本发明专利技术提供了一种具有一定长度的轴向孔的管状应力控制制品，其包括由电应力控制组合物形成的第一和最内层，所述电应力控制组合物具有包括纳米二氧化硅改性的无机粒子的填料和分散在弹性体材料中的导电材料的不连续分布。所述导电材料的至少一部分与所述无机粒子持久电接触。所述制品还包括设置在所述第一层上的第二层，所述第二层包括电绝缘材料。所述制品还包括设置在所述第二层上的第三层，所述第三层包括弹性体应力控制材料。所述制品还包括设置在所述第三层上的第四层，所述第四层包括抗电弧径迹性的弹性体材料。所述第一层、第二层、第三层和第四层中的每一个沿所述轴向孔的长度基本上是连续的。
Multilayer Stress Control Products and Dry Terminal for Medium and High Voltage Cable Applications
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】中压和高压线缆应用的多层应力控制制品及干式接线端
技术介绍
线缆附件，诸如线缆接合部(或接头)和接线端，用于各种中压和高压电气应用，其中“中压”表示至少5kVUm的电压电平(其中Um是最大系统电压)并且“高压”表示至少72.5kVUm的电压电平。高压线缆通常包括覆盖围绕中心导体的线缆绝缘材料的接地层。接地层常为半导电或导电的，并电连接到距封端的线缆端部一定距离的地电势。当线缆需要封端或与另一线缆接合时，通常向后切削绝缘材料以暴露中心导体，并进一步向后切削接地层以使其边缘与绝缘材料的端部隔开一定距离。中心导体与接地层之间的电场线集中于接地层靠近封端的线缆端部的边缘处。一方面，中心导体的暴露部分与接地层的边缘之间的较大距离降低中心导体与接地层的边缘之间的强电场中电击穿的风险。另一方面，该距离应该保持为最小，以使接线端或接头的尺寸较小，以使得其成本更低且其安装更容易。高压线缆的接线端或接头必须管理在线缆的端部处，中心导体与接地层的边缘之间的强电场，以避免高电“应力”，即，由局部放电(可能导致长期电击穿或电蚀)和界面放电引起的负面影响。由强电场对线缆的材料以及接线端或接头的材料引起这些放电。具体地讲，期望避免电场线高度集中于接地层的边缘，同时将整个接线端或接头的物理尺寸保持在合理的界限内。已采取不同的场控制或应力控制方法以避免电场的集中，类似电阻应力控制、折射应力控制、电容应力控制或几何应力控制。传统上，许多线缆接线端装置或接头装置具有应力锥，其在锥形元件的外表面上提供导电接地层。具体地，此类应用的接线端传统上利用湿式或油填充装置，具有导电或半导电几何应力锥以对电应力进行分级并且提供介电油以用于绝缘。这些湿式接线端可能很复杂，并且随着时间的推移而发生泄漏，从而导致装置故障。可替代地，干式接线端已经使用类似的几何应力控制和聚合物绝缘。这些干式接线端通常需要较长的线缆回切并且能难以安装在推入式应用中。另一种接线端是干式GIS类型或插入式接线端。这些GIS接线端安装起来很复杂，并且比传统接线端成本高得多。期望改善线缆接线端和接头的应力控制性能，以便降低电击穿的风险以及对线缆或对接线端或接头的损坏。具体地讲，期望提供应力控制构件以在较高电压下提供可靠的应力控制，而无需更多空间。本专利技术应对这些需要。
技术实现思路
在本专利技术的第一方面中，一种具有一定长度的轴向孔的管状应力控制制品包括由电应力控制组合物形成的第一和最内层，所述电应力控制组合物具有包括纳米二氧化硅改性的无机粒子的填料和分散在弹性体材料中的导电材料的不连续分布。所述导电材料的至少一部分与所述无机粒子持久电接触。所述制品还包括设置在所述第一层上的第二层，所述第二层包括电绝缘材料。所述制品还包括设置在所述第二层上的第三层，所述第三层包括弹性体应力控制材料。所述制品还包括设置在所述第三层上的第四层，所述第四层包括抗电弧径迹性的弹性体材料。所述第一层、第二层、第三层和第四层中的每一个沿所述轴向孔的长度基本上是连续的。在另一个方面中，一种用于中压或高压线缆的线缆附件，具有导电芯、径向围绕所述芯的线缆绝缘材料和围绕所述线缆绝缘材料的线缆屏蔽层包括管状应力控制主体。所述管状应力控制主体包括由电应力控制组合物形成的最内或第一层，所述电应力控制组合物具有包括纳米二氧化硅改性的无机粒子的填料和分散在弹性体材料中的导电材料的不连续分布，其中所述导电材料的至少一部分与所述无机粒子持久电接触。所述管状应力控制主体还包括设置在所述第一层上的第二层，所述第二层包括电绝缘材料。所述管状应力控制主体还包括设置在所述第二层上的第三层，所述第三层包括与所述线缆屏蔽层电绝缘的弹性体应力控制材料。所述管状应力控制主体还包括设置在所述第三层上的第四层，所述第四层包括抗电弧径迹性的弹性体材料。所述第一层、第二层、第三层和第四层中的每一个沿所述轴向孔的长度基本上是连续的。如本说明书中所用的：导电材料与无机粒子间的“电接触”指一部分导电材料与无机粒子接触或在物理位置上充分接近，以致电荷可在导电材料和无机粒子间穿行，从而使得电流可以在低于聚合物材料的击穿电压的施加的电压场下直接流动或通过形成欧姆接触跳跃或隧道效应而流动；“持久电接触”指该电接触不因组合物加工步骤过程中遇到的混合和剪切力而大大改变；和“渗滤阈值”指必须被填充以最初创立无限连续的导电通路的晶格点临界分数。本专利技术的上面的概述不旨在描述本专利技术的每个示出的实施方案或每个具体实施。图及其后的详细描述更特别地举例说明这些实施方案。附图说明在下文中将引用本专利技术的非限制性实施方案且参考附图对本专利技术进行部分描述，在附图中：图1A是根据本专利技术的第一方面的多层应力控制制品的示意性轴向纵向局部视图。图1B是在组装之前处于膨胀状态的多层应力控制制品的内部的等距视图。图1C是其中伞裙在组装之前处于膨胀状态的多层应力控制制品的外部的侧面等距视图。图2是多层应力控制制品的另一个实施方案的示意性轴向纵向局部视图。具体实施方式在以下描述中，将引用形成描述的一部分的附图，并且在附图中以说明的方式示出可实践本专利技术的具体实施方案。就这一点而言，方向性术语，诸如“顶部”、“底部”、“前部”、“后部”、“在前面的”、“向前”和“尾部”等参考所描述的(多个)附图的取向来使用。因为本专利技术的实施方案的部件可定位成多个不同取向，所以方向性术语用于说明的目的，并且绝不是限制性的。应当理解，在不脱离本专利技术范围的情况下，可利用其它实施方案，并且可进行结构性或逻辑性的改变。因而，不能认为以下的详细描述具有限制意义，并且本专利技术的范围由所附权利要求书限定。本专利技术的实施方案涉及制品，具体涉及电应力控制制品。电应力控制制品包括弹性体多层主体，其包括至少一个层，如下所述的所谓高K层，该层由电应力控制组合物形成，所述电应力控制组合物具有包括纳米二氧化硅改性的无机粒子的填料和分散在弹性体材料中的导电材料的不连续分布，其中所述导电材料的至少一部分与所述无机粒子持久电接触。弹性体主体可以采取“冷缩”制品的形式，其中冷缩是指制品(或制品的一部分)在室温(例如约20℃-25℃)条件下和未加热情况下从膨胀状态朝向松弛或部分膨胀状态收缩的能力。电应力控制制品可以用作中压和高压应用的接线端或接合部(或其它类型的线缆附件)。此外，电应力控制制品可以提供“干”式接线端或线缆附件，其中应力控制制品的弹性体材料提供所需的电绝缘而不添加绝缘油或凝胶。图1A示出了第一实施方案，设置在电缆1上的多层应力控制物品100的示意性轴向纵向局部视图。图1B示出了处于膨胀状态的多层应力控制制品100，其围绕可移除支撑芯175。图1C示出了多层应力控制制品100，其上安装有多个伞裙(或裙部)模块以为高压应用增加闪络和爬电距离。下面将进一步描述多层应力控制制品100的结构。如上所述，应力控制物品100被设计成符合已制备的电缆，诸如电缆1。一般来讲，本文所述的应力控制材料组合物特别适用于应力控制元件或装置如高压线缆附件，在其中，组合物的非线性性质是有用的。可以制造电介质应力控制装置，其介电性能及其几何构型根据相应应用场所存在的电场的所需改变而设计。特别有用的是包括可被放置在线缆绝缘和/或护套的端部上的成形体(优选套筒)的电介质应力控制装置或元件。具有其它几何构本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有一定长度的轴向孔的管状应力控制制品，包括：由电应力控制组合物形成的第一层，所述电应力控制组合物具有包括纳米二氧化硅改性的无机粒子的填料和分散在弹性体材料中的导电材料的不连续分布，其中所述导电材料的至少一部分与所述无机粒子持久电接触；设置在所述第一层上的第二层，所述第二层包括电绝缘材料；设置在所述第二层上的第三层，所述第三层包括弹性体应力控制材料；和设置在所述第三层上的第四层，所述第四层包括抗电弧径迹性的弹性体材料，其中所述第一层、所述第二层、所述第三层和所述第四层中的每一个沿所述轴向孔的所述长度基本上是连续的。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.31 US 62/452,5701.一种具有一定长度的轴向孔的管状应力控制制品，包括：由电应力控制组合物形成的第一层，所述电应力控制组合物具有包括纳米二氧化硅改性的无机粒子的填料和分散在弹性体材料中的导电材料的不连续分布，其中所述导电材料的至少一部分与所述无机粒子持久电接触；设置在所述第一层上的第二层，所述第二层包括电绝缘材料；设置在所述第二层上的第三层，所述第三层包括弹性体应力控制材料；和设置在所述第三层上的第四层，所述第四层包括抗电弧径迹性的弹性体材料，其中所述第一层、所述第二层、所述第三层和所述第四层中的每一个沿所述轴向孔的所述长度基本上是连续的。2.根据权利要求1所述的制品，其中所述可膨胀主体还包括可移除芯材料，所述可移除芯材料设置在所述第一层的内表面上以将所述主体保持在膨胀状态，直到所述芯被移除。3.根据权利要求1所述的制品，其中所述第一层包括双层结构，其具有设置在所述双层结构的一部分之间的半导体或导电材料。4.根据权利要求1所述的制品，还包括设置在所述第四层的外表面上并包括多个伞裙的第五层。5.根据权利要求1所述的制品，其中所述第一层的负载多达约70重量％。6.根据权利要求1所述的制品，其中所述第一层的厚度为约0.05英寸至约0.40英寸。7.根据权利要求1所述的制品，其中所述第二层的厚度为约0.05英寸至约2英寸。8.根据权利要求1所述的制品，其中所述第三层的厚度为约0.05英寸至约0.40英寸。9.根据权利要求1所述的制品，其中所述第四层的厚度为约0.05英寸至约0.30英寸。10.根据权利要求1所述的制品，其中所述主体的总长度多达40英寸。11.根据权利要求1所述的制品，其中所述主体的总长度多达52英寸。12.根据权利要求1所述的制品，其中所述第一层和所述第三层包括相同的材料组合物。13.根据权利要求3所述的制品，还包括设置在所述半导体或导电材料的一个轴向端部处的高K胶粘材料。14.一种用于中压或高压线缆的线缆附件，具有导电芯、径向围绕所述芯的线缆绝缘材料和围绕所述线缆绝缘材料的线缆屏蔽层，所述线缆附件包括管状应力控制主体，所述管状应力控制主体包括：由电应力控制组合物形成的第一层，所述电应力控制组合物具有包括纳米二氧化硅改性的无机粒子的填料和分散在弹性体材料中的导电材料的不连续...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·J·舒伯特，克里斯多佛·J·埃沃纽克，延斯·魏克霍尔德，安德鲁·C·洛特斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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