应力锥

高压特高压直流输电：远距离、大容量、高效率。 绝缘问题是核心问题之一：在某些绝缘设备或部件中，电场分布极不均匀，最大场强远远超出平均电场，例如高压电缆终端、绝缘子高压端、阀侧套管等。 高压电缆附件多层绝缘界面是典型的电场畸变区。 交流电缆应力锥结构并不能根本上解决电场均化问题，根源在于直流电场分布依赖于绝缘的电阻率。 不均匀电场加剧聚合物绝缘（硅橡胶、乙丙橡胶、聚乙烯、环氧树脂）6的老化过程导致绝缘过早失效。亟需合理改善电场分布，缓和局部高电场。 强电场加剧杂质电离、电极注入，导致电荷积聚。 非线性电导复合绝缘：当“三结合点”处电场应力集中时，电导“自适应”增大从而缓和电场分布。

该项目彻底解决了目前使用虎口夹钳进行振荡波局部放电试验，需拆、装电缆T型接头容易造成电缆应力锥位移、受损带来的局部放电导致电缆终端头绝缘击穿的问题，同时完全适用于电缆的各种连按方式，也彻底解决了测试困难，被测设备安全风险高和虎口夹钳的钳齿容易产生尖端放电带来电缆局部放电测试干扰量大，容易造成误判断的问题。成果进行电缆振荡波局部放电试验时不需要拆装电缆T型接头，弥补了电缆振荡波局部放电测试专用工具的空白，并且能够适应铜、铝排，不同尺寸铜鼻于，电缆T型头等不同连接形式的电缆终端，有效提高工作效率及工作质量，效果显著。

电缆终端是电缆的薄弱环节，其质量决定了电缆整体的安全运行。本文通过分析10kV电缆终端工作原理，并结合工作中许多案例，总结出一些10kV电缆终端制作与安装经验，为设备运行单位进行电缆终端制作、安装、试验提供经验，以提高电缆终端的可靠性。

本文提出一种运用在电力电缆的中断处恢复和延长连接电缆的新型无缝接续技术，即无界面等效连接电缆技术（以下简称“等效连接技术”），是一种与所连接电缆之间形成一致本征特性的无应力锥、无活动界面，按电缆原材料、主体结构与规格要求，采用挤包模注绝缘交联工艺，将高压屏蔽、绝缘与外屏蔽熔融结合，以连续、等效再生的一个新电缆等效连接结合体。此技术是一种完全不同于现有连接技术的创新，去除了应力锥，消除了活动界面及气隙，同时避免了因此带来的隐患。

随着柔性直流输电技术的发展，柔直电缆系统技术，尤其是高载流量（工作温度90℃）柔直电缆系统技术是整个电缆行业的热点研究方向。高载流量柔直电缆系统技术的突破面临3类问题：（1）现有商用柔直绝缘材料全部进口，工作温度为70℃，低于交流电缆系统的工作温度90℃，采用该绝缘材料制造的柔直电缆系统输送容量较小，难以满足电网建设中大容量输送的需求；（2）国内外关于工作温度90℃直流电缆本体及连接件（接头和终端）结构设计、直流电场下电缆和连接件的电场匹配等方面的基础理论研究较少且不深入；（3）直流裕度试验采用充油终端，成本高、装卸不方便、易污染环境。上述问题已经严重影响柔直输电系统的大容量要求和电缆产业国产化的健康持续发展。 本研究依托国家电网公司重大科技项目，立足基础理论创新，在国际上首次开发了工作温度90℃的±320kV柔直电缆绝缘材料及其电缆系统，具体创新技术包括：1、自主开发了工作温度90℃的±320kV柔直电缆绝缘料及其柔直电缆，并实现了国产化。①提出了添加纳米粒子以实现抑制电缆绝缘空间电荷积累的方法，通过调控电缆材料助剂的手段降低了绝缘材料的温度敏感性，提出了超净技术提高了绝缘材料击穿强度及电阻率，自主研发了工作温度90℃的±320kV柔直电缆绝缘料，并构建了电缆绝缘基料及柔直电缆绝缘料评价体系；②提出了柔直电缆绝缘厚度设计的最大场强法，巧妙设计了耐腐蚀的环保型柔直电缆结构，自主研制了高载流量±320kV柔直电缆样机研制，提升了柔直电缆载输送容量约20%。2、提出了电缆绝缘-连接件绝缘组成的双层绝缘介质直流电场分布理论，巧妙地设计了柔直电缆连接件应力锥曲线，在国内首次开发了低电阻率的柔直电缆连接件专用绝缘材料及其工作温度90℃的±320kV柔直电缆连接件，解决了柔直电缆与连接件绝缘电场不匹配而易于击穿的问题。3、提出了金属应力锥与绝缘气体进行绝缘配合的柔直电缆全干式裕度试验终端结构设计方案，研制了裕度试验终端样机，解决了直流电缆终端不能循环利用的问题，并防止了环境污染。 本项目获南瑞集团有限公司2020年度科技进步一等奖，发表论文8篇（其中Ei检索4篇），授权发明专利5项，实用新型专利3项。2019年10月，本项目通过中国电机工程学会鉴定，鉴定结论为：“90℃柔性直流电缆绝缘料及±320kV柔性直流电缆系统达到了国际领先水平”。此项成果已在江苏电力、中天科技、万马高分子等应用，未来在海上风电进网、海岛供电、城市输电增容等拥有良好的应用前景。

项目针对大型城市高压电网火灾感知和处置关键技术，在电缆隧道火灾模拟、智能识别、联动灭火及故障恢复等方面开展了系统研究，并取得创新成果，具体包括：提出高压电缆通道远程可控火源真实模拟方法，研制出整套电缆火灾模拟试验系统。构建多模型组合的实时视频流火情判别算法，研制电缆通道火灾识别告警模块与信息综合处理平台。提出高压电缆通道火灾网格化和差异化防护策略，研发国内首台基于临界态二氧化碳的高压电缆隧道应急消防车及快接式通道工井定向导流装置。提出采用金属应力锥配合油绝缘工艺的高压电缆接头快装技术，研发110（66）kV、220kV油浸式电缆快速恢复接头。