本發(fā)明涉及一種電纜接頭，具體講涉及一種直流電纜接頭。

背景技術(shù)：

柔性直流輸電以電壓源變流器、可關(guān)斷器件和脈寬調(diào)制為基礎(chǔ)，具有可控性高、設(shè)計(jì)施工方便環(huán)保、占地小及換流站間無需通信等優(yōu)點(diǎn)，在可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電并網(wǎng)、交流系統(tǒng)互聯(lián)、孤島供電、城市配電網(wǎng)的增容改造等方面具有明顯的優(yōu)勢。

高壓直流電纜是柔性直流輸電系統(tǒng)的重要組成部分，電纜的中間接頭是連接兩根電纜的必備器件，也是電纜系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。

高壓直流電纜用電纜接頭的擊穿點(diǎn)一般出現(xiàn)在高壓屏蔽層端部和應(yīng)力錐的根部；在高場強(qiáng)作用下，接頭絕緣層內(nèi)空間電荷量增多，將引起接頭絕緣層與導(dǎo)線絕緣層交界面電荷積聚，導(dǎo)致界面處電場畸變，可能引起局部電場擊穿。

現(xiàn)有的電纜接頭接頭絕緣層采用普通硅橡膠絕緣材料，其電導(dǎo)率低于電纜絕緣層，在直流電場作用下，絕緣材料中的場強(qiáng)分布與材料的電導(dǎo)率成反比，現(xiàn)有電纜接頭接頭絕緣層承受的場強(qiáng)要高于電纜絕緣層，普通硅橡膠絕緣材料的擊穿場強(qiáng)低于電纜用的交聯(lián)聚乙烯絕緣材料，在高直流電場下容易擊穿。

現(xiàn)有的電纜接頭應(yīng)力錐采用普通硅橡膠材料，普通硅橡膠材料的電導(dǎo)率不隨外加直流電場場強(qiáng)變化，不能均勻電場分布，在高直流電場作用下應(yīng)力錐上容易產(chǎn)生電應(yīng)力集中，導(dǎo)致應(yīng)力錐擊穿。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種直流電纜接頭，優(yōu)化了接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低了應(yīng)力錐根部、高壓屏蔽層端部和接頭絕緣層內(nèi)的電場強(qiáng)度，接頭內(nèi)部場強(qiáng)分布均勻，避免高場強(qiáng)引起的接頭絕緣空間電荷過度聚集和電場擊穿。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種直流電纜接頭，接頭包括由內(nèi)向外依次同軸設(shè)置的圓筒形高壓屏蔽層7、圓筒形接頭絕緣層9和接頭屏蔽層10，圓筒形高壓屏蔽層7兩端的接頭絕緣層9內(nèi)壁上嵌設(shè)同軸的對稱喇叭形應(yīng)力錐8，對稱為兩喇叭口對稱，喇叭形應(yīng)力錐8包括圓筒形窄口端和軸向剖面為 一對對稱的圓弧的寬口端，接頭絕緣層9的內(nèi)壁設(shè)有嵌設(shè)應(yīng)力錐8窄口端的凹槽和嵌設(shè)高壓屏蔽層7的凸塊。

優(yōu)選的，圓筒形接頭絕緣層9外徑為180～230mm，接頭絕緣層9兩端為對稱設(shè)置的圓臺，接頭絕緣層9兩端內(nèi)徑與應(yīng)力錐8的圓筒形窄口端內(nèi)徑相等，中部內(nèi)徑與高壓屏蔽層7內(nèi)徑相等。

優(yōu)選的，圓筒形高壓屏蔽層7兩端開有圓弧外倒角，圓弧外倒角為圓弧凸面，圓弧對應(yīng)圓心角為90°，圓弧對應(yīng)的半徑與高壓屏蔽層7厚度相等，高壓屏蔽層7的厚度為2～7mm，高壓屏蔽層7長度為200～400mm。

優(yōu)選的，應(yīng)力錐8寬口端的軸向剖面的圓弧對應(yīng)的圓心角為60°，圓弧對應(yīng)的半徑為10～20mm，應(yīng)力錐8的厚度為5～15mm，應(yīng)力錐8的圓筒形窄口端的長度為50～80mm。

優(yōu)選的，高壓屏蔽層7一端與同側(cè)應(yīng)力錐8寬窄口連接點(diǎn)的距離為100～300mm。

優(yōu)選的，應(yīng)力錐采用硅橡膠復(fù)合材料，硅橡膠基復(fù)合材料的制備原料包括如下質(zhì)量百分比計(jì)組分：硅橡膠60～80％，導(dǎo)電填料20％～40％。

優(yōu)選的，導(dǎo)電填料為從炭黑、碳納米管、石墨鍍鎳、鎳包銅、銅鍍銀、鋁鍍銀、玻璃鍍銀、銀粉、鋁粉、聚苯胺、鈦酸鋇和氧化鈦中選出的一種或多種。

優(yōu)選的，應(yīng)力錐8和高壓屏蔽層7采用聚合物基復(fù)合材料，聚合物基復(fù)合材料制備原料包括如下體積分?jǐn)?shù)計(jì)組分：聚合物55％～86％，填料14％～45％。

優(yōu)選的，聚合物為從聚酯樹脂、聚乙烯、環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂中選出的一種或多種，填料為從氧化鋅、納米碳化硅或鈦酸鋇中選出的一種或多種。

優(yōu)選的，接頭絕緣層2的電導(dǎo)率大于導(dǎo)體絕緣層的電導(dǎo)率。

一種使用直流電纜接頭連接導(dǎo)線的方法，包括如下步驟：

1)根據(jù)接頭連接電纜的尺寸設(shè)定直流電纜接頭模具的尺寸，于模具中加入原料使用橡膠硫化機(jī)制備直流電纜接頭；

電纜的導(dǎo)線芯1半徑為r mm，其外由內(nèi)至外依次同軸設(shè)置的圓筒形導(dǎo)線屏蔽層2、電纜絕緣層3和電纜屏蔽層4的壁厚分別為t₁mm、t₂mm和t₃mm；

制得的直流電纜接頭的高壓屏蔽層7的內(nèi)徑為(2r+t₁+t₂)；

應(yīng)力錐8圓筒形窄口端內(nèi)徑為2r+t₁+t₂+t₃)mm；

高壓屏蔽層7長度為M mm,高壓屏蔽層7一端與同側(cè)應(yīng)力錐8寬窄口連接點(diǎn)的距離即內(nèi)爬距通道的長度為Lmm；

2)去除導(dǎo)線連接端(L+M/2)mm的電纜屏蔽層4，去除電纜絕緣層3和導(dǎo)線屏蔽層2使導(dǎo)線絕緣層3連接端形成圓弧內(nèi)倒角，圓弧內(nèi)倒角為圓弧凸面，圓弧對應(yīng)圓心角為36°，圓弧對應(yīng)的半徑R₁為20～32mm，去除的導(dǎo)線絕緣層3外表面軸向長度為M/2mm；

3)將頂端與電纜線絕緣層3圓弧內(nèi)倒角相匹配的圓筒形填充環(huán)6套設(shè)于導(dǎo)線芯1，圓筒形填充環(huán)6圓筒形部分長度與高壓屏蔽層7壁厚t₄相同；

4)將步驟1制得的直流電纜接頭套設(shè)于步驟3得到的導(dǎo)線上，測量標(biāo)注未套設(shè)直流電纜接頭的導(dǎo)線距導(dǎo)線芯截面軸向距離為直流電纜接頭長度一半的位置；

5)將兩個(gè)導(dǎo)線的導(dǎo)線芯截面貼合，使用厚度為(t₁+t₂)，長度為M-2t₄mm的連接金具連接兩根導(dǎo)線的導(dǎo)線芯；

6)移動步驟4套設(shè)于導(dǎo)線上的直流電纜接頭至步驟4標(biāo)注位置。

填充環(huán)6頂部圓弧與高壓屏蔽層7端部圓弧光滑過渡成“S”形，采用兩段圓弧過渡連接，降低屏蔽層端部的電場強(qiáng)度；

填充環(huán)6采用非線性電導(dǎo)復(fù)合材料，為聚合物基復(fù)合材料，聚合物基復(fù)合材料制備原料包括如下體積分?jǐn)?shù)計(jì)組分：聚合物55％～86％，填料14％～45％。聚合物為從聚酯樹脂、聚乙烯、環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂中選出的一種或多種，填料為從氧化鋅、納米碳化硅或鈦酸鋇中選出的一種或多種。

復(fù)合材料的電導(dǎo)或介電特性對空間電場的數(shù)值有依賴性，材料的性能參數(shù)和空間電場電導(dǎo)率可隨空間電場的大小進(jìn)行自適應(yīng)匹配，具有在非均勻電場下自適應(yīng)均勻電場分布的功能。在低電場作用下，非線性復(fù)合材料保持很小的電導(dǎo)率或介電常數(shù)，相當(dāng)于絕緣材料，材料的泄露電流及介質(zhì)損耗相對較小。在高電場作用下，非線性復(fù)合材料呈現(xiàn)很大的電導(dǎo)率或介電常數(shù)，能夠?qū)臻g電場分布起到有效的調(diào)制作用，且電場分布越不均勻，復(fù)合材料對高電場的抑制效果越顯著。

即在低電場作用下，具有較低的電導(dǎo)率，在高電場作用下，呈現(xiàn)較高的電導(dǎo)率,具有在非均勻電場下自適應(yīng)均化電場分布的功能，使用可改善空間電場分布的均勻性，控制接頭絕 緣與電纜本體絕緣界面的電場強(qiáng)度，防止高場強(qiáng)引起的接頭絕緣空間電荷過度聚集及可能沿內(nèi)爬距通道發(fā)生的擊穿故障。

在直流電壓作用下，絕緣介質(zhì)電場強(qiáng)度分布與電導(dǎo)率成反比；對于雙層絕緣介質(zhì)，電導(dǎo)率高的那種絕緣材料承受的電場強(qiáng)度較低。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的有益效果包括：

1.本發(fā)明中的直流電纜接頭，采用預(yù)制式結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場安裝方便、運(yùn)行穩(wěn)定。

2.本發(fā)明中的直流電纜接頭，應(yīng)力錐采用高電導(dǎo)率的復(fù)合材料，降低了應(yīng)力錐表面和根部的電場強(qiáng)度。

3.本發(fā)明中的直流電纜接頭，高壓屏蔽層端部為圓弧形，連接金具與導(dǎo)線絕緣層間設(shè)置填充環(huán)6，降低了高壓屏蔽管端部的電場強(qiáng)度，接頭內(nèi)部場強(qiáng)分布均勻，避免長期運(yùn)行和短時(shí)過電壓時(shí)接頭絕緣層和導(dǎo)線絕緣層交界面發(fā)生沿面擊穿或閃絡(luò)而導(dǎo)致絕緣失效。

4.本發(fā)明中的直流電纜接頭，優(yōu)化了接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低了應(yīng)力錐根部、高壓屏蔽層端部和接頭絕緣層內(nèi)的電場強(qiáng)度，接頭內(nèi)部場強(qiáng)分布均勻，避免高場強(qiáng)引起的接頭絕緣空間電荷過度聚集和電場擊穿。

5.本發(fā)明中的直流電纜接頭，接頭絕緣層2采用的硅橡膠電導(dǎo)率高，與低電導(dǎo)率的導(dǎo)線絕緣層配合有效降低接頭絕緣層承受的電場強(qiáng)度。

6.本發(fā)明中的直流電纜接頭，節(jié)約原料，成本較低，節(jié)能，環(huán)保。

7.本發(fā)明中的直流電纜接頭，結(jié)構(gòu)簡單，制作簡單，制造成本低，易于安裝和維護(hù)。

8.本發(fā)明中的直流電纜接頭，填充環(huán)6頂部圓弧與高壓屏蔽層7端部圓弧光滑過渡成“S”形，采用兩段圓弧過渡連接，降低屏蔽層端部的電場強(qiáng)度。

9.本發(fā)明中的直流電纜接頭，經(jīng)有限元分析，高壓屏蔽層端部表面電場強(qiáng)度小于7.0kV/mm，應(yīng)力錐根部的電場強(qiáng)度切向分量小于8.0kV/mm，接頭絕緣層承受的最大電場強(qiáng)度低于10.0kV/mm。

附圖說明

圖1直流電纜接頭使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2高壓屏蔽管端部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3應(yīng)力錐結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4直流電纜接頭結(jié)構(gòu)示意圖；

其中1–導(dǎo)線芯，2-導(dǎo)線屏蔽層，3-電纜絕緣層，4-電纜屏蔽層，5-連接金具，6–填充環(huán)，7-高壓屏蔽管，8–應(yīng)力錐，9–接頭絕緣層，10–接頭屏蔽層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1：

如圖1所示，以320kV交聯(lián)聚乙烯絕緣高壓電力電纜用直流電纜接頭為例。

一種直流電纜接頭，接頭包括由內(nèi)向外依次同軸設(shè)置的圓筒形高壓屏蔽層7、圓筒形接頭絕緣層9和接頭屏蔽層10，圓筒形高壓屏蔽層7兩端的接頭絕緣層9內(nèi)壁上嵌設(shè)同軸的對稱喇叭形應(yīng)力錐8，對稱為兩喇叭口對稱，喇叭形應(yīng)力錐8包括圓筒形窄口端和軸向剖面為一對對稱的圓弧的寬口端，接頭絕緣層9的內(nèi)壁設(shè)有嵌設(shè)應(yīng)力錐8窄口端的凹槽和嵌設(shè)高壓屏蔽層7的凸塊。

圓筒形接頭絕緣層9外徑為180mm，接頭絕緣層9兩端為對稱設(shè)置的圓臺，接頭絕緣層9兩端內(nèi)徑與應(yīng)力錐8的圓筒形窄口端內(nèi)徑相等，中部內(nèi)徑與高壓屏蔽層7內(nèi)徑相等。

圓筒形高壓屏蔽層7兩端開有圓弧外倒角，圓弧外倒角為圓弧凸面，圓弧對應(yīng)圓心角為90°，圓弧對應(yīng)的半徑與高壓屏蔽層7厚度相等，高壓屏蔽層7的厚度為6mm，高壓屏蔽層7長度為200mm。

應(yīng)力錐8寬口端的軸向剖面的圓弧對應(yīng)的圓心角為60°，圓弧對應(yīng)的半徑為10mm，應(yīng)力錐8的厚度為5mm，應(yīng)力錐8的圓筒形窄口端的長度為50mm。

高壓屏蔽層7一端與同側(cè)應(yīng)力錐8寬窄口連接點(diǎn)的距離為300mm。

應(yīng)力錐8和高壓屏蔽層7采用聚合物基復(fù)合材料，聚合物基復(fù)合材料制備原料包括如下體積分?jǐn)?shù)計(jì)組分：聚合物55％，填料14％。

聚合物為聚酯樹脂，填料為氧化鋅。

接頭絕緣層2的電導(dǎo)率大于導(dǎo)體絕緣層的電導(dǎo)率。

室溫時(shí)：接頭絕緣層2電導(dǎo)率為4.0×10^-15S/m，導(dǎo)線絕緣層3用交聯(lián)聚乙烯材料的電導(dǎo)率為2.0×10^-16S/m；

一種使用直流電纜接頭連接導(dǎo)線的方法，包括如下步驟：

1)根據(jù)接頭連接電纜的尺寸設(shè)定直流電纜接頭模具的尺寸，于模具中加入原料使用橡膠硫化機(jī)制備直流電纜接頭；

2)去除導(dǎo)線連接端400mm的電纜屏蔽層4，去除電纜絕緣層3和導(dǎo)線屏蔽層2使導(dǎo)線絕緣層3連接端形成圓弧內(nèi)倒角，圓弧內(nèi)倒角為圓弧凸面，圓弧對應(yīng)圓心角為36°，圓弧對應(yīng)的半徑R₁為28mm，去除的導(dǎo)線絕緣層3外表面軸向長度為100m；

3)將頂端與電纜線絕緣層3圓弧內(nèi)倒角相匹配的圓筒形填充環(huán)6套設(shè)于導(dǎo)線芯1，圓筒形填充環(huán)6圓筒形部分長度與高壓屏蔽層7壁厚相同；

4)將步驟1制得的直流電纜接頭套設(shè)于步驟3得到的導(dǎo)線上，測量標(biāo)注未套設(shè)直流電纜接頭的導(dǎo)線距導(dǎo)線芯截面軸向距離為直流電纜接頭長度一半的位置；

5)將兩個(gè)導(dǎo)線的導(dǎo)線芯截面貼合，使用連接金具連接兩根導(dǎo)線的導(dǎo)線芯；

6)移動步驟4套設(shè)于導(dǎo)線上的直流電纜接頭至步驟4標(biāo)注位置。

填充環(huán)6頂部圓弧與高壓屏蔽層7端部圓弧光滑過渡成“S”形，采用兩段圓弧過渡連接，降低屏蔽層端部的電場強(qiáng)度；填充環(huán)6材料與應(yīng)力錐8相同。

經(jīng)有限元計(jì)算分析表明，高壓屏蔽層7端部表面最大計(jì)算電場強(qiáng)度模值為6.2kV/mm，應(yīng)力錐根部最大計(jì)算電場強(qiáng)度切向分量為7.5kV/mm，接頭絕緣層承受的最大計(jì)算電場強(qiáng)度為9.5kV/mm。

實(shí)施例2

如圖1所示一種直流電纜接頭，接頭包括由內(nèi)向外依次同軸設(shè)置的圓筒形高壓屏蔽層7、圓筒形接頭絕緣層9和接頭屏蔽層10，圓筒形高壓屏蔽層7兩端的接頭絕緣層9內(nèi)壁上嵌設(shè)同軸的對稱喇叭形應(yīng)力錐8，對稱為兩喇叭口對稱，喇叭形應(yīng)力錐8包括圓筒形窄口端和軸向剖面為一對對稱的圓弧的寬口端，接頭絕緣層9的內(nèi)壁設(shè)有嵌設(shè)應(yīng)力錐8窄口端的凹槽和嵌設(shè)高壓屏蔽層7的凸塊。

圓筒形接頭絕緣層9外徑為230mm，接頭絕緣層9兩端為對稱設(shè)置的圓臺，接頭絕緣層9兩端內(nèi)徑與應(yīng)力錐8的圓筒形窄口端內(nèi)徑相等，中部內(nèi)徑與高壓屏蔽層7內(nèi)徑相等。

圓筒形高壓屏蔽層7兩端開有圓弧外倒角，圓弧外倒角為圓弧凸面，圓弧對應(yīng)圓心角為90°，圓弧對應(yīng)的半徑與高壓屏蔽層7厚度相等，高壓屏蔽層7的厚度為2mm，高壓屏蔽層7長度為400mm。

應(yīng)力錐8寬口端的軸向剖面的圓弧對應(yīng)的圓心角為60°，圓弧對應(yīng)的半徑為20mm，應(yīng)力錐8的厚度為5mm，應(yīng)力錐8的圓筒形窄口端的長度為80mm。

高壓屏蔽層7一端與同側(cè)應(yīng)力錐8寬窄口連接點(diǎn)的距離為100mm。

應(yīng)力錐8和高壓屏蔽層7采用聚合物基復(fù)合材料，聚合物基復(fù)合材料制備原料包括如下體積分?jǐn)?shù)計(jì)組分：聚合物86％，填料45％。

聚合物為從聚乙烯，填料為氧化鋅10％，納米碳化硅35％。

接頭絕緣層2的電導(dǎo)率大于導(dǎo)體絕緣層的電導(dǎo)率。70℃時(shí)接頭絕緣層2電導(dǎo)率為5.0×10^-14S/m，導(dǎo)線絕緣層3用交聯(lián)聚乙烯材料的電導(dǎo)率為1.2×10^-15S/m；

一種使用直流電纜接頭連接導(dǎo)線的方法，包括如下步驟：

1)根據(jù)接頭連接電纜的尺寸設(shè)定直流電纜接頭模具的尺寸，于模具中加入原料使用橡膠硫化機(jī)制備直流電纜接頭；

2)去除導(dǎo)線連接端300mm的電纜屏蔽層4，去除電纜絕緣層3和導(dǎo)線屏蔽層2使導(dǎo)線絕緣層3連接端形成圓弧內(nèi)倒角，圓弧內(nèi)倒角為圓弧凸面，圓弧對應(yīng)圓心角為36°，圓弧對應(yīng)的半徑R₁為20mm，去除的導(dǎo)線絕緣層3外表面軸向長度為200mm；

3)將頂端與電纜線絕緣層3圓弧內(nèi)倒角相匹配的圓筒形填充環(huán)6套設(shè)于導(dǎo)線芯1，圓筒形填充環(huán)6圓筒形部分長度與高壓屏蔽層7壁厚相同；

4)將步驟1制得的直流電纜接頭套設(shè)于步驟3得到的導(dǎo)線上，測量標(biāo)注未套設(shè)直流電纜接頭的導(dǎo)線距導(dǎo)線芯截面軸向距離為直流電纜接頭長度一半的位置；

5)將兩個(gè)導(dǎo)線的導(dǎo)線芯截面貼合，使用連接金具連接兩根導(dǎo)線的導(dǎo)線芯；

6)移動步驟4套設(shè)于導(dǎo)線上的直流電纜接頭至步驟4標(biāo)注位置。

填充環(huán)6頂部圓弧與高壓屏蔽層7端部圓弧光滑過渡成“S”形，采用兩段圓弧過渡連接，降低屏蔽層端部的電場強(qiáng)度；填充環(huán)6材料與應(yīng)力錐8相同。

經(jīng)有限元計(jì)算分析表明，高壓屏蔽層7端部表面最大計(jì)算電場強(qiáng)度模值為6.1kV/mm，應(yīng)力錐根部最大計(jì)算電場強(qiáng)度切向分量為7.3kV/mm，接頭絕緣層承受的最大計(jì)算電場強(qiáng)度為9.3V/mm。

實(shí)施例3

如圖1所示一種直流電纜接頭，接頭包括由內(nèi)向外依次同軸設(shè)置的圓筒形高壓屏蔽層7、圓筒形接頭絕緣層9和接頭屏蔽層10，圓筒形高壓屏蔽層7兩端的接頭絕緣層9內(nèi)壁上嵌設(shè)同軸的對稱喇叭形應(yīng)力錐8，對稱為兩喇叭口對稱，喇叭形應(yīng)力錐8包括圓筒形窄口端和軸向剖面為一對對稱的圓弧的寬口端，接頭絕緣層9的內(nèi)壁設(shè)有嵌設(shè)應(yīng)力錐8窄口端的凹槽和嵌設(shè)高壓屏蔽層7的凸塊。

圓筒形接頭絕緣層9外徑為200mm，接頭絕緣層9兩端為對稱設(shè)置的圓臺，接頭絕緣層9兩端內(nèi)徑與應(yīng)力錐8的圓筒形窄口端內(nèi)徑相等，中部內(nèi)徑與高壓屏蔽層7內(nèi)徑相等。

圓筒形高壓屏蔽層7兩端開有圓弧外倒角，圓弧外倒角為圓弧凸面，圓弧對應(yīng)圓心角為90°，圓弧對應(yīng)的半徑與高壓屏蔽層7厚度相等，高壓屏蔽層7的厚度為7mm，高壓屏蔽層7長度為300mm。

應(yīng)力錐8寬口端的軸向剖面的圓弧對應(yīng)的圓心角為60°，圓弧對應(yīng)的半徑為15mm，應(yīng)力錐8的厚度為10mm，應(yīng)力錐8的圓筒形窄口端的長度為65mm。

高壓屏蔽層7一端與同側(cè)應(yīng)力錐8寬窄口連接點(diǎn)的距離為200mm。

應(yīng)力錐8和高壓屏蔽層7采用聚合物基復(fù)合材料，聚合物基復(fù)合材料制備原料包括如下體積分?jǐn)?shù)計(jì)組分：聚合物70％，填料30％。

聚合物為環(huán)氧樹脂和丙烯酸樹脂，填料為氧化鋅9％，鈦酸鋇21％。

接頭絕緣層2的電導(dǎo)率大于導(dǎo)體絕緣層的電導(dǎo)率。

一種使用直流電纜接頭連接導(dǎo)線的方法，包括如下步驟：

1)根據(jù)接頭連接電纜的尺寸設(shè)定直流電纜接頭模具的尺寸，于模具中加入原料使用橡膠硫化機(jī)制備直流電纜接頭；

2)去除導(dǎo)線連接端350mm的電纜屏蔽層4，去除電纜絕緣層3和導(dǎo)線屏蔽層2使導(dǎo)線絕緣層3連接端形成圓弧內(nèi)倒角，圓弧內(nèi)倒角為圓弧凸面，圓弧對應(yīng)圓心角為36°，圓弧對應(yīng)的半徑R₁為32mm，去除的導(dǎo)線絕緣層3外表面軸向長度為150mm；

3)將頂端與電纜線絕緣層3圓弧內(nèi)倒角相匹配的圓筒形填充環(huán)6套設(shè)于導(dǎo)線芯1，圓筒形填充環(huán)6圓筒形部分長度與高壓屏蔽層7壁厚相同；

4)將步驟1制得的直流電纜接頭套設(shè)于步驟3得到的導(dǎo)線上，測量標(biāo)注未套設(shè)直流電纜 接頭的導(dǎo)線距導(dǎo)線芯截面軸向距離為直流電纜接頭長度一半的位置；

5)將兩個(gè)導(dǎo)線的導(dǎo)線芯截面貼合，使用連接金具連接兩根導(dǎo)線的導(dǎo)線芯；

6)移動步驟4套設(shè)于導(dǎo)線上的直流電纜接頭至步驟4標(biāo)注位置。

填充環(huán)6頂部圓弧與高壓屏蔽層7端部圓弧光滑過渡成“S”形，采用兩段圓弧過渡連接，降低屏蔽層端部的電場強(qiáng)度；填充環(huán)6材料與應(yīng)力錐8相同。

經(jīng)有限元計(jì)算分析表明，高壓屏蔽層7端部表面最大計(jì)算電場強(qiáng)度模值為5.9kV/mm，應(yīng)力錐根部最大計(jì)算電場強(qiáng)度切向分量為7kV/mm，接頭絕緣層承受的最大計(jì)算電場強(qiáng)度為8.9kV/mm。

實(shí)施例4

如圖1所示一種直流電纜接頭，接頭包括由內(nèi)向外依次同軸設(shè)置的圓筒形高壓屏蔽層7、圓筒形接頭絕緣層9和接頭屏蔽層10，圓筒形高壓屏蔽層7兩端的接頭絕緣層9內(nèi)壁上嵌設(shè)同軸的對稱喇叭形應(yīng)力錐8，對稱為兩喇叭口對稱，喇叭形應(yīng)力錐8包括圓筒形窄口端和軸向剖面為一對對稱的圓弧的寬口端，接頭絕緣層9的內(nèi)壁設(shè)有嵌設(shè)應(yīng)力錐8窄口端的凹槽和嵌設(shè)高壓屏蔽層7的凸塊。

圓筒形接頭絕緣層9外徑為220mm，接頭絕緣層9兩端為對稱設(shè)置的圓臺，接頭絕緣層9兩端內(nèi)徑與應(yīng)力錐8的圓筒形窄口端內(nèi)徑相等，中部內(nèi)徑與高壓屏蔽層7內(nèi)徑相等。

圓筒形高壓屏蔽層7兩端開有圓弧外倒角，圓弧外倒角為圓弧凸面，圓弧對應(yīng)圓心角為90°，圓弧對應(yīng)的半徑與高壓屏蔽層7厚度相等，高壓屏蔽層7的厚度為4mm，高壓屏蔽層7長度為350mm。

應(yīng)力錐8寬口端的軸向剖面的圓弧對應(yīng)的圓心角為60°，圓弧對應(yīng)的半徑為18mm，應(yīng)力錐8的厚度為13mm，應(yīng)力錐8的圓筒形窄口端的長度為75mm。

高壓屏蔽層7一端與同側(cè)應(yīng)力錐8寬窄口連接點(diǎn)的距離為25mm。

應(yīng)力錐8和高壓屏蔽層7采用聚合物基復(fù)合材料，聚合物基復(fù)合材料制備原料包括如下體積分?jǐn)?shù)計(jì)組分：聚合物80％，填料20％。

聚合物為從丙烯酸樹脂，填料為氧化鋅12％、納米碳化硅8％。

接頭絕緣層2的電導(dǎo)率為5.5×10^-14S/m大于導(dǎo)體絕緣層的電導(dǎo)率1.5×10^-15S/m。

一種使用直流電纜接頭連接導(dǎo)線的方法，包括如下步驟：

1)根據(jù)接頭連接電纜的尺寸設(shè)定直流電纜接頭模具的尺寸，于模具中加入原料使用橡膠硫化機(jī)制備直流電纜接頭；

2)去除導(dǎo)線連接端425mm的電纜屏蔽層4，去除電纜絕緣層3和導(dǎo)線屏蔽層2使導(dǎo)線絕緣層3連接端形成圓弧內(nèi)倒角，圓弧內(nèi)倒角為圓弧凸面，圓弧對應(yīng)圓心角為36°，圓弧對應(yīng)的半徑R₁為25mm，去除的導(dǎo)線絕緣層3外表面軸向長度為175mm；

3)將頂端與電纜線絕緣層3圓弧內(nèi)倒角相匹配的圓筒形填充環(huán)6套設(shè)于導(dǎo)線芯1，圓筒形填充環(huán)6圓筒形部分長度與高壓屏蔽層7壁厚相同；

4)將步驟1制得的直流電纜接頭套設(shè)于步驟3得到的導(dǎo)線上，測量標(biāo)注未套設(shè)直流電纜接頭的導(dǎo)線距導(dǎo)線芯截面軸向距離為直流電纜接頭長度一半的位置；

5)將兩個(gè)導(dǎo)線的導(dǎo)線芯截面貼合，使用連接金具連接兩根導(dǎo)線的導(dǎo)線芯；

6)移動步驟4套設(shè)于導(dǎo)線上的直流電纜接頭至步驟4標(biāo)注位置。

填充環(huán)6頂部圓弧與高壓屏蔽層7端部圓弧光滑過渡成“S”形，采用兩段圓弧過渡連接，降低屏蔽層端部的電場強(qiáng)度；填充環(huán)6材料與應(yīng)力錐8相同。

經(jīng)有限元計(jì)算分析表明，高壓屏蔽層7端部表面最大計(jì)算電場強(qiáng)度模值為5.8kV/mm，應(yīng)力錐根部最大計(jì)算電場強(qiáng)度切向分量為6.9kV/mm，接頭絕緣層承受的最大計(jì)算電場強(qiáng)度為8.8kV/mm。

實(shí)施例5

如圖1所示一種直流電纜接頭，接頭包括由內(nèi)向外依次同軸設(shè)置的圓筒形高壓屏蔽層7、圓筒形接頭絕緣層9和接頭屏蔽層10，圓筒形高壓屏蔽層7兩端的接頭絕緣層9內(nèi)壁上嵌設(shè)同軸的對稱喇叭形應(yīng)力錐8，對稱為兩喇叭口對稱，喇叭形應(yīng)力錐8包括圓筒形窄口端和軸向剖面為一對對稱的圓弧的寬口端，接頭絕緣層9的內(nèi)壁設(shè)有嵌設(shè)應(yīng)力錐8窄口端的凹槽和嵌設(shè)高壓屏蔽層7的凸塊。

圓筒形接頭絕緣層9外徑為220mm，接頭絕緣層9兩端為對稱設(shè)置的圓臺，接頭絕緣層9兩端內(nèi)徑與應(yīng)力錐8的圓筒形窄口端內(nèi)徑相等，中部內(nèi)徑與高壓屏蔽層7內(nèi)徑相等。

圓筒形高壓屏蔽層7兩端開有圓弧外倒角，圓弧外倒角為圓弧凸面，圓弧對應(yīng)圓心角為 90°，圓弧對應(yīng)的半徑與高壓屏蔽層7厚度相等，高壓屏蔽層7的厚度為4mm，高壓屏蔽層7長度為350mm。

應(yīng)力錐8寬口端的軸向剖面的圓弧對應(yīng)的圓心角為60°，圓弧對應(yīng)的半徑為18mm，應(yīng)力錐8的厚度為13mm，應(yīng)力錐8的圓筒形窄口端的長度為75mm。

高壓屏蔽層7一端與同側(cè)應(yīng)力錐8寬窄口連接點(diǎn)的距離為25mm。

應(yīng)力錐采用硅橡膠復(fù)合材料，硅橡膠基復(fù)合材料的制備原料包括如下質(zhì)量百分比計(jì)組分：硅橡膠60％，導(dǎo)電填料40％。

導(dǎo)電填料為炭黑、碳納米管。

高壓屏蔽層7采用聚合物基復(fù)合材料，聚合物基復(fù)合材料制備原料包括如下體積分?jǐn)?shù)計(jì)組分：聚合物55％，填料14％。聚合物為聚酯樹脂，填料為氧化鋅。

接頭絕緣層2的電導(dǎo)率為5.5×10^-14S/m大于導(dǎo)體絕緣層的電導(dǎo)率1.5×10^-15S/m。

一種使用直流電纜接頭連接導(dǎo)線的方法，包括如下步驟：

1)根據(jù)接頭連接電纜的尺寸設(shè)定直流電纜接頭模具的尺寸，于模具中加入原料使用橡膠硫化機(jī)制備直流電纜接頭；

2)去除導(dǎo)線連接端425mm的電纜屏蔽層4，去除電纜絕緣層3和導(dǎo)線屏蔽層2使導(dǎo)線絕緣層3連接端形成圓弧內(nèi)倒角，圓弧內(nèi)倒角為圓弧凸面，圓弧對應(yīng)圓心角為36°，圓弧對應(yīng)的半徑R₁為25mm，去除的導(dǎo)線絕緣層3外表面軸向長度為175mm；

3)將頂端與電纜線絕緣層3圓弧內(nèi)倒角相匹配的圓筒形填充環(huán)6套設(shè)于導(dǎo)線芯1，圓筒形填充環(huán)6圓筒形部分長度與高壓屏蔽層7壁厚相同；

4)將步驟1制得的直流電纜接頭套設(shè)于步驟3得到的導(dǎo)線上，測量標(biāo)注未套設(shè)直流電纜接頭的導(dǎo)線距導(dǎo)線芯截面軸向距離為直流電纜接頭長度一半的位置；

5)將兩個(gè)導(dǎo)線的導(dǎo)線芯截面貼合，使用連接金具連接兩根導(dǎo)線的導(dǎo)線芯；

6)移動步驟4套設(shè)于導(dǎo)線上的直流電纜接頭至步驟4標(biāo)注位置。

填充環(huán)6頂部圓弧與高壓屏蔽層7端部圓弧光滑過渡成“S”形，采用兩段圓弧過渡連接，降低屏蔽層端部的電場強(qiáng)度；填充環(huán)6采用和高壓屏蔽層7相同材料。

經(jīng)有限元計(jì)算分析表明，高壓屏蔽層7端部表面最大計(jì)算電場強(qiáng)度模值為5.7kV/mm，應(yīng) 力錐根部最大計(jì)算電場強(qiáng)度切向分量為7kV/mm，接頭絕緣層承受的最大計(jì)算電場強(qiáng)度為8.7kV/mm。

實(shí)施例6

如圖1所示一種直流電纜接頭，接頭包括由內(nèi)向外依次同軸設(shè)置的圓筒形高壓屏蔽層7、圓筒形接頭絕緣層9和接頭屏蔽層10，圓筒形高壓屏蔽層7兩端的接頭絕緣層9內(nèi)壁上嵌設(shè)同軸的對稱喇叭形應(yīng)力錐8，對稱為兩喇叭口對稱，喇叭形應(yīng)力錐8包括圓筒形窄口端和軸向剖面為一對對稱的圓弧的寬口端，接頭絕緣層9的內(nèi)壁設(shè)有嵌設(shè)應(yīng)力錐8窄口端的凹槽和嵌設(shè)高壓屏蔽層7的凸塊。

圓筒形接頭絕緣層9外徑為220mm，接頭絕緣層9兩端為對稱設(shè)置的圓臺，接頭絕緣層9兩端內(nèi)徑與應(yīng)力錐8的圓筒形窄口端內(nèi)徑相等，中部內(nèi)徑與高壓屏蔽層7內(nèi)徑相等。

圓筒形高壓屏蔽層7兩端開有圓弧外倒角，圓弧外倒角為圓弧凸面，圓弧對應(yīng)圓心角為90°，圓弧對應(yīng)的半徑與高壓屏蔽層7厚度相等，高壓屏蔽層7的厚度為4mm，高壓屏蔽層7長度為350mm。

應(yīng)力錐8寬口端的軸向剖面的圓弧對應(yīng)的圓心角為60°，圓弧對應(yīng)的半徑為18mm，應(yīng)力錐8的厚度為13mm，應(yīng)力錐8的圓筒形窄口端的長度為75mm。

高壓屏蔽層7一端與同側(cè)應(yīng)力錐8寬窄口連接點(diǎn)的距離為25mm。

應(yīng)力錐采用硅橡膠復(fù)合材料，硅橡膠基復(fù)合材料的制備原料包括如下質(zhì)量百分比計(jì)組分：硅橡膠80％，導(dǎo)電填料20％。

導(dǎo)電填料為石墨鍍鎳、鎳包銅和銅鍍銀。

高壓屏蔽層7采用聚合物基復(fù)合材料，聚合物基復(fù)合材料制備原料包括如下體積分?jǐn)?shù)計(jì)組分：聚合物55％，填料14％。聚合物為聚酯樹脂，填料為氧化鋅。

接頭絕緣層2的電導(dǎo)率為5.5×10^-14S/m大于導(dǎo)體絕緣層的電導(dǎo)率1.5×10^-15S/m。

一種使用直流電纜接頭連接導(dǎo)線的方法，包括如下步驟：

1)根據(jù)接頭連接電纜的尺寸設(shè)定直流電纜接頭模具的尺寸，于模具中加入原料使用橡膠硫化機(jī)制備直流電纜接頭；

2)去除導(dǎo)線連接端425mm的電纜屏蔽層4，去除電纜絕緣層3和導(dǎo)線屏蔽層2使導(dǎo)線絕 緣層3連接端形成圓弧內(nèi)倒角，圓弧內(nèi)倒角為圓弧凸面，圓弧對應(yīng)圓心角為36°，圓弧對應(yīng)的半徑R₁為25mm，去除的導(dǎo)線絕緣層3外表面軸向長度為175mm；

3)將頂端與電纜線絕緣層3圓弧內(nèi)倒角相匹配的圓筒形填充環(huán)6套設(shè)于導(dǎo)線芯1，圓筒形填充環(huán)6圓筒形部分長度與高壓屏蔽層7壁厚相同；

4)將步驟1制得的直流電纜接頭套設(shè)于步驟3得到的導(dǎo)線上，測量標(biāo)注未套設(shè)直流電纜接頭的導(dǎo)線距導(dǎo)線芯截面軸向距離為直流電纜接頭長度一半的位置；

5)將兩個(gè)導(dǎo)線的導(dǎo)線芯截面貼合，使用連接金具連接兩根導(dǎo)線的導(dǎo)線芯；

6)移動步驟4套設(shè)于導(dǎo)線上的直流電纜接頭至步驟4標(biāo)注位置。

填充環(huán)6頂部圓弧與高壓屏蔽層7端部圓弧光滑過渡成“S”形，采用兩段圓弧過渡連接，降低屏蔽層端部的電場強(qiáng)度；填充環(huán)6采用和高壓屏蔽層7相同材料。

經(jīng)有限元計(jì)算分析表明，高壓屏蔽層7端部表面最大計(jì)算電場強(qiáng)度模值為5.9kV/mm，應(yīng)力錐根部最大計(jì)算電場強(qiáng)度切向分量為6.8kV/mm，接頭絕緣層承受的最大計(jì)算電場強(qiáng)度為9kV/mm。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。