高压直流电缆附件用绝缘材料制造技术

技术编号:12810900 阅读:141 留言:0更新日期:2016-02-05 09:57
本发明专利技术公开了高压直流电缆附件用绝缘材料,包括硅橡胶和填充在所述硅橡胶中的配合材料、增强材料和操作油;各组分的质量百分比为:硅橡胶占55~65%,配合材料占10~20%,增强材料占25~30%,操作油占5~10%。通过纳米改性手段调控绝缘材料的电导率,使复合绝缘结构中不同材料的电导率达到最佳匹配状态,并降低温度所引起不同材料电阻率变化的差异,实现电场的自动均化,避免电场畸变导致的绝缘击穿问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及高压输电线材料领域,尤其设及高压直流电缆附件用绝缘材料
技术介绍
高压直流输电具有线路损耗小、传输容量大、运行稳定性高等优点,主要用于远距 离大容量输电、远距离海底电缆或大城市地下电缆送电、配电网络等方面,目前越来越受国 内重视。但相比于较成熟的高压交流输电,高压直流输电的应用受电缆附件技术发展水平 限制。 传统的电缆附件在交流电场下,其电场分布主要取决于绝缘介质的介电常数,而 介电常数随溫度、电场W及频率变化很小,但是在直流电场下,其电场分布主要取决于绝缘 介质的电导率,且电导率随溫度、电场的变化非常明显,有时能达几个数量级的差异,导致 电缆附件的电场分布显著改变,使绝缘层外径处的电场强度大大超过设计允许的正常工作 场强,导致电缆和应力锥在使用过程中被击穿。所W在高压直流输电过程中,如何将直流电 缆附件绝缘材料电导率控制在一个合理的范围对直流电缆附件的运行至关重要。 高压直流电缆附件是高压直流输电过程中不可或缺的关键元件,其技术发展水平 直接影响高压直流输电的安全和稳定性。然而,高压直流输电一直未得到推广使用,运是因 为在直流电压下,直流电缆附件的电场问题比较复杂,电缆绝缘层中极易积累空间电荷,导 致绝缘层局部电场崎变,达到正常工作场强的7~8倍,可能导致绝缘的击穿。很多附件厂 商受制于材料配方、场强分析、试验设备等多种因素影响,未能研发出优良的高压直流电缆 附件。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高压直流电缆附件用绝缘材料,使复合绝缘结构中不同 材料的电导率达到最佳匹配状态,W降低溫度所引起不同材料电阻率变化的差异,实现电 场的自动均化。 本专利技术的技术方案是高压直流电缆附件用绝缘材料,包括娃橡胶和填充在所述娃 橡胶中的配合材料、增强材料和操作油;各组分的质量百分比为:娃橡胶占55~65%,配合材 料占10~15%,增强材料占20~30%,操作油占5~10%。通过纳米改性手段调控绝缘材料的电 导率,使复合绝缘结构中不同材料的电导率达到最佳匹配状态,并降低溫度所引起不同材 料电阻率变化的差异,实现电场的自动均化,解决电场崎变问题导致的绝缘击穿问题。本说 明书中的TAIC是指S締丙基异氯脈酸醋,本说明书中的TAC是指S聚氯酸S締丙醋。 进一步地,所述娃橡胶的分子量为40~60万。[000引进一步地,在150°C、3小时条件下,所述娃橡胶的挥发质量百分占比《2. 5,乙締 基的摩尔百分比为0. 13~0. 22。 进一步地,配合材料为硫化促进剂和硫化剂中至少一种。 进一步地,增强材料包括普通增强材料和无机纳米材料。 进一步地,普通增强材料选取白炭黑或炭黑。 进一步地,无机纳米材料选择纳米碳化娃、纳米石墨、纳米氧化儀和纳米氧化娃中 至少一种。 进一步地,操作油为环烷基油,该环烷基油的相对密度为0. 7~1. 0,分子量为 550~750,粘度比重常数为0.75~0.85。 进一步地,所述硫化促进剂为TAIC、TAC的至少一种。 进一步地,硫化剂为有机过氧化物。 所述高压直流电缆附件用绝缘材料的制备方法,包括如下步骤: 51、 按照质量比重,选择:娃橡胶55~65%,增强材料20~30%,操作油5~10%放入混料罐, 并采用共混法在密炼机中混炼成纳米娃橡胶母胶,密炼机混炼要求溫度不高于45°C,转速 不低于80rad/m; 52、 混炼后的纳米娃橡胶母胶停放,停放时间不少于24小时。然后在室溫下进行返炼, 要求室溫不高于35°C。返炼采用开炼机,需通循环水冷却,避免发生先期硫化,待胶料变软, 表面光滑平整后即可; 53、 开炼完成后加入配合材料10~15% (硫化剂5~10%的硫化促进剂和3~8%的硫化 剂)进行硫化操作,在硫化机的模具中硫化得到硫化后的高压直流电缆附件用复合娃橡胶 材料,要求硫化机的溫度150°C~180°C,硫化时间不少于15分钟,硫化期间模具腔压力为 5~IOM化。 有益效果:本专利对已成熟用于高压交流输电用的娃橡胶进行材料改性,利用纳米碳 化娃、纳米石墨、纳米氧化儀和纳米氧化娃运些无机纳米材料良好的电学性能配备出绝缘 娃橡胶,在保持娃橡胶良好的耐热性、电绝缘性、表面憎水性、抗污染特性及抗漏电起痕性 特点的前提下,同样满足了在高压直流输电工况下的电导率呈良好的线性变化,实现电场 均化,避免电场崎变导致的绝缘击穿问题。 根据本专利所述的材料配方制备的产品目前分别在在30°~80°工况下进行 320KV高压直流输电试验,可验证娃橡胶的电导特性通过纳米改性手段得到良好优化,其在 不同溫度和场强工况下,电导率呈明显线性变化趋势。【附图说明】 图1至3是不同溫度下直流附件用娃橡胶的电导率和电场分布关系折线图。 图4至6是30°C和80°C工况下电场分布曲线图。【具体实施方式】 下面结合附图,对本专利技术的较优的实施例作进一步的详细说明: 高压直流电缆附件用绝缘材料,包括娃橡胶和填充在所述娃橡胶中的配合材料、增强 材料和操作油;各组分的质量百分比为:娃橡胶占55~65%,配合材料占10~15%,增强材料占 20~30%,操作油占5~10%。所述娃橡胶的分子量为40~60万,在150°C、3小时条件下,所 述娃橡胶的挥发份质量百分比《2. 5,乙締基的摩尔百分比为0. 13~0. 22。 优选地,配合材料为硫化促进剂、硫化剂中至少一种。 优选地,增强材料包括普通增强材料和无机纳米材料。[002引优选地,增强材料为白炭黑、炭黑中至少一种。 优选地,无机纳米材料为纳米碳化娃、纳米石墨、纳米氧化儀和纳米氧化娃中至少 一种。 优选地,操作油为环烷基油,该环烷基油的相对密度为0.7~1.0,分子量为 550~750,粘度比重常数为0.75~0.85。 优选地,所述硫化促进剂为TAIC、TAC中的一种。 优选地,硫化剂为有机过氧化物。 通过纳米改性手段调控绝缘材料的电导率,使复合绝缘结构中不同材料的电导率 达到最佳匹配状态,并降低溫度所引起不同材料电阻率变化的差异,实现电场的自动均化, 解决电场崎变问题导致的绝缘击穿问题。 所述高压直流电缆附件用绝缘材料的制备方法,包括如下步骤: 51、 按照质量比重,选择:娃橡胶55~65%,增强材料20~30%,操作油5~10%放入混料罐, 并采用共混法在密炼机中混炼成纳米娃橡胶母胶,密炼机混炼要求溫度不高于45°C,转速 不低于8当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
高压直流电缆附件用绝缘材料,其特征在于:包括硅橡胶和填充在所述硅橡胶中的配合材料、增强材料和操作油;各组分的质量百分比为:硅橡胶占55~65%,配合材料占10~15%,增强材料占20~30%,操作油占5~10%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:钟海杰王锦明黄洪高飞罗继辉徐明良
申请(专利权)人:长园电力技术有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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