用于在高电压直流电缆中改进电场分布的方法技术

一种用于在高压直流电缆中改进电场分布的方法，包括：提供电缆，其包括导体、护套、设置在护套内侧的屏蔽层以及设置在屏蔽层内侧的绝缘层，该绝缘层围绕着导体。绝缘层包括乙烯-丙烯橡胶、滑石和蒙脱石。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 政府权利声明本专利技术通过美国能源部授予的合同号DE-AR0000231下的政府支持做出。政府具有 本专利技术中的某些权利。
技术介绍
高压直流(HVDC)电缆是HVDC电网的重要组成部分，并且它们占了系统成本的三分 之一以上。相比于交流电(AC)电缆，存在与DC电缆特定地相关的独特挑战，如非线性电场分 布，以及由于空间电荷积累导致的电场的畸变/增强。 目前，存在商业上可得到的两种类型的HVDC电缆。一种类型的电缆采用重叠的绝 缘系统，如油纸绝缘或大量浸渍纸绝缘。这些电缆被证明具有非常良好的可靠性，可运行在 非常高的电压等级。然而，由于它们复杂的结构，它们是昂贵的，并且它们还引起有关环境 的忧虑。另一种类型的HVDC电缆包括那些具有挤包聚合物绝缘的HVDC电缆。当前技术水平 的挤包绝缘是用于HVDC应用的特殊等级交联聚乙烯(XLPE )，如"超净" XLPE。这种材料不同 于用于交流电缆的一般的XLPE绝缘。HVDC XLPE材料通常是具有非常少量的缺陷的特殊等 级的树脂。用于制造这些电缆的电缆制造过程被非常严格地控制以保证低的缺陷率。 为了设法将空间电荷积累减到最少，对于当前技术水平的挤包HVDC电缆，额外的 延长的时间加热步骤(其限制了产量)是需要的。所有的上述考虑促成当前可用的挤包HVDC 电缆的高成本。 因此，存在对于以下电缆和方法的需要:其允许改进的电场分布，优选地比目前可 用的电缆和方法降低了成本。
技术实现思路
简要地，本专利技术满足了对于在HVDC电缆中改进电场分布的需要。例如，已经发现， 通过适当选择树脂化学成分、填料类型、填料含量和填料的可选的表面改性，所得的组成和 采用其的方法允许抑制的空间电荷积累，并且实现具有高可靠性和低成本的HVDC电缆解决 方案。 在一方面，本专利技术提供用于改进高压直流电缆电场分布的方法。该方法包括，提供 包括导体、护套、设置在护套内侧的屏蔽层以及设置在屏蔽层内侧的绝缘层的电缆，该绝缘 层围绕着导体，所述绝缘层包括乙烯-丙烯橡胶、滑石和蒙脱石。 在另一方面，本专利技术提供制造高压直流电缆的方法。该方法包括:在绝缘层内装入 金属导体，如上所述，绝缘层包括乙烯-丙烯橡胶、滑石和蒙脱石。 在另一方面，本专利技术提供HVDC电缆。 在另一方面，本专利技术提供包括专利技术的HVDC电缆的电网系统。 本专利技术提供以下技术方案： 1、一种在高压直流电缆中改进电场分布的方法，所述方法包括:提供电缆，所述电缆包 括导体、护套、设置在所述护套内侧的屏蔽层以及设置在所述屏蔽层内侧的绝缘层，所述绝 缘层围绕着所述导体，所述绝缘层包括乙烯-丙烯橡胶、滑石和蒙脱石。 2、 根据技术方案1所述的方法，进一步包括通过所述电缆传输高压直流电。 3、 根据技术方案1所述的方法，其中所述蒙脱石包括用季铵化合物改性的蒙脱石。 4、 根据技术方案1所述的方法，其中所述蒙脱石包括以下至少一项： -用二甲基、苄基、氢化脂、季铵改性的蒙脱石；以及 -用二甲基、脱氢脂、季铵改性的蒙脱石。 5、 根据技术方案1所述的方法，其中所述蒙脱石包括用季铵化合物改性的蒙脱石，所述 方法还包括通过所述电缆传输高压直流电。 6、 根据技术方案5所述的方法，其中所述蒙脱石包括以下至少一项： -用二甲基、苄基、氢化脂、季铵改性的蒙脱石；以及 -用二甲基、脱氢脂、季铵改性的蒙脱石。 7、 根据技术方案1所述的方法，其中在所述电缆中的所述蒙脱石和滑石以多个微粒的 形式存在，所述微粒具有IOnm到Imm的平均微粒大小。 8、 根据技术方案7所述的方法，还包括通过所述电缆传输高压直流电。 9、 根据技术方案1所述的方法，其中所述绝缘层包括0.5phr到IOphr的蒙脱石。 10、 根据技术方案9所述的方法，还包括通过所述电缆传输高压直流电。 11、 根据技术方案1所述的方法，其中所述绝缘层包括50phr到60phr的滑石。 12、 根据技术方案11所述的方法，还包括通过所述电缆传输高压直流电。 13、 根据技术方案1所述的方法，其中所述绝缘层还包括乙烯基硅烷。 14、 根据技术方案13所述的方法，其中所述绝缘层包括小于或等于2phr的乙烯基硅烷。 15、 根据技术方案13所述的方法，其中所述乙烯基硅烷是三（2-甲氧基乙氧基）（乙烯 基)硅烷。 16、 根据技术方案13所述的方法，还包括通过所述电缆传输高压直流电。 17、 根据技术方案1所述的方法，其中，所述绝缘层还包括加工助剂。 18、 根据技术方案17所述的方法，其中，所述加工助剂包括低密度聚乙烯(LDPE)和蜡。 19、 根据技术方案17所述的方法，还包括通过所述电缆传输高压直流电。 20、 一种制造高压直流电缆的方法，所述方法包括在绝缘层内装入金属导体，所述绝缘 层包括乙烯-丙烯橡胶、滑石和蒙脱石。【附图说明】本专利技术将在下文中结合以下附图（附图不一定按比例绘制)描述，并且其中相同的 数字表示相同的元件。图1示出根据本专利技术的HVDC电缆的实施例的一部分。图2是根据本专利技术的HVDC电缆的简化表示。图3A示出对于超净DC XLPE比较示例的空间电荷积累。图3B示出对于在专利技术的绝缘层的实施例中使用的EPR的空间电荷积累。 图4A-C分别示出对于超净DC XLPE、纳米粘土-EPR实施例以及第二纳米粘土-EPR 实施例中的电场分布结果。【具体实施方式】 参照在附图中示出的非限制性实施例在以下更充分地解释本专利技术的各方面以及 其某些特征、优点以及细节。公知的材料、制造工具、加工技术等的描述被省略，以免不必要 地在细节上模糊本专利技术。但是应当理解，这些详细描述和具体示例在指示本专利技术的实施例 时仅仅是通过说明的方式给出，而不是通过限制的方式。从本分开，在下面的专利技术概念的精 神和/或范围内的各种替换、修改、添加和/或布置对本领域技术人员是显而易见的。 目前公开的HVDC电缆和方法解决空间电荷积累、HVDC应用中不希望的电场增强 和/或与已知的HVDC电缆和方法关联的过高成本的问题。 通过引入一种新类型的HVDC挤包电缆绝缘，本专利技术解决了本领域中的问题。有利 的空间电荷性能通过在电缆的制造过程中加入特殊的填料而实现，其特定地优化DC电缆性 能，同时避免与XLPE DC电缆相关联的附加成本，所述附加成本由例如，特殊的树脂等级，特 殊的制造过程和制造后的处理而导致。因此，本专利技术提供了新颖的DC电缆和工艺，其改进性 能，并且可以显著减少HVDC系统的成本，从而有助于促进HVDC采用，并达到更高的电网效率 和灵活性。 不同于依赖于超高纯度树脂的当前技术水平的XLPE绝缘，目前公开的方法的实施 例中，纳米粘土增强EPR电缆通过有意地加入具有合适特性的填料而形成，当优化绝缘性能 时，这也有利地提供了更为广泛的选择阵列。在一方面，本专利技术提供用于在高压直流电缆中改进电场分布的方法。该方法包括， 提供包括导体、护套、设置在护套内侧的屏蔽层以及设置在屏蔽层内侧的绝缘层的电缆，该 绝缘层围绕着导体，所述绝缘层包括乙烯-丙烯橡胶、滑石和蒙脱石。本专利技术还提供了所描 述的电缆。图1示出根据本专利技术的组成和方法的HVDC电缆10的实施例的一部分。HVDC电缆10 包括，除了别的以外，导体12、绝缘层14和外层16,外层包括护套和布置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在高压直流电缆中改进电场分布的方法，所述方法包括：提供电缆，所述电缆包括导体、护套、设置在所述护套内侧的屏蔽层以及设置在所述屏蔽层内侧的绝缘层，所述绝缘层围绕着所述导体，所述绝缘层包括乙烯‑丙烯橡胶、滑石和蒙脱石。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈勤，C·M·卡尔布雷斯，曹阳，S·钟，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US