jié)等。
【具體實(shí)施方式】
[0020]圖1是設(shè)置有電場(chǎng)控制設(shè)備的電纜接頭12的示意橫截面視圖。高壓電纜接頭12包含由電纜導(dǎo)體1、電纜絕緣體2和半導(dǎo)電接地層8組成的高壓電纜，它們是合適地為電纜接頭12準(zhǔn)備的。連接器3作為電流連接設(shè)備而提供。
[0021]電場(chǎng)控制設(shè)備可包含:內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4、電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5、絕緣層6 (即接頭絕緣體)、以及半導(dǎo)電層7 (即電纜接頭12的覆套)。
[0022]在電纜接頭12的安裝期間，內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4通過連接器3電連接到高壓電纜的電纜導(dǎo)體I。為此，連接器3是導(dǎo)電的。內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4是半導(dǎo)電的。例如電纜接頭12的覆套的半導(dǎo)電層7和半導(dǎo)電接地層8可替換地為導(dǎo)電材料。
[0023]電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5具有非線性電流-電壓特性，并且被適配用于電場(chǎng)控制目的。在電纜接頭12的裝配期間，電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5沿高壓電纜的電纜絕緣體2布置，并且在一端(在圖1中的右邊)電連接到高壓電纜的半導(dǎo)電接地層8。在一個(gè)位置(在圖1中的左邊)，電阻電場(chǎng)分級(jí)層5電連接到內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4，并且在此將電連接到高壓電纜的電纜導(dǎo)體
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[0024]絕緣層6被布置在電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5上，并且至少?gòu)碾娮栊噪妶?chǎng)分級(jí)層5的一個(gè)位置向著一端延伸，同時(shí)在未到達(dá)電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的一端時(shí)，由例如錐形場(chǎng)控制幾何形狀終止。半導(dǎo)電層7被布置在絕緣層6上，并且至少?gòu)碾娮栊噪妶?chǎng)分級(jí)層5的一個(gè)位置向著一端延伸，并且通過所述絕緣層6的所述一端。在此，外部三相點(diǎn)11可以被限定在電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5、絕緣層6、以及半導(dǎo)電層7的相交處。
[0025]高壓電纜的半導(dǎo)電接地層8可以電連接到半導(dǎo)電層7，例如在圖1的右邊。[0026]如從電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的一個(gè)位置向著一端看(從圖1的左邊向著右邊)，電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5具有第一 5a、第二 5b和第三5c相鄰節(jié)段，其中第三節(jié)段5c從外部三相點(diǎn)11延伸到電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的一端。
[0027]如在圖1中可以看到，電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的第一節(jié)段5a的一部分與內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4接觸，并且在內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4下延伸。然而，在這個(gè)實(shí)施例中，在內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4下延伸的第一節(jié)段5a的一部分未延伸至于它將與連接器3接觸的長(zhǎng)度。
[0028]如在圖1中可以看到，電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的第一節(jié)段5a的另一部分可以與內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4接觸，并且在內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4上面延伸。
[0029]電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的幾何形狀有效地防止了由于DC電場(chǎng)與相反極性的瞬變的疊加電場(chǎng)變得太高。
[0030]應(yīng)當(dāng)了解，高壓電纜和電場(chǎng)控制設(shè)備可以是在縱向方向中具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線10的圓柱體對(duì)稱設(shè)備。高壓電纜和電場(chǎng)控制設(shè)備的組件中的每一個(gè)都是圍繞縱向?qū)ΨQ軸線10旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。
[0031]因此，諸如被布置在上、上面以及頂部的表達(dá)可以理解為被布置在外側(cè)或外部，而被布置在下面或以下可以理解到被布置在內(nèi)側(cè)或內(nèi)部。
[0032]此外，在徑向方向中有鏡像對(duì)稱平面9 (即，該平面的法向量是在軸線方向中延伸)，其中高壓電纜和電場(chǎng)控制設(shè)備的組件是鏡像的，以獲得電纜接頭12的第二高壓電纜(在徑向?qū)ΨQ平面9的左邊)以及電場(chǎng)控制設(shè)備的組件，其在電纜接頭12的裝配期間電連接到該高壓電纜。
[0033]因此，諸如位置、一端、以及相鄰的表達(dá)可以理解為在縱向方向中的縱向位置、縱向端、以及相鄰。
[0034]因此，在電纜接頭12的裝配期間，內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4通過連接器3電連接到第二高壓電纜的電纜導(dǎo)體，電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5沿第二高壓電纜的電纜絕緣體布置，并且在第二端電連接到第二高壓電纜的半導(dǎo)電接地層。
[0035]在第二位置處(在圖1中的徑向?qū)ΨQ平面9的左邊)，電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5電連接到內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4，并且在此將電連接到高壓電纜的電纜導(dǎo)體1.[0036]絕緣層6被布置在電阻性電場(chǎng)分級(jí)層6，并且至少?gòu)碾娮栊噪妶?chǎng)分級(jí)層5的第二位置向著第二端延伸，同時(shí)在未到達(dá)電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的第二端時(shí)由例如錐形場(chǎng)控制幾何形狀終止。半導(dǎo)電層7被布置在絕緣層6上，并且至少?gòu)碾娮栊噪妶?chǎng)分級(jí)層5的第二位置向著第二端延伸，并且通過所述絕緣層6的端部，未到達(dá)電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的第二端。在此，第二外部三相點(diǎn)可以被限定在電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5、絕緣層6、以及半導(dǎo)電層7在第二高壓電纜處的相交處。
[0037]如從電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的第二位置向著第二端看(未示出)，電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5具有第四、第五和第六相鄰節(jié)段，其中第四節(jié)段的一部分與內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4接觸，并且在內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4下延伸。
[0038]應(yīng)當(dāng)了解，在下文中，將只參照?qǐng)D1-5圖示的部分來描述電纜接頭12中的每一個(gè)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到所述設(shè)備可以圍繞縱向?qū)ΨQ軸線10旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，并且在徑向?qū)ΨQ平面9中鏡像反射。
[0039]電阻電場(chǎng)分級(jí)層5的第二節(jié)段5b可以具有錐形場(chǎng)控制幾何形狀，其在向著外部三相點(diǎn)11的方向中具有逐漸增加的厚度，而電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的第一節(jié)段5a可以是基本恒定厚度的薄均勻?qū)印Ｔ谙蛑獠咳帱c(diǎn)11的方向中，電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的第二節(jié)段5b的整個(gè)部分或至少大部分可以存在逐漸增加厚度。
[0040]與現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備相比，在第一節(jié)段5a中和在最接近于第一節(jié)段5a的第二節(jié)段5b的一部分中，電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5局部地減少。據(jù)此，降低了電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的電阻損耗，從而限制了熱量產(chǎn)生。
[0041 ] 此外，通過減少電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的厚度以獲得可能覆蓋內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4的薄層，獲得了附加的電容性/折射電場(chǎng)分級(jí)效果，因?yàn)榕c周圍材料相比電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的材料的更高的介電常數(shù)。通過將非線性電阻分級(jí)與折射/電容性電場(chǎng)分級(jí)組合可以獲得使用針對(duì)快速瞬變的更高ε (epsilon)。
[0042]此外，在向著電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的一端的方向，電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的第三節(jié)段5c至少在其的大部分中可以具有逐漸減少的厚度。
[0043]第三節(jié)段5c的一部分可以沿第三節(jié)段5c的主要部分優(yōu)選地從外部三相點(diǎn)11延伸到高壓電纜的半導(dǎo)電接地層8的一端所處于的位置，在第三節(jié)段5c的該部分中在向著電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的一端的方向中，厚度是逐漸減少的。厚度減少優(yōu)選是彎曲的。在高壓電纜的半導(dǎo)電接地層8以上，第三節(jié)段5c的厚度優(yōu)選是常量，由此所述常量也可以變?yōu)榱?，即電阻層在半?dǎo)電接地層8的方向中消失。
[0044]厚度減少的比率可在向著所述一端的方向中遞減。此外，在向著所述一端的方向，作為距離函數(shù)的厚度的高階導(dǎo)數(shù)可以是負(fù)值。
[0045]厚度t可以在向著電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的一端的方向中逐漸減少，近似地根據(jù):
[0046]?=(^Λχ，其中CdP C2是常數(shù)，并且X是從外部三相點(diǎn)11的縱向距離。
[0047]替代地，厚度可以近似地根據(jù)例如可由幾何級(jí)數(shù)形式近似的函數(shù)形式減少:
[0048]t=Ax-1+Bx_2+Cx-3+...[0049]其中A、B、C是常數(shù)。
[0050]仍替代地，厚度可以近似地根據(jù)可由下式近似的函數(shù)形式減少:
[0051]Τ=(^*θχρ[(32/(1-χ/(33)]或
[0052]T=-C1^sqrt ((1- (x/c2)2) +C3
[0053]其中Cp C2和C3是常數(shù)，并且X是從外部三相點(diǎn)11的縱向距離。
[0054]再替代地，厚度可以近似地根據(jù)多項(xiàng)式從右到左地增加。
[0055]通過像第三節(jié)段5c中的電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的面形的楔子或壓力錐，增加了外部三相點(diǎn)11和半導(dǎo)電接地層8之間的距離，從而影響了在電纜絕緣體2和電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5之間以及電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5和節(jié)點(diǎn)絕緣體6之間的分界面中的`軸向電場(chǎng)。需要延伸一定的長(zhǎng)度，以便充分地分布軸向方向中的電場(chǎng)。
[0056]此外，電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的第一節(jié)段5a可以具有最大厚度，所述最大厚度比電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的第二節(jié)段5b的最小厚度小，并且在外部三相點(diǎn)11處電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5可以是最厚的。
[0057]圖2是設(shè)置有電場(chǎng)控制設(shè)備的電纜接頭12的示意橫截面視圖，其與圖1的電場(chǎng)控制設(shè)備不同在于電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5不覆蓋內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器的放射狀延伸的端側(cè)和上側(cè)。相反，絕緣層6與內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4接觸，并且在內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4的放射狀延伸的端側(cè)和之上延伸。[0058]電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的電場(chǎng)分級(jí)材料引入了空間電荷電場(chǎng)。借助于在內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器之上省略電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5，降低了諸如在內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4處的臨界位置處的空間電荷電場(chǎng)。
[0059]另一種替代是提供電場(chǎng)控制設(shè)備，其與圖1的電場(chǎng)控制設(shè)備不同在于內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器的放射狀延伸的端側(cè)和上側(cè)僅部分地由電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5覆蓋，即電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5在內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4上逐漸消失。
[0060]圖3是設(shè)置有電場(chǎng)控制設(shè)備的電纜接頭12的示意橫截面視圖，其與圖2的電場(chǎng)控制設(shè)備不同在于電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的在內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4下延伸的第一節(jié)段5a的一部分延伸地更遠(yuǎn)以與連接器3相接觸，并且被部分地布置在連接器3之上。
[0061]通過此種規(guī)定，獲得了低風(fēng)險(xiǎn)的電擊穿。
[0062]圖4是設(shè)置有電場(chǎng)控制設(shè)備的電纜接頭12的示意橫截面視圖，其與圖1的電場(chǎng)控制設(shè)備不同在于電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的第一節(jié)段5a的一部分在向著第二節(jié)段5b的方向中具有逐漸增加的厚度，其中這部分位于內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4的一端。在此，如在圖4中可以看到，避免了電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的任何銳邊，并且替代為電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的平滑上表面。
[0063]借助于圖4形狀的電阻性電場(chǎng)分級(jí)層，由于DC電場(chǎng)和發(fā)生瞬變而引起的電場(chǎng)可以保持在低于體擊穿強(qiáng)度。
[0064]圖5是設(shè)置有電場(chǎng)控制設(shè)備的電纜接頭12的示意橫截面視圖，其與圖1的電場(chǎng)控制設(shè)備不同在于電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的第一節(jié)段5a的一部分在向著第二節(jié)段5b的方向中具有逐漸增加的厚度，其中這部分位于在向著第二節(jié)段5b的方向中從內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4的放射狀延伸的端側(cè)的一段距離處。
[0065]與其他圖示的電場(chǎng)控制設(shè)備相比，圖5的電場(chǎng)控制設(shè)備更簡(jiǎn)單并且更容易制造，從而成本更低。
[0066]圖6是設(shè)置有電場(chǎng)控制設(shè)備的電纜接頭12的示意橫截面視圖，其與圖1的電場(chǎng)控制設(shè)備不同在于電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的第一節(jié)段5a的一部分和絕緣層6的一部分都在內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4下延伸。電阻電場(chǎng)分級(jí)層5的第一節(jié)段5a的一部分未延伸到內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4，而是只與連接器3接觸。
[0067]圖7是設(shè)置有電場(chǎng)控制設(shè)備的電纜接頭12的示意橫截面視圖，其與圖6的電場(chǎng)控制設(shè)備不同在于電阻性電場(chǎng)分級(jí)層5的第一節(jié)段5a的一部分延伸到內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4，并且從而與連接器3和內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4兩者接觸。
[0068]應(yīng)當(dāng)了解，電阻層5替代地可在連接器3和內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4之間延伸一直到達(dá)鏡像對(duì)稱平面9。
[0069]又替代地，電阻層5可以在連接器3上面延伸一直到達(dá)鏡像對(duì)稱平面9，并且可以省去內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器4。
[0070]在實(shí)施例中的每一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器可以省去，或者替代地由絕緣材料組成，即與組成絕緣層6的材料相同。
[0071]高壓電源電纜接頭12可以輸送交流電壓或直流電壓。
[0072]一般來說，電場(chǎng)控制設(shè)備可在諸如電纜接頭、電纜終端裝置、以及電纜連接器的各種高壓組件處使用，而且可以作為開關(guān)裝置和真空斷路器中的套管。此處，不需要如在附圖中所圖示的鏡像對(duì)稱。軸向地，在附圖中圖示整個(gè)設(shè)備。[0073]有利地，可以提供上述所公開的電場(chǎng)控制設(shè)備，以用于控制高壓組件處的電場(chǎng)，其是額定300kV或更高、或可選擇地500kV或更高，并且可選擇地是DC高壓組件。
[0074]本發(fā)明不以任何方式限制于以上所描述的實(shí)施例，而是對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不背離如在所附權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的基本思想的前提下，本發(fā)明的各種修改是明顯的。
[0075]另外，還應(yīng)當(dāng)了解，在根據(jù)獨(dú)立權(quán)項(xiàng)要求的權(quán)利要求中的所公開的各種特征可以以類似的方式與另一個(gè)獨(dú)立權(quán)利要求的特征組合。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制高壓組件處的電場(chǎng)的設(shè)備，所述設(shè)備包含: -內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器(4)，其電連接到所述高壓組件的帶電高壓部分(I)； -電阻層(5 )，其被適配用于為了電場(chǎng)控制的目的而沿所述高壓組件布置，并且在一個(gè)位置處電連接到所述高壓組件的所述帶電高壓部分(1)，并且在一端處被適配為電連接到所述高壓組件的接地部分，所述電阻層具有非線性電流-電壓特性； -絕緣層(6)，其被布置在所述電阻層上，并且至少?gòu)乃鲭娮鑼拥乃鲆粋€(gè)位置朝向所述一端延伸，同時(shí)在沒有達(dá)到所述電阻層的所述一端時(shí)終止；以及 -半導(dǎo)電層或?qū)щ妼?7)，其被布置在所述絕緣層上，并且至少?gòu)乃鲭娮鑼拥乃鲆粋€(gè)位置朝向所述一端延伸，并且通過所述絕緣層的端部，從而限定所述電阻層、所述絕緣層和所述半導(dǎo)電層或?qū)щ妼拥南嘟惶幍耐獠咳帱c(diǎn)，其特征在于: -如從所述一個(gè)位置朝向所述一端看，所述電阻層具有第一、第二和第三相鄰節(jié)段，其中 -所述第一節(jié)段的一部分在所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器下延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述設(shè)備包含連接器，通過所述連接器所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器電連接到所述高壓組件的所述帶電高壓部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中在所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器下延伸的所述第一節(jié)段的所述一部分僅與所述連接器接觸、僅與所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器接觸或者與所述連接器和所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器兩者都接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè) 備，其中所述絕緣層(6)的一部分在所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器下延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述第一節(jié)段的另一部分與所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器接觸，并且在所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器上方延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述絕緣層與所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器接觸，并且在所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器上方延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述第一節(jié)段具有最大厚度，所述最大厚度小于所述第二節(jié)段的最小厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述第一節(jié)段是基本恒定厚度的薄均勻?qū)印?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述第一節(jié)段的一部分在向著所述第二節(jié)段的方向中具有逐漸增加的厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述第一節(jié)段的具有逐漸增加的厚度的所述一部分位于所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器的一端處。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述第一節(jié)段的具有逐漸增加的厚度的所述一部分，位于在朝向著所述第二節(jié)段的方向中離所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器的一端的一段距離處。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中 -所述第三節(jié)段從所述外部三相點(diǎn)延伸到所述一端；以及 -所述第二節(jié)段至少在其大部分中在朝向著所述外部三相點(diǎn)的方向中具有逐漸增加厚度的錐形場(chǎng)控制幾何形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述第三節(jié)段至少在其大部分中在朝向著所述一端的方向中具有逐漸減少的厚度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述第三節(jié)段的所述一部分從所述外部三相點(diǎn)延伸到所述高壓組件的接地部分(8)的端部，在所述第三節(jié)段的所述一部分中在朝向著所述一端的方向中厚度逐漸減少。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的設(shè)備，其中所述厚度減少的比率在朝向著所述一端的方向中是減少的。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述電阻層在所述外部三相點(diǎn)處是最厚的。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中 -所述設(shè)備被布置用于控制在另一個(gè)高壓組件處的電場(chǎng)； -所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器電連接到所述另一個(gè)高壓組件的帶電高壓部分； -所述電阻層(5)沿所述另一個(gè)高壓組件布置，并且其在一個(gè)另一位置處電連接到所述另一個(gè)高壓組件的所述帶電高壓部分，并且在一個(gè)另一端處被適配為電連接到所述另一個(gè)高壓組件的接地部分； -所述絕緣層(6)，其至少?gòu)乃鲭娮鑼拥乃鲆粋€(gè)另一位置朝向所述一個(gè)另一端延伸，同時(shí)在沒有達(dá)到所述電阻層的所述一個(gè)另一端終止； -所述半導(dǎo)電層或?qū)щ妼?7)，其被布置在所述絕緣層上，并且至少?gòu)乃鲭娮鑼拥乃鲆粋€(gè)另一位置朝向所述一個(gè)另一端延伸，并且通過所述絕緣層的所述端部，其未到達(dá)所述電阻層的所述一個(gè)另一端，從而限定所述電阻層、所述絕緣層和所述半導(dǎo)電層或?qū)щ妼拥南嘟惶幍牧硪煌獠咳帱c(diǎn)； -如從所述一個(gè)另一位置朝向所述一個(gè)另一端看，所述電阻層具有第四、第五和第六相鄰節(jié)段，其中 -所述第四節(jié)段的一部分在所述內(nèi)部偏轉(zhuǎn)器下延伸。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中 -所述高壓組件和所述另一高壓組件每一個(gè)都是高壓電纜；以及 -所述設(shè)備被提供用于在電纜接頭中接合所述高壓電纜。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至16中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中 -所述高壓組件是高壓電纜、開關(guān)裝置、或真空斷路器；以及 -所述設(shè)備被提供用于在電纜終端裝置中端接所述高壓電纜，或者被用作套管。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備被提供用于控制高壓組件處的電場(chǎng)，所述高壓組件是額定300kV或更高，或可選地500kV或更高，以及可選地是DC高壓組件。
21.一種用于控制高壓組件處的電場(chǎng)的設(shè)備，包含: -電阻層(5)，其被適配用于為了電場(chǎng)控制的目的而沿所述高壓組件布置，并且其在一個(gè)位置處被適配為電連接到所述高壓組件的所述帶電高壓部分(I )，并且在一端處被適配為電連接到所述高壓組件的接地部分，所述電阻層具有非線性電流-電壓特性； -絕緣層(6)，其被布置在所述電阻層上，并且從所述電阻層的所述一個(gè)位置朝向所述一端延伸，同時(shí)在沒有達(dá)到所述電阻層的所述一端時(shí)終止；以及 -半導(dǎo)電層或?qū)щ妼?7)，其被布置在所述絕緣層上，并且從所述電阻層的所述一個(gè)位置朝向所述一端延伸，并且通過所述絕緣層的端部，從而限定所述電阻層、所述絕緣層和所述半導(dǎo)電層或?qū)щ妼拥南嘟惶幍耐獠咳帱c(diǎn)，其特征在于: -如從所述一個(gè)位置朝向所述一端看，所述電阻層具有第一、第二和第三相鄰節(jié)段，其中 -所述第三節(jié)段從所述外部三相點(diǎn)延伸到所述一端；以及 -所述第二節(jié)段至少在其大部分中在朝向著所述外部三相點(diǎn)的方向中具有逐漸增加厚度的錐形場(chǎng)控制幾何形狀。
22.一種用于控制高壓組件處的電場(chǎng)的設(shè)備，包含: -電阻層(5)，被適配用于為了電場(chǎng)控制的目的而沿所述高壓組件布置，并且在一個(gè)位置處被適配為電連接到所述高壓組件的所述帶電高壓部分(I )，并且在一端處被適配為電連接到所述高壓組件 的接地部分，所述電阻層具有非線性電流-電壓特性； -絕緣層(6)，被布置在所述電阻層上，并且從所述電阻層的所述一個(gè)位置朝向所述一端延伸，同時(shí)在沒有達(dá)到所述電阻層的所述一端時(shí)終止；以及 -半導(dǎo)電層或?qū)щ妼?7)，其被布置在所述絕緣層上，并且從所述電阻層的所述一個(gè)位置向所述一端延伸，并且通過所述絕緣層的端部，從而限定所述電阻層、所述絕緣層和所述半導(dǎo)電層或?qū)щ妼拥南嘟惶幍耐獠咳帱c(diǎn)，其特征在于: -如從所述一個(gè)位置朝向所述一端看，所述電阻層具有第一、第二和第三相鄰節(jié)段，其中 -所述第三節(jié)段從所述外部三相點(diǎn)延伸到所述一端；以及 -所述第三節(jié)段至少在其大部分中在朝向著所述一端的方向中具有逐漸減少的厚度。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中所述第三節(jié)段的所述一部分從所述外部三相點(diǎn)延伸到所述高壓組件的接地部分的端部(8)，在所述第三節(jié)段的所述一部分中在朝向著所述一端的方向中厚度是逐漸減少的。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的設(shè)備，其中所述厚度減少的比率在朝向著所述一端的方向中是減少的。
25.根據(jù)權(quán)利要求22至24中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述第三節(jié)段的所述厚度在朝向著所述一端的方向中近似地根據(jù): ?=(^Λχ，其中C1和C2是常數(shù)，并且X是離所述外部三相點(diǎn)的縱向距離，或者近似地根據(jù):
t=Ax-1+Bx_2+Cx-3+...其中A、B、C是常數(shù)。
26.根據(jù)權(quán)利要求22至25中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述第三節(jié)段的所述厚度在朝向著所述外部三相點(diǎn)的方向中近似地根據(jù)多項(xiàng)式增加。
【文檔編號(hào)】H02G15/068GK103718404SQ201280033327
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月5日
【發(fā)明者】H·拉普, M·李, M·昂吉, U·加弗特, M·薩爾策 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司