[发明专利]高压直流电缆附件用绝缘材料

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及高压输电线材料领域，尤其涉及高压直流电缆附件用绝缘材料。

背景技术

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，而介电常数随温度、电场以及频率变化很小，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，且电导率随温度、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。所以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，这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畸变，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。

发明内容

本发明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，以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。

本发明的技术方案是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10~15%，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，解决电场畸变问题导致的绝缘击穿问题。本说明书中的TAIC是指三烯丙基异氰脲酸酯，本说明书中的TAC是指三聚氰酸三烯丙酯。

进一步地，所述硅橡胶的分子量为40～60 万。

进一步地，在150℃、3小时条件下，所述硅橡胶的挥发质量百分占比≤2.5，乙烯基的摩尔百分比为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硅、纳米石墨、纳米氧化镁和纳米氧化硅中至少一种。

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：