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CN102906955B - 高压直流电缆终端装置 - Google Patents

高压直流电缆终端装置 Download PDF

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CN102906955B
CN102906955B CN201080066919.0A CN201080066919A CN102906955B CN 102906955 B CN102906955 B CN 102906955B CN 201080066919 A CN201080066919 A CN 201080066919A CN 102906955 B CN102906955 B CN 102906955B
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C·弗森
M·安热
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Abstract

一种用于终结高压直流电缆的直流电缆终端装置，该装置包括：载流设备(102)，其包括该直流电缆的端子部分(104)，该电缆至少包括电导体(106)、位于该电导体(106)外部的圆周电绝缘层(108)以及位于该绝缘层和该电导体外部的圆周导电屏蔽体(110)；以及外罩(111)，其包括具有内部外围(114)的管状外壳(112)并且由电绝缘并且含聚合体的材料形成。该载流设备(102)被适配为在该外壳的轴向方向中延伸。该外壳(112)沿该载流设备的轴向延伸的至少一部分随着该外壳(112)的内部外围(114)与该载流设备(102)之间具有空间(118)地轴向延伸。该外罩被适配为将该空间(118)与该外壳外部(120)的大气分隔，并且用电绝缘流体(125；266)填充该空间(118)。该外壳(112)具有第一末端部分(132)和第二末端部分(134)。该装置包括位于距该外壳(112)的该第一末端部分(132)第一轴向范围(146)以及距该外壳(112)的该第二末端部分(134)第二轴向范围(148)的至少一个电场控制器件(128)。该导电屏蔽体(110)终结在该外壳内部。在该外壳内部提供该电场控制器件(128)。该电缆的端子部分(104)的第一部分(142)具有导电屏蔽体(110)，而该电缆的所述端子部分(104)的剩余部分(144)被去除该导电屏蔽体，该第一部分(142)位于该第一轴向范围(146)之外。该装置包括围绕该载流设备(102)的至少一个场分级材料层(150)，该至少一个场分级材料层(150)被电连接到该导电屏蔽体(110)并且可被电连接到该电导体(106)。一种电力设施包括上述装置。

Description

高压直流电缆终端装置
技术领域
本发明涉及用于终结高压直流电HVDC电缆的直流电缆终端装置。该装置包括载流设备，该载流设备包括该直流电缆的端子部分，该电缆至少包括电导体、位于该电导体外部的圆周电绝缘层以及位于该绝缘层和该电导体外部的圆周导电屏蔽体。该装置包括外罩，该外罩包括具有内部外围的管状外壳，该外壳定义纵轴并且由电绝缘并且含聚合体材料制造，并且该载流设备被适配为在该外壳的轴向方向中延伸。该外壳沿该载流设备的该轴向延伸的至少一部分，随着它的内部外围与该载流设备之间具有空间地轴向延伸，并且该外罩被适配为将该空间与该外壳外部的大气分隔，并且用电绝缘流体填充该空间。该外壳具有第一末端部分和第二末端部分，并且该装置包括位于距该外壳的该第一末端部分第一轴向范围以及距该外壳的该第二末端部分第二轴向范围的至少一个电场控制器件。此外，本发明涉及包括上述类型的装置的电力设施。
背景技术
如今，在高压直流HVDC的技术领域中增加了HVDC应用的额定电压的电平。随着该发展，需要可以经受更高的电压电平的改进的HVDC电缆终端。
HVDC电缆用于配电网路和输电网络中的电力供应。通常，HVDC电缆包括由例如铜或铝制造的至少一个内部或中央带电导体、圆周围绕该电导体的电绝缘层以及圆周围绕该绝缘层和该电导体的导电屏蔽体又被称为外部半导体，该导电屏蔽体被保持处于地电势。可以提供附加层例如所谓内部半导体，其可以是圆周围绕该电导体并且位于该绝缘层内部的导电层，以及圆周围绕该导电屏蔽体的外部电缆套。
当将HVDC电缆电连接到其他电力设备时，终结或切断HVDC电缆。当终结HVDC电缆时，应该采取措施确保持久并且可靠的电性能并且保护该HVDC电缆的末端与该电缆被连接到的该电力设备之间的连接。当终结HVDC电缆时，在内电导体的终结之前终结或切断该导电屏蔽体以及该电绝缘层以及任意其他有可能存在的层，以便暴露该电导体并且将其连接到该电力设备。
WO2007/147755-A1公开了一种用于终结HVDC电缆的电缆终端，该终端具备用于电场控制的设备，该设备包括被适配为电连接到带电高压部分并且电连接到地电势的场分级材料层。
US2009/0071684-A1公开了一种高压电力电缆终端。
WO2006/015735-A1公开了一种用于高压电缆的露天电缆密封末端，其包括外壳导电连接线，该外壳在其内部外围与该连接线之间具有空间地轴向地延伸，并且用电绝缘气体例如六氟化硫SF6来填充该空间。
发明目的
本发明的目的在于提供一种可以经受高压电平的改进的高压直流HVDC电缆终端。本发明的另一个的目的在于改进HVDC电缆终端的电绝缘属性。本发明的目的还在于改进HVDC电缆终端的机械性能。
发明内容
通过提供用于终结高压直流电缆(用于处于例如50kV及以上的电压的DC电缆)的直流电缆终端装置来实现本发明的上述目的，该装置包括：
载流设备，其包括该直流电缆的端子部分，该电缆至少包括电导体、位于该电导体外部的圆周电绝缘层以及位于该电绝缘层和该电导体外部的圆周导电屏蔽体，
外罩，其包括具有内部外围的管状外壳，该外壳定义纵轴并且由电绝缘并且含聚合体的材料形成，
该载流设备被适配为在该外壳的轴向方向中延伸，
该外壳沿该载流设备的轴向延伸的至少一部分随着该外壳的内部外围与该载流设备之间具有空间地轴向延伸，
该外罩被适配为将该空间与该外壳外部的大气分隔，并且用电绝缘流体填充该空间，
该外壳具有第一末端部分和第二末端部分，该装置包括位于距该外壳的该第一末端部分第一轴向范围以及距该外壳的该第二末端部分第二轴向范围的至少一个电场控制器件，其中：
该导电屏蔽体终结在该外壳内部，
在该外壳内部并且靠近该导电屏蔽体的该终端提供该电场控制器件，
该电缆的端子部分的第一部分具有圆周导电屏蔽体，而该电缆的端子部分的剩余部分被去除该导电屏蔽体，该第一部分和该剩余部分位于该外壳内部并且该第一部分位于该第一轴向范围之外，并且
该装置包括围绕该载流设备的至少一个场分级材料层，该至少一个场分级材料层在该外壳内部轴向地延伸并且被电连接到该电缆的该端子部分的该导电屏蔽体并且可被电连接到该电缆的该端子部分的该电导体。
通常，该第一末端部分可以与高压侧(例如架空线)或者该电缆将要被连接到的电力设备相邻，并且该电缆经由该第二末端部分进入该终端装置。
该至少一个场分级材料层可以包括可以直接地或间接地分别电连接到或可连接到该导电屏蔽体和该电导体的一个或多个层。该至少一个场分级材料层可以直接地或间接地分别物理连接到或可连接到该导电屏蔽体和该电导体。
场分级材料是被适配为分级或引导电场的材料。可用于本发明的所谓的场分级材料FGM的实例是例如WO-A1-2008/076058和EP-A1-1 736 998中所述的材料。但是也可以使用其他合适的FGM。
又被称为外部半导体或屏的该圆周导电屏蔽体终结在该外壳内部并且形成圆周边缘(又被称为半导体边缘)形式的终端。本发明的发明人认识到通常保持处于地电势的又被称为外部半导体的该圆周导电屏蔽体的终端是主要的问题区域，其中在该区域中发现最高电场和电场应力。这还是在导电屏蔽体的终端附近提供电场控制器件例如所谓的应力锥的原因，而这是现有技术措施。通过提供至少一个FGM层，可以获得电场的有效控制和电场应力的降低，并且根据本发明的电缆终端更加有弹性并且可以用有效的方式适应各种应用。通过提供至少一个FGM层，以有效的方式几何地分级脉冲测试电压之下的电应力。参考上文，提供了用于高压的改进的电缆终端，其经受高压电平并且其中改善了电绝缘属性和机械性能。
绝缘流体可以具有液体例如油或凝胶体、气体或气体混合物等等的形式。
外壳的电绝缘并且含聚合体的材料可以包括一个聚合体或多个聚合体。该材料可以是复合材料、强化环氧树脂或树脂。该聚合体可以是热塑聚合体例如聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)或聚酯或热硬化聚合体例如热硬化树脂。该外壳可以是环氧强化结构。根据本发明的装置的一个有利的实施方式，由聚合体或多个聚合体形成该外壳。该外壳可以具备硅外包例如以裙或翼的形式。
该电场控制器件有利地位于该载流设备周围。存在若干已知的可以使用并且本领域熟练技术人员已知的电场控制器件，并且因此在下文不详细讨论该电场控制器件。该电场控制器件可以是例如应力锥并且可以例如包括载流设备上伸展的橡胶或人造橡胶体，并且可以向该橡胶体应用地电极以分配电场，或者高压侧与地之间的等电势线，以防止电场应力和电场集中。
DC电缆可以包括其他层例如圆周地围绕导电屏蔽体的外电缆套，其是熟练技术人员已知的并且在下文不详细讨论。
根据本发明的装置的一个有利的实施方式，载流设备包括高压直流HVDC电缆的端子部分。通常，保持该导电屏蔽体处于地电势。
根据本发明的装置对于终结电压高于200kV的DC电缆特别有利。
根据本发明的装置的一个有利的实施方式，该至少一个场分级材料层位于该电缆的该端子部分的该电绝缘层的周围和外部。因此，提供用于高压的改进的电缆终端。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该至少一个场分级材料层至少沿第一轴向范围延伸。因此，提供用于高压的改进的电缆终端。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该流体包括电绝缘气体。该绝缘气体可以是气体混合物。该绝缘气体例如SF6、N2或CO2易于现场处置，具有低的重量并且具有有利的对流冷却效应。通过该实例，提供改进的HVDC电缆终端。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该电绝缘气体包括SF6即六氟化硫，CO2和/或N2。通过该实施方式，进一步改进HVDC电缆终端的绝缘特性和电场控制，提供进一步改进的HVDC电缆终端。该电绝缘气体还可以包括空气例如压缩空气。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该电场控制器件位于该电缆的该端子部分与该至少一个场分级材料层之间。通过该实施方式，进一步改进电场控制，因此提供进一步改进的HVDC电缆终端。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该电场控制器件具有面向该外壳的该空间的外表面，并且该电场控制器件的该外表面的至少一部分形成该至少一个场分级材料层的一部分。通过该实施方式，进一步改进电场控制，因此提供进一步改进的HVDC电缆终端。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该装置包括用于将该至少一个场分级材料层电连接到该电缆的该端子部分的该导电屏蔽体的导电或半导电层。通过该实施方式，进一步改进电场控制，因此提供进一步改进的HVDC电缆终端。可选择地，可以将该导电或半导电层嵌入到该电场控制器件的材料中。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该电场控制器件具备该导电或半导电层的至少一部分。通过该实施方式，进一步改进电场控制，因此提供进一步改进的HVDC电缆终端。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该电场控制器件的该外表面的第一部分形成该至少一个场分级材料层的一部分，并且该电场控制器件的该外表面的剩余部分形成该导电或半导电层的至少一部分。通过该实施方式，进一步改进电场控制，因此提供进一步改进的HVDC电缆终端。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，在该第一轴向范围之中，该载流设备具有从该电场控制器件延伸到该外壳的该第一末端部分的第一外表面，并且该载流设备的该第一外表面的至少一部分形成该至少一个场分级材料层的一部分。通过该实施方式，进一步改进电场控制，因此提供进一步改进的HVDC电缆终端。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，基本上该载流设备的整个该第一外表面形成该至少一个场分级材料层的一部分。通过该实施方式，进一步改进电场控制。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该电缆的该端子部分的其余部分从该导电屏蔽体的该终端延伸到该外壳的该第一末端部分。通过该实施方式，进一步改进电场控制。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，将该电缆的该端子部分的该电导体终结在该外壳外部。通过该实施方式，进一步改进电场控制。
可选择地，该载流设备可以包括位于该外壳之中的连接主体并且在该连接主体中终结该电导体，该连接主体可以被适配为将终结电导体电连接到被适配为在该第一范围中轴向延伸并且形成该载流设备的一部分的导电器件。该连接主体可以包括用于将该终结电导体连接到该导电器件的连接元件并且可以包括螺丝和静态导电屏蔽体/屏的连接元件。该导电器件可以具有例如由铝或铜制造的棒的形式。在该外壳的例如利用SF6来气体填充的该空间中具有裸露导电器件，对于DC电缆终端的热性能是有益的。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，将该电缆的该端子部分的该电绝缘层终结在该外壳外部。通过该实施方式，进一步改进电场控制。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该至少一个场分级材料层包括非线性场分级材料。该至少一个场分级材料层有利地包括电阻性场分级材料。该至少一个场分级材料层有利地包括具有是该电场的函数的电阻率的的非线性电阻性场分级材料。可选择地，可以使用具有电场依赖电容率的电容性场分级材料。通过这些实施方式，进一步改进电场控制，因此提供进一步改进的HVDC电缆终端。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该装置包括用于将该空间分隔成第一腔体和第二腔体并且将该第二腔体与用于填充该第一腔体的电绝缘流体分隔的分隔物，其中，该分隔物被物理连接到该电场控制器件并且被适配为将该电缆的该端子部分的该第一部分与该第一腔体分隔。可以用与该第一腔体的该流体不同的第二流体例如包括例如电绝缘凝胶体和/或油的液体流体来填充该第二腔体。当进入该装置的该外壳时，该DC电缆的该端子部分仍然具有接地圆周导电屏蔽体。因此，在运行期间，该DC电缆的该端子部分热扩张并且在电缆与该外壳的电缆入口/开口之间的接口处在径向方向中收缩，这可能对于电缆与外壳之间的密封引起问题。但是，通过在该电缆进入该外壳的该第二腔体中提供液体流体来替代更容易经由该电缆与该外壳之间的接口泄漏的气体，在该外壳的电缆入口处提供改进的密封。因此，该外壳的电缆入口处的密封配置可以没那么复杂并且因此没有现有技术的密封那么昂贵。因此，根据该实施方式的装置更易于制造。通过该实施方式，提供改进的HVDC电缆终端，其中改进电绝缘属性和机械性能。此外，液体过滤器提供DC电缆的端子部分的冷却。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该分隔物是管状的并且位于该电缆的该端子部分周围。通过该实施方式，有效地将该分隔物坐落在正确并且有效的位置，并且便于该装置的组装，从而提供改进的HVDC电缆终端。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该分隔物形成具有被物理连接到该电场控制器件的第一边缘的圆柱形内壳。通过该实施方式，有效地将该分隔物坐落在正确并且有效的位置，并且便于该装置的组装，从而提供改进的HVDC电缆终端。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该外壳沿该分隔物的轴向延伸的至少一部分，伴随该外壳的内部外围与该分隔物之间具有间隙地轴向延伸。通过该实施方式，进一步改进电场控制。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该分隔物具有内部外围，并且该分隔物沿该载流设备的轴向延伸的至少一部分，伴随该外壳的内部外围与该载流设备之间具有间隙地轴向延伸。通过该实施方式，进一步改进电场控制。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该分隔物具有导电外围。通过该实施方式，进一步改进电场控制。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该至少一个场分级材料层具有沿该载流设备的该轴向延伸改变的厚度。通过该实施方式，可以考虑电场沿该载流设备的该轴向延伸的改变，并且该至少一个场分级材料层可以有效地适应不同的HVDC应用，提供进一步改进的电场控制。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该至少一个场分级材料层基于带子。因此，进一步便于该装置的组装，提供改进的HVDC电缆终端。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，至少一个场分级材料层基于管套。因此，进一步便于该装置的组装，提供改进的HVDC电缆终端。可选择地，该至少一个场分级材料层可以具有应用于该载流设备的包衣层或涂层的形式。
根据本发明的装置的另一个有利的实施方式，该电场控制器件具有面对该载流设备的内部外围，并且该电场控制器件位于该载流设备周围，其中该至少一个场分级材料层位于该电场控制器件的该内部外围与该载流设备之间。通过该实施方式，该至少一个场分级材料层的应用可以有效地适应每个HVDC应用，提供进一步改进的电场控制。将该实施方式有利地与该电场控制器件的外表面的至少一部分形成该至少一个场分级材料层的一部分的实施方式组合。
有利地，该至少一个场分级材料层可以沿该电缆的该端子部分的该第一部分的一部分轴向延伸，并且可以位于至少围绕该电缆的该端子部分的该圆周导电屏蔽体。
此外，通过提供电力设施来实现本发明的上述目的，该电力设施包括高压直流电缆并且包括用于终结该电缆的直流电缆终端装置，该高压直流电缆至少包括电导体、位于该电导体的外部的圆周绝缘层以及位于该绝缘层和该电导体的外部的圆周导电屏蔽体，其中，该装置包括如权利要求1到25中的任意一个所述的特征以及/或者该装置的上述任意一个所述实施方式的特征。根据本发明的电力设施的积极的技术效果及其实施方式对应于结合根据本发明的装置的上述技术效果及其实施方式。
直流电缆终端装置和电力设施的上述实施方式和特征可以分别组合在各种可能方式中以提供其他有利的实施方式。
分别根据本发明的直流电缆终端装置和电力设施的其他有利的实施方式以及利用本发明的其他优点从实施方式的详细描述中显现。
附图说明
将出于示例的目的，通过实施方式的方式并且参考附图更详细地描述本发明，其中：
图1是用于显示根据本发明的直流电缆终端装置的第一实施方式的纵剖面的示意性侧视图；以及
图2是用于显示根据本发明的直流电缆终端装置的第二实施方式的纵剖面的示意性侧视图
具体实施方式
图1和图2示意性地示出根据本发明的用于终结用于高压(例如10kV和以上，特别是50kV和以上)的HVDC电缆的直流电缆终端装置的两个实施方式。参考图1和2，该装置的每个实施方式包括载流设备102或载压设备，其包括HVDC电缆的端子部分104，该电缆至少包括通常由合适的金属例如铜或铝制造的中央带电导体106、圆周地围绕电导体106并且位于电导体106外部的圆周电绝缘层108以及又被称为外半导体的圆周地围绕绝缘层108和电导体106并且位于绝缘层108和电导体106外部的圆周导电屏蔽体110或层/屏。该圆周导电屏蔽体110可以由导电聚合体制造。HVDC电缆的和它的部件的结构(其可以包括其他的层)是熟练技术人员已知的并且在这里不更详细地讨论。HVDC电缆可以包括例如所谓的内部半导体，其可以是圆周地围绕该电导体并且位于该绝缘层内部的层/屏。该内部半导体可以由导电聚合体制造。
此外，该装置包括外罩111，其包括管状外壳112，该外壳具有内部外围114。该外壳112定义纵轴x-x并且由电绝缘并且含聚合体的材料例如复合材料形成。该装置基本上围绕轴x-x旋转对称。该外壳112的外围具备例如由硅制造的裙116或唇/翼。该载流设备102被适配为在外壳112的轴向方向中延伸。该外壳112沿该载流设备102的轴向延伸的至少一部分，伴随它的内部外围114与该载流设备102的外围之间具有空间118地轴向延伸。外罩111被适配为将空间118与外壳112的外部的大气120分隔。该导电屏蔽体110终结在外壳112内部。将导电屏蔽体110终结并且形成圆周边缘(又被称为半导体边缘)形式的终端109。该装置包括位于外壳112的内部并且靠近导电屏蔽体110的该终端的例如如前文所公开的应力锥体形式的电场控制器件128，并且位于围绕该载流设备102。该电场控制器件128可以包括在载流设备102(更准确地说HVDC电缆的端子部分104)上伸展或者推进的橡胶、聚合体或人造橡胶体129。人造橡胶体129可以具有蘑菇型。但是人造橡胶主体129的其他材料和形状是可能的。也可以使用本领域熟练技术人员已知的其他类型的电场控制器件。该装置还可以包括多个电场控制器件即两个或多个电场控制器件。该电场控制器件也可以具有线性或非线性电阻性场分级材料层的形式例如具有由非线性电阻性材料制造的管套的形式。此外，电场控制器件128可以包括由例如金属或聚合体材料制造的半导电的或导电的层130，通常以常规的方式将其提供在人造橡胶体129的下内部曲线外围上。可选择地，可以将半导电的或导电的层130嵌入到电场控制器件128的主体129中。可以用熟练技术人员已知的各种方式形成并且组成半导电的或导电的层130。导电层130可以被称为偏转器。导电屏蔽体110有利地终结在邻近电场控制器件128的下部，低于或先于由电场控制器件128的绝缘材料、电缆的端子部分104的电绝缘层108的绝缘材料和半导体层130的材料形成的三重点。
外壳112具有与高压侧相邻的第一末端部分132，其中，在该高压侧该装置被连接到例如架空线或母线等等。外壳112具有第二末端部分134，其中，HVDC电缆经由第二末端部分134进入外壳112。外罩111可以包括在外壳112的第二末端部分134处由例如金属制造的第一法兰138以及在外壳112的第一末端部分132处例如由金属制造的第二法兰158。电缆经由通过第一法兰138定义的第一开口136进入外壳112。电绝缘层108和电缆的端子部分104的电导体106经由通过第二法兰158定义的第二开口157离开外壳112，并且被终结到外壳112的外部120，以便电导体106到高压侧的电力设备的连接。电缆的端子部分104的第一部分142具有圆周导电屏蔽体110，而电缆的端子部分104的剩余部分144被去除导电屏蔽体110，因而暴露绝缘层108。第一部分142可以被称为半导体末端并且剩余部分144可以被称为剥离电缆。电缆的端子部分104的第一部分142和剩余部分144位于外壳112内部。电缆的端子部分104的剩余部分144从导电屏蔽体110的终端延伸到外壳112的第一末端部分132。具有导电屏蔽体110的第一部分142位于第二末端部分134与电场控制器件128之间。电场控制器件128位于距外壳112的第一末端部分132第一轴向范围146并且距外壳112的第二末端部分134第二轴向范围148。电缆的端子部分104的第一部分142位于第一轴向范围146之外并且位于第二轴向范围148之内。外壳112沿电场控制器件128的轴向延伸，伴随外壳112的内部外围114与电场控制器件128的外围之间具有空间118地轴向延伸。
该装置包括位于载流设备102周围并且在该实施方式中更准确而言位于电缆的端子部分104的被去除导电屏蔽体110的剩余部分144周围的至少一个圆周场分级材料层FGM 150。至少一个FGM层150通过被电连接到半导电层130，被电连接到电缆的端子部分104的导电屏蔽体110，半导电层130又被电连接到导电屏蔽体110。至少一个FGM层150可被电连接到电缆的端子部分104的电导体106。在所公开的实施方式中，FGM层150可以通过常规连接装置被直接或间接电连接到外壳112的电导体106外部120。
在这里由非线性FGM例如具有场依赖电阻率的电阻性场分级材料，例如以合适的聚合体基的SiC或ZnO填料的形式，来制造至少一个场分级材料层150。FGM层150具有沿载流设备102的轴向延伸改变的厚度。可以使用的FGM的实例参考WO-A1-2008/076058和EP-A1-1 736 998。但是，可以使用其他合适的FGM。
至少一个FGM层150在外壳112内部轴向延伸并且从半导电层130延伸到外壳112的第一末端部分132。FGM层150至少沿第一轴向范围146轴向延伸并且位于电缆的端子部分104的电导体106和电绝缘层108周围和外部。电场控制器件128位于电缆的端子部分104与该至少一个FGM层150之间。电场控制器件128具有面对外壳112的空间118的外表面152。电场控制器件128的外表面152的第一部分形成至少一个FGM层150的一部分，并且电场控制器件128的外表面152的剩余部分形成半导电层130的至少一部分。在该第一轴向范围146之中，载流设备102具有从电场控制器件128延伸到该外壳112的第一末端部分132的第一外表面154，并且载流设备102的第一外表面154形成至少一个FGM层150的一部分。
可以用多种方式例如以缠绕在该载流设备周围的带子的形式，以位于该载流设备的周围的管套的形式或者以应用于载流设备的包衣层或涂层的形式，将FGM层或多个FGM层应用于该装置。
用电绝缘气体例如SF6或N2或它们的混合物的形式的电绝缘流体125来填充图1的第一实施方式的空间118。
图2的第二实施方式包括位于载流设备102周围，更准确而言位于电缆的端子部分104周围，并且将空间118分隔成第一腔体262和第二腔体264的管状分隔物260。分隔物260可以由电绝缘并且含聚合体的材料例如强化环氧玻璃纤维形成。用电绝缘气体例如SF6或N2或它们的混合物的形式的电绝缘第一流体266来填充第一腔体262。导电屏蔽体110终结在第二腔体264内部，并且电场控制器件128位于第二腔体264之内。可以用电绝缘凝胶体或电绝缘油或它们的混合物的形式的电绝缘第二流体268来填充第二腔体264。外壳112沿分隔物260的轴向延伸的至少一部分，伴随它的内部外围114与分隔物260的外围之间具有间隙270地轴向延伸。分隔物260被物理连接到电场控制器件128并且被适配为将电缆的端子部分104的第一部分142与第一腔体262分隔。分隔物260形成具有第一边缘272的圆柱形内壳260，第一边缘272被物理并且密封地连接到电场控制器件128。用密封的方式将分隔物260连接到第一法兰138。分隔物260具有内部外围274，并且分隔物260沿载流设备102的轴向延伸的至少一部分伴随它的内部外围274与载流设备102之间的具有间隙276地轴向延伸。分隔物260具有可以导电的外围274、278。
电场控制器件128具有面对载流设备102的内部外围159，并且根据本发明的装置的另一方面，电场控制器件128还可以位于载流设备102周围，其中至少一个FGM层位于它的内部外围159与载流设备102之间。在其他实施方式中，可以例如在电场控制器件128外部并且在电场控制器件128的内部外围159与载流设备102之间提供其他的FGM层。
本发明不应该被视为限于所示实施方式，相反，本领域的熟练技术人员在不脱离所附权利要求的范围内可以用多种方式修改并且改变该实施方式。

Claims (23)

1.一种用于终结高压直流电缆的直流电缆终端装置，所述装置包括：
载流设备(102)，其包括所述直流电缆的端子部分(104)，所述直流电缆至少包括电导体(106)、位于所述电导体(106)外部的圆周电绝缘层(108)以及位于所述电绝缘层和所述电导体外部的圆周导电屏蔽体(110)，
外罩(111)，其包括具有内部外围(114)的管状外壳(112)，所述外壳(112)定义纵轴(x-x)并且由电绝缘并且含聚合物的材料形成，
所述载流设备(102)被适配为在所述外壳的轴向方向中延伸，
沿着所述载流设备的轴向延伸的至少一部分，所述外壳随着所述外壳的内部外围(114)与所述载流设备(102)之间具有空间(118)地轴向延伸，
所述外罩(111)被适配为将所述空间(118)与所述外壳外部(120)的大气分隔，并且用电绝缘流体(125、266)填充所述空间，
所述外壳(112)具有第一末端部分(132)和第二末端部分(134)，所述装置包括位于距所述外壳的所述第一末端部分(132)第一轴向范围(146)以及距所述外壳的所述第二末端部分(134)第二轴向范围(148)的至少一个电场控制构件(128)，其特征在于，
所述导电屏蔽体(110)终结在所述外壳内部，
所述直流电缆的所述端子部分(104)的所述电导体(106)被终结在所述外壳(112)的外部(120)，
所述直流电缆的所述端子部分(104)的所述电绝缘层(108)被终结在所述外壳(112)的外部(120)，
所述电场控制构件(128)设置在所述外壳内部并且所述导电屏蔽体的终端(109)附近，
所述直流电缆的所述端子部分(104)的第一部分(142)具有圆周导电屏蔽体(110)，而所述直流电缆的所述端子部分(104)的剩余部分(144)被去除所述导电屏蔽体，所述第一部分(142)和所述剩余部分(144)位于所述外壳内部并且所述第一部分(142)位于所述第一轴向范围(146)之外，并且
所述装置包括位于所述载流设备(102)周围的至少一个场分级材料层(150)，所述至少一个场分级材料层(150)在所述外壳内部轴向地延伸并且至少沿着所述第一轴向范围(146)延伸，并且所述至少一个场分级材料层被电连接到所述直流电缆的所述端子部分(104)的所述导电屏蔽体(110)并且可被间接或直接地电连接到所述外壳外部的的所述电导体(106)。
2.根据权利要求1所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述至少一个场分级材料层(150)位于所述直流电缆的所述端子部分的所述电绝缘层(108)的周围和外部。
3.根据权利要求1到2中的任意一个所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述流体(125；266)包括电绝缘气体。
4.根据权利要求3所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述气体包括SF6、CO2和/或N2。
5.根据权利要求1到2中的任意一个所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述电场控制构件(128)位于所述直流电缆的所述端子部分(104)与所述至少一个场分级材料层(150)之间。
6.根据权利要求1到2中的任意一个所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述电场控制构件(128)具有面向所述外壳的所述空间(118)的外表面(152)，并且所述电场控制构件的所述外表面(152)的至少一部分形成所述至少一个场分级材料层(150)的一部分。
7.根据权利要求6所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述装置包括将所述至少一个场分级材料层(150)电连接到所述直流电缆的所述端子部分(104)的所述导电屏蔽体(110)的导电或半导电层(130)。
8.根据权利要求7所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述电场控制构件(128)设置有所述导电或半导电层(130)的至少一部分。
9.根据权利要求7或8所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述电场控制构件(128)的所述外表面(152)的第一部分形成所述至少一个场分级材料层(150)的一部分，并且所述电场控制构件(128)的所述外表面(152)的剩余部分形成所述导电或半导电层(130)的至少一部分。
10.根据权利要求1到2中的任意一个所述的直流电缆终端装置，其特征在于，在所述第一轴向范围(146)之中，所述载流设备(102)具有从所述电场控制构件(128)延伸到所述外壳的所述第一末端部分(132)的第一外表面(154)，并且所述载流设备(102)的所述第一外表面(154)的至少一部分形成所述至少一个场分级材料层(150)的一部分。
11.根据权利要求10所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述载流设备的整个所述第一外表面(154)形成所述至少一个场分级材料层(150)的一部分。
12.根据权利要求1到2中的任意一个所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述直流电缆的所述端子部分(104)的所述剩余部分(144)从所述导电屏蔽体(110)的所述终端延伸到所述外壳(112)的所述第一末端部分(132)。
13.根据权利要求1到2中的任意一个所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述至少一个场分级材料层(150)包括非线性场分级材料。
14.根据权利要求1到2中的任意一个所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述至少一个场分级材料层(150)包括电阻性场分级材料。
15.根据权利要求1到2中的任意一个所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述至少一个场分级材料层(150)包括具有电阻率的非线性电阻性场分级材料，该电阻率为电场的函数。
16.根据权利要求1到2中的任意一个所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述装置包括用于将所述空间(118)分隔成第一腔体(262)和第二腔体(264)并且将所述第二腔体(264)与用于填充所述第一腔体(262)的电绝缘流体(266)分隔的分隔物(260)，所述分隔物(260)被物理连接到所述电场控制构件(128)并且被适配为将所述直流电缆的所述端子部分(104)的所述第一部分(142)与所述第一腔体分隔。
17.根据权利要求16所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述分隔物(260)是管状的并且位于所述直流电缆的所述端子部分(104)周围。
18.根据权利要求17所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述分隔物(260)形成具有被物理连接到所述电场控制构件(128)的第一边缘(272)的圆柱形内壳。
19.根据权利要求16所述的直流电缆终端装置，其特征在于，沿着所述分隔物(260)的轴向延伸的至少一部分，所述外壳(112)随着所述外壳(112)的内部外围(114)与所述分隔物之间具有间隙(270)地轴向延伸。
20.根据权利要求1到2中的任意一个所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述至少一个场分级材料层(150)具有沿所述载流设备(102)的所述轴向延伸改变的厚度。
21.根据权利要求1到2中的任意一个所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述至少一个场分级材料层(150)基于带子。
22.根据权利要求1到2中的任意一个所述的直流电缆终端装置，其特征在于，所述至少一个场分级材料层(150)基于管套。
23.一种电力设施，包括高压直流电缆并且包括用于终结所述直流电缆的直流电缆终端装置，所述高压直流电缆至少包括电导体(106)、位于所述电导体的外部的圆周电绝缘层(108)以及位于所述电绝缘层和所述电导体的外部的圆周导电屏蔽体(110)，其特征在于，所述装置为根据权利要求1到22中的任意一个所述的装置。
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