包括空間電荷捕獲層的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種包括至少一根用于傳輸DC電流的電纜(10a、10b、10c)的設(shè)備，所述電纜包括由至少一個(gè)第一半導(dǎo)體層(12c)環(huán)繞的細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體(11a、11b、11c)、環(huán)繞所述第一半導(dǎo)體層的電絕緣層(13a、13b、13c)，和環(huán)繞所述電絕緣層的第二半導(dǎo)體層(14a、14b、14c)，其特征在于，所述電纜(10a、10b、10c)還包括空間電荷捕獲層(15a、15b、15c)，所述層(15a、15b、15c)是通過(guò)包含至少一種有機(jī)聚合物和至少一種線性填料的聚合組合物獲得的，所述空間電荷捕獲層(15a、15b、15c)至少部分地替換所述電纜的第二半導(dǎo)體層(14a、14b、14c)，以便所述空間電荷捕獲層與所述電纜的電絕緣層(13a、13b、13c)形成物理接觸。
【專利說(shuō)明】包括空間電荷捕獲層的設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括電纜和/或電纜配件，以及空間電荷捕獲層(space chargetrapping layer)的設(shè)備。
[0002]本發(fā)明一般地但不排他地適用于電力電纜及其配件的領(lǐng)域，用于直流(DC)電流的傳輸。

【背景技術(shù)】
[0003]電力電纜通常是中壓(特別是從6到45-60千伏)或高壓(特別是高于60千伏，并且可能范圍高達(dá)800千伏)的電纜，其特別是用于DC電流(即DC電壓)傳輸。
[0004]中壓或高壓電力電纜通常包括細(xì)長(zhǎng)的中央電導(dǎo)體，以及連續(xù)地并且同軸地圍繞此電導(dǎo)體的第一半導(dǎo)體層(或內(nèi)部層)、電絕緣層、和第二半導(dǎo)體層(或外部層)。這些層基于一種或多種聚合物，并可以交聯(lián)或不交聯(lián)。
[0005]電力電纜配件的例子包括電力電纜接頭和端子，這些配件通常包括一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體元件。
[0006]由于在電場(chǎng)作用下的空間電荷或多種空間電荷的積累，在所述配件的半導(dǎo)體元件與此類型電纜的電絕緣層之間的電氣特性的不連續(xù)性可能會(huì)導(dǎo)致電場(chǎng)的局部增強(qiáng)。
[0007]由此，局域在配件與電纜之間的界面處的電場(chǎng)可能導(dǎo)致所討論的電纜和/或配件被擊穿，因此是電力傳輸網(wǎng)絡(luò)可靠性的相當(dāng)大的威脅，其有由停電造成的公知的經(jīng)濟(jì)后果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于減輕現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，特別是通過(guò)提供一種設(shè)備，其包括旨在與電纜配件關(guān)聯(lián)的電纜，或者包括旨在與電纜關(guān)聯(lián)的電纜配件，其允許空間電荷被捕獲，并由此顯著地限制或甚至避免在所述電纜與所述附件的界面之間的電擊穿。
[0009]本發(fā)明的第一個(gè)主題是包括至少一根電纜的設(shè)備，所述電纜包括由至少一個(gè)第一半導(dǎo)體層環(huán)繞的細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體、環(huán)繞所述第一半導(dǎo)體層的電絕緣層，和環(huán)繞所述電絕緣層的第二半導(dǎo)體層，其特征在于，所述電纜還包括空間電荷捕獲層，所述層由包含至少一種有機(jī)聚合物和至少一種線性填料的聚合組合物獲得，所述空間電荷捕獲層至少部分地替換所述電纜的第二半導(dǎo)體層，因此，空間電荷捕獲層與所述電纜的電絕緣層形成物理接觸。
[0010]更具體地，當(dāng)電纜與電纜配件關(guān)聯(lián)時(shí)，所述配件包括至少一個(gè)半導(dǎo)體元件，空間電荷捕獲層特別旨在至少部分地與所述配件的半導(dǎo)體元件形成物理接觸。
[0011]本發(fā)明的第二個(gè)主題是包括電纜配件的設(shè)備，所述配件包括至少一個(gè)半導(dǎo)體元件并且旨在與至少一根電纜關(guān)聯(lián)，所述電纜包括由至少一個(gè)第一半導(dǎo)體層環(huán)繞的細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體，以及環(huán)繞所述第一半導(dǎo)體層的電絕緣層，和環(huán)繞所述電絕緣層的第二半導(dǎo)體層，其特征在于，所述配件還包括空間電荷捕獲層，所述層是由包含至少一種有機(jī)聚合物和至少一種線性填料的聚合組合物獲得的，所述空間電荷捕獲層旨在至少部分地替換所述電纜的第二半導(dǎo)體層，因此，空間電荷捕獲層可能與所述電纜的電絕緣層形成物理接觸。
[0012]更具體地，空間電荷捕獲層可以至少部分地與所述配件的半導(dǎo)體元件形成物理接觸。
[0013]本發(fā)明的第三個(gè)主題是一種設(shè)備，其包括:
[0014]-至少一根電纜，其包括由至少一個(gè)第一半導(dǎo)體層環(huán)繞的細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體、環(huán)繞所述第一半導(dǎo)體層的電絕緣層，和環(huán)繞所述電絕緣層的第二半導(dǎo)體層；和
[0015]-電纜配件，其包括至少一個(gè)半導(dǎo)體元件，所述電纜與所述配件關(guān)聯(lián)，
[0016]其特征在于，所述設(shè)備還包括空間電荷捕獲層，其定位在所述電纜的電絕緣層與所述配件的半導(dǎo)體元件之間，所述空間電荷捕獲層是由包含至少一種有機(jī)聚合物和至少一種線性填料的聚合組合物獲得的。
[0017]優(yōu)選地，所述空間電荷捕獲層至少部分地替換電纜的第二半導(dǎo)體層，使得所述空間電荷捕獲層至少部分地與所述電纜的電絕緣層形成物理接觸，和/或至少部分地與所述配件的半導(dǎo)體元件形成物理接觸。
[0018]本發(fā)明的第四個(gè)主題是包含至少一根電纜的設(shè)備，所述電纜包括由至少一個(gè)第一半導(dǎo)體層環(huán)繞的細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體，以及環(huán)繞所述第一半導(dǎo)體層的電絕緣層，和環(huán)繞所述電絕緣層的第二半導(dǎo)體層，其特征在于，所述配件還包括空間電荷捕獲層，所述空間電荷捕獲層是由包含至少一種有機(jī)聚合物和至少一種線性填料的聚合組合物獲得的。
[0019]此空間電荷捕獲層優(yōu)選地在電纜的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸，并且特別地是超出電纜長(zhǎng)度的層。
[0020]更加具體地，所述空間電荷捕獲層旨在與電絕緣層并且與第二半導(dǎo)體層形成物理接觸。
[0021]在一個(gè)具體實(shí)施例中，當(dāng)電纜與電纜配件關(guān)聯(lián)時(shí)，所述配件包括至少一個(gè)半導(dǎo)體元件，所述空間電荷捕獲層旨在與所述配件的半導(dǎo)體元件形成物理接觸。
[0022]要做到這一點(diǎn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將有可能簡(jiǎn)單地剝開(kāi)電纜的一部分，并且特別是，為了到達(dá)空間電荷捕獲層而去除第二半導(dǎo)體層的一部分。
[0023]本發(fā)明的第四主題的電纜可以在形成本發(fā)明的第一、第二和/或第三主題的設(shè)備中使用。
[0024]在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，空間電荷捕獲層旨在被定位于所述電纜的電絕緣層與電纜配件的半導(dǎo)體元件之間，所述電纜在其操作構(gòu)造中關(guān)聯(lián)與所述電纜配件。換句話說(shuō)，在本發(fā)明的設(shè)備的操作構(gòu)造中，所述電纜的電絕緣層不與電纜配件中的半導(dǎo)體元件形成物理接觸。
[0025]在本發(fā)明中，所述空間電荷捕獲層防止電纜的電絕緣層與所述配件的半導(dǎo)體元件形成物理接觸。
[0026]優(yōu)選地，所述空間電荷捕獲層防止電纜的電絕緣層與所述配件的那些所有半導(dǎo)體構(gòu)成元件形成物理接觸，如果所述空間電荷捕獲層不存在，所述電絕緣層將易于與所述半導(dǎo)體元件形成物理接觸。
[0027]本發(fā)明有利地能夠顯著地限制或者甚至防止電擊穿，其在電纜與關(guān)聯(lián)于所述電纜的配件之間的界面處是易于引發(fā)的，特別是當(dāng)所述電纜被用于DC電流的傳輸時(shí)。
[0028]表述“空間電荷捕獲層”應(yīng)理解為是指包括大量陷阱(trap)的層。在本發(fā)明中，這些陷阱(如在半導(dǎo)體材料的語(yǔ)境中所理解的)具有位于價(jià)帶與導(dǎo)帶之間的能級(jí)。它們?cè)试S存在于所述材料中的電荷載流子被捕獲，并且可以通常是在導(dǎo)帶0.4eV(電子伏特)以下。
[0029]表述“線性填料”應(yīng)理解為是指其在DC電壓下的電阻率基本上獨(dú)立于施加的電場(chǎng)的填料。
[0030]術(shù)語(yǔ)“半導(dǎo)體”是指根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEC60840測(cè)量，優(yōu)選地在20°C最多具有1000 Ω.m(歐姆-米)的電阻率的，并且優(yōu)選地在20°C最少具有0.5 Ω.m的電阻率的層或元件。
[0031]表述“電絕緣”應(yīng)理解為指其電導(dǎo)率可優(yōu)選地為在25°C最多IX 10_9S/m(西門子每米)的層或元件。
[0032]當(dāng)在元件A與B之間有直接接觸，沒(méi)有中間元件被插入在所述元件A與B之間時(shí)，元件A和元件B被說(shuō)成形成“物理接觸”。
[0033]當(dāng)電纜被說(shuō)成關(guān)聯(lián)于或旨在關(guān)聯(lián)于電纜配件時(shí)，或電纜配件被說(shuō)成關(guān)聯(lián)于或旨在關(guān)聯(lián)于電纜時(shí)，其更具體地指所述電纜的至少一個(gè)端部關(guān)聯(lián)于或旨在關(guān)聯(lián)于所述配件。
[0034]當(dāng)所述設(shè)備包括多根電纜時(shí)，每根所述電纜包括關(guān)聯(lián)于或旨在關(guān)聯(lián)于所述配件的端部。
[0035]優(yōu)選地，所述空間電荷捕獲層未電連接到所述電纜的最高電勢(shì)，例如所述電纜的電導(dǎo)體。由此，它特別地不旨在控制電場(chǎng)。
[0036]本發(fā)明的線性填料可以是有利地具有至少比有機(jī)聚合物(多種有機(jī)聚合物)的介電常數(shù)更高的介電常數(shù)ε的一種材料，并且所述材料優(yōu)選地具有比有機(jī)聚合物(多種有機(jī)聚合物)的介電常數(shù)至少高兩倍的介電常數(shù)ε。
[0037]具體地，有機(jī)聚合物的介電常數(shù)的值與線性填料的介電常數(shù)的值之間的差越大，對(duì)空間電荷的捕獲會(huì)更好。
[0038]介電常數(shù)ε相對(duì)于真空的介電常數(shù)定義，并且通常通過(guò)方法ASTM D150測(cè)定。
[0039]根據(jù)本發(fā)明，線性填料優(yōu)選地是不很吸濕或根本不吸濕的填料，或換句話說(shuō)，它可以是吸收(或?qū)嶋H上吸收)很少的水分或根本不吸收水分的填料。由此，線性填充物的吸濕性可以是最小化的。
[0040]根據(jù)第一特定實(shí)施例，所述線性填料可包括納米顆粒。
[0041]作為線性填料，納米顆粒的存在有利地允許聚合組合物中填料本身之間的聚集作用被顯著地限制，或者甚至被避免。
[0042]術(shù)語(yǔ)“納米顆粒”應(yīng)理解為指其至少一個(gè)尺寸是納米級(jí)大小的填料，并且優(yōu)選地指其至少一個(gè)尺寸最多是100納米的填料。
[0043]線性填料可以是基本上非球形的填料，諸如可以用掃描電子顯微鏡觀察到的，以便具有盡可能大的比表面積。作為示例，線性填料可以是碳黑，并且優(yōu)選地是非球形的碳黑(即稱作“爐”黑的碳黑)。碳黑特別具有所述的各種性能，即它不是非常吸濕的，它在尺寸上可以是納米級(jí)的并且它可能是非球形的。
[0044]根據(jù)第二特定實(shí)施例，有機(jī)聚合物和線性填料可以形成官能化有機(jī)聚合物。
[0045]替代由有機(jī)聚合物和線性填料形成的化合物，所述官能化有機(jī)聚合物包括高分子鏈和至少一個(gè)官能團(tuán)，以使該聚合物的高分子鏈作為有機(jī)聚合物使用，而所述官能團(tuán)作為線性填料使用。
[0046]由此，所述官能團(tuán)的介電常數(shù)ε至少比官能化聚合物的高分子鏈的介電常數(shù)更高，并且優(yōu)選地所述官能團(tuán)的介電常數(shù)ε比官能化聚合物的高分子鏈的介電常數(shù)至少高兩倍。
[0047]作為示例，替代有機(jī)聚合物和線性填料，所述官能化有機(jī)聚合物可以是乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物(EVA)，或者是乙烯和丙烯酸丁酯的共聚物(EBA)。在EVA中，乙烯基乙酸酯官能扮演線性填料的角色，而在EBA中，丙烯酸丁酯官能扮演線性填料的角色。
[0048]根據(jù)第三特定實(shí)施例，線性填料可以包括與本發(fā)明的聚合組合物的有機(jī)聚合物不同的聚合物。因此，所述組合物包括所述有機(jī)聚合物和另一種作為線性填料的聚合物。
[0049]作為示例，所述線性填料可以是氫化丁腈橡膠(HNBR)。
[0050]因?yàn)樗鼈冿@著地限制，甚至防止，離子雜質(zhì)在空間電荷捕獲層中的存在，第一和第二特定實(shí)施例是特別有利的。由此，一旦所述設(shè)備處于其操作構(gòu)造中，電擊穿的問(wèn)題被以最佳的方式限制。
[0051]根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEC60840測(cè)量，空間電荷捕獲層在20°C可有利地具有至少113 Ω.m的電阻率，并且優(yōu)選地在20°C具有至少118 Ω.m的電阻率。
[0052]聚合組合物按重量計(jì)可以包含至多10%的線性填料，優(yōu)選地按重量計(jì)包含至多2%的線性填料，并且特別優(yōu)選地按重量計(jì)包含至多I %的線性填料。
[0053]空間電荷捕獲層為它的部分(for its part)可以具有與電纜的電絕緣層相同的聚合物性質(zhì)，以使得能夠保證所述空間電荷捕獲層與電纜的電絕緣層之間的最佳粘合。
[0054]空間電荷捕獲層的聚合物性質(zhì)更具體地是由組成聚合組合物的有機(jī)聚合物(多種有機(jī)聚合物)限定的，所述有機(jī)聚合物允許獲得空間電荷捕獲層。
[0055]作為示例，所述空間電荷捕獲層可以是(未交聯(lián))的熱塑性層、(交聯(lián)的)熱固性層、或彈性體層。它也可以是極性的或非極性的。
[0056]由此，它的聚合物性質(zhì)可以有利地依賴于電纜的電絕緣層的聚合物性質(zhì)而選擇，即:當(dāng)電纜的電絕緣層是熱塑性層時(shí)，所述空間電荷捕獲層為熱塑性層；當(dāng)它是熱固性層時(shí)，所述空間電荷捕獲層為熱固性層；而當(dāng)它是彈性體層時(shí)，所述空間電荷捕獲層是彈性體層。
[0057]在本發(fā)明中，有機(jī)聚合物可以優(yōu)選地是烯烴類均聚物或共聚物類型的聚烯烴。
[0058]取決于電纜的電絕緣層的聚合物性質(zhì)，將優(yōu)選地使用乙烯聚合物(乙烯均聚物或共聚物)或丙烯聚合物(丙烯均聚物或共聚物)。
[0059]作為乙烯聚合物的例子，可以提及線性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物(EVA)、乙烯和丙烯酸丁酯的共聚物(EBA)，丙烯酸甲酯(EMA)和丙烯酸乙酯(EEA)、乙烯和α-烯烴的共聚物、聚丁烯共聚物(PEB)，乙烯和丙烯的共聚物(EPR)，諸如乙烯丙烯二烯的三元共聚物(EPDM)的例子，以及它們的共混物。
[0060]本發(fā)明的聚合組合物對(duì)組合物中100份重量的聚合物(多種聚合物)可以包括多于50.0份重量的有機(jī)聚合物，優(yōu)選地對(duì)所述組合物中100份重量的聚合物(多種聚合物)包括至少70.0份重量的有機(jī)聚合物,特別優(yōu)選地對(duì)所述組合物中100份重量的聚合物(多種聚合物)包括至少90.0份重量的有機(jī)聚合物。
[0061]特別有利的是，所述聚合組合物的組分聚合物(多種組分聚合物)僅是一種或多種有機(jī)聚合物，并且優(yōu)選地僅是一種或多種聚烯烴。
[0062]根據(jù)本發(fā)明的聚合組合物還可以包括至少一種保護(hù)劑，諸如抗氧化劑。
[0063]那些本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它添加劑和/或其它填料也可以被添加到本發(fā)明的聚合組合物中，諸如防焦劑；便利于處理的制劑，諸如潤(rùn)滑劑或蠟類；增容劑；和/或偶聯(lián)劑。
[0064]本發(fā)明的聚合組合物可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)而交聯(lián)。例如，聚合組合物將有可能進(jìn)一步包括諸如自由基發(fā)生器(generator of free radicals)的交聯(lián)劑,例如有機(jī)過(guò)氧化物。
[0065]當(dāng)使用有機(jī)過(guò)氧化物時(shí)，在所述線性填料存在的情況下，允許所述有機(jī)過(guò)氧化物的功效增加的試劑被優(yōu)選地加入到所述聚合組合物。這樣的試劑對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的，并且它可以是例如氰尿酸三烯丙酯的問(wèn)題。
[0066]在本發(fā)明的電纜的一個(gè)特定實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體層、電絕緣層和第二半導(dǎo)體層形成三層絕緣。換句話說(shuō)，電絕緣層與所述第一半導(dǎo)體層形成直接物理接觸，而第二半導(dǎo)體層與所述電絕緣層形成直接物理接觸。
[0067]本發(fā)明的電纜可以包括環(huán)繞所述第二半導(dǎo)體層的其他元件，這些其他元件對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的。
[0068]本發(fā)明的電纜配件更特別地環(huán)繞所述電纜的至少一個(gè)所述端部，所述端部關(guān)聯(lián)與所述配件，或其旨在關(guān)聯(lián)與所述配件。
[0069]當(dāng)所述設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)電纜時(shí)，每個(gè)所述電纜包括關(guān)聯(lián)與或旨在關(guān)聯(lián)與所述配件的端部。由此，所述電纜配件特別地環(huán)繞每個(gè)所述電纜的所述端部。
[0070]作為示例，本發(fā)明的電纜配件可以是接頭或端子，這兩種類型的配件對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的。
[0071]電纜接頭允許兩個(gè)電纜被連接在一起，所述接頭環(huán)繞這兩個(gè)電纜。更具體地，每個(gè)電纜旨在被連接的端部位于所述接頭之內(nèi)。
[0072]在每個(gè)電纜的所述端部，從所述第一半導(dǎo)體層、電絕緣層和第二半導(dǎo)體層之中，所述電纜的第二半導(dǎo)體層被至少部分地剝離，使得至少部分地位于接頭內(nèi)的所述電絕緣層沒(méi)有被電纜的第二半導(dǎo)體層覆蓋。
[0073]所述連接處包括環(huán)繞每根電纜旨在被連接的端部的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體元件。當(dāng)所述設(shè)備在電壓下時(shí)，這個(gè)或這些半導(dǎo)體元件公知用于控制電場(chǎng)的幾何形狀。
[0074]電纜端子環(huán)繞電纜。更具體地，電纜的端部位于在所述端子之內(nèi)。
[0075]在電纜的所述端部，從所述第一半導(dǎo)體層、電絕緣層和第二半導(dǎo)體層之中，所述電纜的第二半導(dǎo)體層被至少部分地剝離，使得至少部分地位于端子內(nèi)的所述電絕緣層沒(méi)有被電纜的第二半導(dǎo)體層覆蓋。
[0076]所述端子包括環(huán)繞電纜的半導(dǎo)體元件。當(dāng)所述設(shè)備在電壓下時(shí)，此半導(dǎo)體元件公知用于控制電場(chǎng)的幾何形狀。
[0077]在本發(fā)明的一個(gè)特別參照本發(fā)明的第一、第二和/或第三主題的特定實(shí)施例中，空間電荷捕獲層環(huán)繞所述電纜的電絕緣層。它優(yōu)選地采用至少部分地繞電纜的電絕緣層卷繞的層的形式。此卷繞層可以具有覆蓋所述電纜的第二半導(dǎo)體層的部分，或由所述電纜的第二半導(dǎo)體層覆蓋的部分。
[0078]在另一個(gè)特定實(shí)施例中，空間電荷捕獲層也可以被定位在配件上。它可以在用來(lái)模制所述配件的模制設(shè)備的內(nèi)部心軸上制備。然后，通常模制在所述心軸上的配件由此被修改。最后，所述心軸被除去。
[0079]根據(jù)本發(fā)明，與電纜的電絕緣層形成物理接觸的空間電荷捕獲層的厚度在所述設(shè)備的長(zhǎng)度上可以是基本恒定的。作為示例，它可以具有至少為0.5mm的厚度。
[0080]更具體地，當(dāng)捕獲層包括還至少部分地覆蓋電纜的第二半導(dǎo)體層的一個(gè)或多個(gè)部分時(shí)，所述部分可具有比與電纜的電絕緣層形成物理接觸的空間電荷捕獲層的厚度低的厚度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0081]考慮下列例子并且參照附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯的，所述例子和附圖作為完全非限制性的示例而給出。
[0082]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的示意圖，其包括以縱截面的形式的接頭，這個(gè)接頭環(huán)繞兩根電纜的端部。
[0083]圖2a示出根據(jù)本發(fā)明的第一變型例的設(shè)備的示意圖，其包括以縱截面形式的端子，這個(gè)端子環(huán)繞單根電纜的端部。
[0084]圖2b示出根據(jù)本發(fā)明的第二變型例的設(shè)備的示意圖，其包括以縱截面形式的端子，這個(gè)端子環(huán)繞單根電纜的端部。
[0085]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的示意圖，其包括有空間電荷捕獲層的電纜，該空間電荷捕獲層在所述電纜的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。
[0086]為清楚起見(jiàn)，相同的元件已經(jīng)以相同的參考標(biāo)號(hào)指定。同樣地，只有對(duì)本發(fā)明的理解所必需的元件已經(jīng)被示意性并且未按比例地示出。

【具體實(shí)施方式】
[0087]圖1示出了裝置101，其包括:
[0088]-第一電纜10a，其包括由第一半導(dǎo)體層(未示出)環(huán)繞的電導(dǎo)體11a、環(huán)繞所述第一半導(dǎo)體層的電絕緣層13a，和環(huán)繞所述電絕緣層的第二半導(dǎo)體層14a ;和
[0089]-第二電纜10b，其包括至少由一個(gè)第一半導(dǎo)體層(未示出)環(huán)繞的電導(dǎo)體11b，環(huán)繞所述第一半導(dǎo)體層的電絕緣層13b，和環(huán)繞所述電絕緣層的第二半導(dǎo)體層14b。
[0090]此設(shè)備101還包括環(huán)繞所述電纜1a和1b的接頭20。更具體地，所述電纜1a和1b分別地包括旨在由接頭20環(huán)繞的端部10’a和10’b。
[0091]接頭20的主體包括第一半導(dǎo)體元件21和第二半導(dǎo)體元件22,所述元件由電絕緣元件23分離，所述半導(dǎo)體元件21、22和所述電絕緣元件23環(huán)繞電纜1a和1b的端部10’ a和 10，b。
[0092]此接頭20允許第一電纜1a被電連接到第二電纜10b，特別是依靠電連接器24。
[0093]在每根電纜10a、10b的所述端部10’a、10’b處，第二半導(dǎo)體層14a、14b被至少部分地剝離，以使至少部分地位于接頭20內(nèi)的電絕緣層13a、13b未被電纜的第二半導(dǎo)體層14a、14b 覆蓋。
[0094]至少部分地替換所述電纜的第二半導(dǎo)體層14a，第一電纜的端部10’a還包括根據(jù)本發(fā)明的卷繞空間電荷捕獲層15a(在圖1中以縱向橫截面示出)，并且其環(huán)繞電絕緣層13a，從而使空間電荷捕獲層15a與所述電纜的電絕緣層13a形成物理接觸，并與接頭20的半導(dǎo)體元件21和22形成物理接觸。所述空間電荷捕獲層15a還與配件的所述電絕緣層23形成物理接觸。
[0095]至少部分地替換所述電纜的第二半導(dǎo)體層14b，第二電纜的端部10’ b還包括根據(jù)本發(fā)明的卷繞空間電荷捕獲層15b(在圖1中以縱向橫截面示出)，并且其環(huán)繞電絕緣層13b，從而使空間電荷捕獲層15b與所述電纜的電絕緣層13b形成物理接觸，并與接頭20的半導(dǎo)體元件21和22形成物理接觸。所述空間電荷捕獲層15b還與配件的所述電絕緣元件23形成物理接觸。
[0096]所述層15a、15a還至少部分地覆蓋所述第二半導(dǎo)體層14a、14b。
[0097]圖2a示出了包括單個(gè)電纜1c的設(shè)備102，所述電纜包括由第一半導(dǎo)體層12c環(huán)繞的電導(dǎo)體11c，和環(huán)繞所述第一半導(dǎo)體層的電絕緣層13c，以及環(huán)繞所述電絕緣層的第二半導(dǎo)體層14c。
[0098]此設(shè)備102還包括環(huán)繞所述電纜1c的端子30。更具體地，電纜1c包括旨在由端子30環(huán)繞的端部10’C。
[0099]端子30的主體包括半導(dǎo)體元件31和電絕緣元件32，所述半導(dǎo)體元件31和所述電絕緣元件32環(huán)繞電纜1c的端部10’ C。
[0100]在電纜1c的所述端部10’ c處，第二半導(dǎo)體層14c被至少部分地剝離，使得至少部分地定位在端子30內(nèi)部的電絕緣層13c未被所述電纜的第二半導(dǎo)體層14c覆蓋。
[0101]至少部分地替換所述電纜的第二半導(dǎo)體層14c，所述電纜的端部10’ c還包括根據(jù)本發(fā)明的卷繞空間電荷捕獲層15c(在圖2中以縱向橫截面示出)，并且其環(huán)繞電絕緣層13c，從而使空間電荷捕獲層15c與所述電纜的電絕緣層13c形成物理接觸，并與端子30的半導(dǎo)體元件31形成物理接觸。所述空間電荷捕獲層15a還與所述電絕緣元件32形成物理接觸，并且可以延伸超出該電絕緣元件32。
[0102]所述層15c還至少部分地覆蓋所述第二半導(dǎo)體層14c。
[0103]圖2b示出了設(shè)備102，除了空間電荷捕獲層15c的位置是不同的之外，其與在圖2a中示出的設(shè)備是相同的。具體地，所述層15c不覆蓋第二半導(dǎo)體層14c，而是部分地被第二半導(dǎo)體層14c覆蓋。因此，它被部分地定位在電絕緣層13c與第二半導(dǎo)體層14c之間。
[0104]在圖l、2a和2b中，不同的空間電荷捕獲層15a、15b、15c分別地定位在電纜的電絕緣層13a、13b、13c與電纜配件的半導(dǎo)體元件22、31之間，所述配件與電纜關(guān)聯(lián)。
[0105]圖3示出了包括電纜1d的設(shè)備。此電纜包括細(xì)長(zhǎng)中央電導(dǎo)體lld，其被第一半導(dǎo)體層、電絕緣層、空間電荷捕獲層和第二半導(dǎo)體層連續(xù)地并且同軸地環(huán)繞，根據(jù)本發(fā)明的空間電荷捕獲層由在電纜的整個(gè)長(zhǎng)度上擠壓的層組成。所述空間電荷捕獲層與電絕緣層和第二半導(dǎo)體層形成物理接觸。
[0106]這種電纜的四個(gè)層是利用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)擠壓的。
[0107]作為示例，如果電纜10a、10b、10c和1d的電絕緣層是基于低密度聚乙烯的交聯(lián)聚合物層，空間電荷捕獲層15a、15b、15c和15d由聚合組合物獲得，所述聚合組合物其包括:
[0108]-97%重量的有機(jī)聚合物，即由INEOS根據(jù)參考文獻(xiàn)BPD2000出售的低密度乙烯聚合物(LDPE)，其具有等于2.3的介電常數(shù)ε ；
[0109]-1%重量的線性填料，即由CABOT根據(jù)參考文獻(xiàn)VULCAN XC72出售的非球形炭黑，其具有等于15的介電常數(shù)ε ；
[0110]-1%重量的有機(jī)過(guò)氧化物；
[0111]-0.8%重量的氰尿酸三烯丙酯；和
[0112]-0.2%重量的抗氧化劑。
[0113]對(duì)于圖1、2a和2b中的設(shè)備，這種聚合組合物的Imm厚的條帶是使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)擠壓的。一旦所述電纜的至少一個(gè)旨在與配件關(guān)聯(lián)的端部已被剝開(kāi)(參見(jiàn)，第二半導(dǎo)體層被部分地剝離以便到達(dá)電絕緣層)，所述條帶圍繞電纜的電絕緣層卷繞，使得電纜的電絕緣層不能與配件的半導(dǎo)體元件(多個(gè)半導(dǎo)體元件)形成物理接觸，所述電纜的端部旨在被定位于所述配件中。它然后被使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)熱交聯(lián)。由此形成的電纜的端部被定位在所討論的配件之內(nèi)。
[0114]對(duì)于在圖3中的設(shè)備，此聚合組合物以約Imm的厚度被圍繞電絕緣層擠出，以便在電纜的整個(gè)長(zhǎng)度上形成空間電荷捕獲層。電纜的第二半導(dǎo)體層然后被圍繞此空間電荷捕獲層擠出。使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)，所述空間電荷捕獲層可以在第二半導(dǎo)體層被擠出之前或之后被熱交聯(lián)。在一個(gè)變型實(shí)施例中，電纜的四個(gè)構(gòu)成層中的至少兩個(gè)可圍繞電纜的電導(dǎo)體共同擠出。
[0115]所述第二半導(dǎo)體層和空間電荷捕獲層分別在電纜端部中的一個(gè)處被部分地剝離，以便允許所述電纜被定位在所討論的配件之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種包括至少一根用于DC電流傳輸?shù)碾娎|(10a、10b、10c)的設(shè)備，所述電纜包括由至少一個(gè)第一半導(dǎo)體層(12c)環(huán)繞的細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體(lla、llb、llc)、環(huán)繞所述第一半導(dǎo)體層的電絕緣層(13a、13b、13c)，和環(huán)繞所述電絕緣層的第二半導(dǎo)體層(14a、14b、14c)，其特征在于，所述電纜(1aUObUOc)還包括空間電荷捕獲層(15a、15b、15c)，所述層(15a、15b、15c)是通過(guò)包含至少一種有機(jī)聚合物和至少一種線性填料的聚合組合物獲得的，所述空間電荷捕獲層(15a、15b、15c)至少部分地替換所述電纜的第二半導(dǎo)體層(14a、14b、14c)，以便空間電荷捕獲層與所述電纜的電絕緣層(13a、13b、13c)形成物理接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述電纜與電纜配件關(guān)聯(lián)時(shí)，所述配件包括至少一個(gè)半導(dǎo)體元件(21、22、31)，所述空間電荷捕獲層(15a、15b、15c)旨在至少部分地與所述配件的半導(dǎo)體元件形成物理接觸。
3.一種包括用于電纜的配件的設(shè)備(20、30)，所述電纜用于DC電流的傳輸，所述配件包括至少一個(gè)半導(dǎo)體元件(21、22、31)并且其旨在關(guān)聯(lián)于至少一根電纜(10a、10b、10c)，所述電纜包括由至少一個(gè)第一半導(dǎo)體層(12c)環(huán)繞的電導(dǎo)體(lla、llb、llc)，以及環(huán)繞所述第一半導(dǎo)體層的電絕緣層(13a、13b、13c)，和環(huán)繞所述電絕緣層的第二半導(dǎo)體層(14a、14b、14c)，其特征在于，所述配件(20、30)還包括空間電荷捕獲層(15a、15b、15c)，所述層(15a、15b、15c)是由包括至少一種有機(jī)聚合物和至少一種線性填充物的聚合組合物獲得的，所述空間電荷捕獲層(15a、15b、15c)旨在至少部分地替換所述電纜的第二半導(dǎo)體層(14a、14b、14c)，以便所述空間電荷捕獲層與所述電纜的電絕緣層(13a、13b、13c)能夠形成物理接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述空間電荷捕獲層(15a、15b、15c)至少部分地與所述配件的半導(dǎo)體元件(21、22、31)形成物理接觸。
5.一種包括至少一根用于DC電流傳輸?shù)碾娎|(1d)的設(shè)備，所述電纜包括由至少一個(gè)第一半導(dǎo)體層(12d)環(huán)繞的細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體(Ild)，以及環(huán)繞所述第一半導(dǎo)體層的電絕緣層(13d)，和環(huán)繞所述電絕緣層的第二半導(dǎo)體層(14d)，其特征在于，所述電纜(1d)還包括環(huán)繞所述電絕緣層(13d)的空間電荷捕獲層(15d)，并且其被所述第二半導(dǎo)體層(14d)環(huán)繞。所述空間電荷捕獲層是由包含至少一種有機(jī)聚合物和至少一種線性填充物的聚合組合物獲得的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述空間電荷捕獲層(15d)在所述電纜(1d)的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備，其特征在于，所述空間電荷捕獲層(15d)旨在與電絕緣層(13d)并且與第二半導(dǎo)體層(14d)形成物理接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述電纜與電纜配件關(guān)聯(lián)時(shí)，所述配件包括至少一個(gè)半導(dǎo)體元件，所述空間電荷捕獲層旨在至少部分地與所述配件的半導(dǎo)體元件形成物理接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至4和8的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述空間電荷捕獲層旨在被定位于所述電纜的電絕緣層與所述電纜配件的半導(dǎo)體元件之間。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述線性填料是具有至少比所述聚合組合物的有機(jī)聚合物的介電常數(shù)更高的介電常數(shù)ε的材料。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述線性填料是具有比所述聚合組合物的有機(jī)聚合物的介電常數(shù)至少高兩倍的介電常數(shù)ε的材料。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述線性填料是吸濕性填料。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述線性填料包括納米顆粒。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述線性填料是碳黑。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述線性填料包括不同于所述有機(jī)聚合物的聚合物。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述有機(jī)聚合物和所述線性填料形成官能化有機(jī)聚合物。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述空間電荷捕獲層在20°C具有至少113 Ω.πι的電阻率，并且優(yōu)選地在20°C具有至少1018Ω.πι的電阻率。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述聚合組合物按重量計(jì)包括至多10%的線性填料。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述空間電荷捕獲層具有與所述電纜的電絕緣層的聚合性質(zhì)相同的聚合性質(zhì)。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述空間電荷捕獲層具有至少0.5mm的厚度。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述電纜配件環(huán)繞所述電纜的一個(gè)端部。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述電纜配件是接頭(20)或端子(30)。
【文檔編號(hào)】H02G15/184GK104350655SQ201380029328
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月8日
【發(fā)明者】J-M.索格雷恩, P.米雷博 申請(qǐng)人:尼克桑斯公司