高壓直流電纜附件用絕緣材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及高壓輸電線材料領域，尤其設及高壓直流電纜附件用絕緣材料。
【背景技術】
[0002] 高壓直流輸電具有線路損耗小、傳輸容量大、運行穩定性高等優點，主要用于遠距 離大容量輸電、遠距離海底電纜或大城市地下電纜送電、配電網絡等方面，目前越來越受國 內重視。但相比于較成熟的高壓交流輸電，高壓直流輸電的應用受電纜附件技術發展水平 限制。
[0003] 傳統的電纜附件在交流電場下，其電場分布主要取決于絕緣介質的介電常數，而 介電常數隨溫度、電場W及頻率變化很小，但是在直流電場下，其電場分布主要取決于絕緣 介質的電導率，且電導率隨溫度、電場的變化非常明顯，有時能達幾個數量級的差異，導致 電纜附件的電場分布顯著改變，使絕緣層外徑處的電場強度大大超過設計允許的正常工作 場強，導致電纜和應力錐在使用過程中被擊穿。所W在高壓直流輸電過程中，如何將直流電 纜附件絕緣材料電導率控制在一個合理的范圍對直流電纜附件的運行至關重要。
[0004] 高壓直流電纜附件是高壓直流輸電過程中不可或缺的關鍵元件，其技術發展水平 直接影響高壓直流輸電的安全和穩定性。然而，高壓直流輸電一直未得到推廣使用，運是因 為在直流電壓下，直流電纜附件的電場問題比較復雜，電纜絕緣層中極易積累空間電荷，導 致絕緣層局部電場崎變，達到正常工作場強的7~8倍，可能導致絕緣的擊穿。很多附件廠 商受制于材料配方、場強分析、試驗設備等多種因素影響，未能研發出優良的高壓直流電纜 附件。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種高壓直流電纜附件用絕緣材料，使復合絕緣結構中不同 材料的電導率達到最佳匹配狀態，W降低溫度所引起不同材料電阻率變化的差異，實現電 場的自動均化。
[0006] 本發明的技術方案是高壓直流電纜附件用絕緣材料，包括娃橡膠和填充在所述娃 橡膠中的配合材料、增強材料和操作油；各組分的質量百分比為：娃橡膠占55~65%，配合材 料占10~15%，增強材料占20~30%，操作油占5~10%。通過納米改性手段調控絕緣材料的電 導率，使復合絕緣結構中不同材料的電導率達到最佳匹配狀態，并降低溫度所引起不同材 料電阻率變化的差異，實現電場的自動均化，解決電場崎變問題導致的絕緣擊穿問題。本說 明書中的TAIC是指S締丙基異氯脈酸醋，本說明書中的TAC是指S聚氯酸S締丙醋。
[0007] 進一步地，所述娃橡膠的分子量為40~60萬。
[000引進一步地，在150°C、3小時條件下，所述娃橡膠的揮發質量百分占比《2. 5,乙締 基的摩爾百分比為0. 13~0. 22。
[0009] 進一步地，配合材料為硫化促進劑和硫化劑中至少一種。
[0010] 進一步地，增強材料包括普通增強材料和無機納米材料。
[0011] 進一步地，普通增強材料選取白炭黑或炭黑。
[0012] 進一步地，無機納米材料選擇納米碳化娃、納米石墨、納米氧化儀和納米氧化娃中 至少一種。
[0013] 進一步地，操作油為環烷基油，該環烷基油的相對密度為0. 7~1. 0,分子量為 550~750,粘度比重常數為0.75~0.85。
[0014] 進一步地，所述硫化促進劑為TAIC、TAC的至少一種。
[0015] 進一步地，硫化劑為有機過氧化物。
[0016] 所述高壓直流電纜附件用絕緣材料的制備方法，包括如下步驟： 51、 按照質量比重，選擇：娃橡膠55~65%，增強材料20~30%，操作油5~10%放入混料罐， 并采用共混法在密煉機中混煉成納米娃橡膠母膠，密煉機混煉要求溫度不高于45°C，轉速 不低于80rad/m; 52、 混煉后的納米娃橡膠母膠停放，停放時間不少于24小時。然后在室溫下進行返煉， 要求室溫不高于35°C。返煉采用開煉機，需通循環水冷卻，避免發生先期硫化，待膠料變軟， 表面光滑平整后即可； 53、 開煉完成后加入配合材料10~15% (硫化劑5~10%的硫化促進劑和3~8%的硫化 劑）進行硫化操作，在硫化機的模具中硫化得到硫化后的高壓直流電纜附件用復合娃橡膠 材料，要求硫化機的溫度150°C~180°C，硫化時間不少于15分鐘，硫化期間模具腔壓力為 5~IOM化。 有益效果：本專利對已成熟用于高壓交流輸電用的娃橡膠進行材料改性，利用納米碳 化娃、納米石墨、納米氧化儀和納米氧化娃運些無機納米材料良好的電學性能配備出絕緣 娃橡膠，在保持娃橡膠良好的耐熱性、電絕緣性、表面憎水性、抗污染特性及抗漏電起痕性 特點的前提下，同樣滿足了在高壓直流輸電工況下的電導率呈良好的線性變化，實現電場 均化，避免電場崎變導致的絕緣擊穿問題。
[0017] 根據本專利所述的材料配方制備的產品目前分別在在30°~80°工況下進行 320KV高壓直流輸電試驗，可驗證娃橡膠的電導特性通過納米改性手段得到良好優化，其在 不同溫度和場強工況下，電導率呈明顯線性變化趨勢。
【附圖說明】
[0018] 圖1至3是不同溫度下直流附件用娃橡膠的電導率和電場分布關系折線圖。
[0019] 圖4至6是30°C和80°C工況下電場分布曲線圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖，對本發明的較優的實施例作進一步的詳細說明： 高壓直流電纜附件用絕緣材料，包括娃橡膠和填充在所述娃橡膠中的配合材料、增強 材料和操作油；各組分的質量百分比為：娃橡膠占55~65%，配合材料占10~15%，增強材料占 20~30%，操作油占5~10%。所述娃橡膠的分子量為40~60萬，在150°C、3小時條件下，所 述娃橡膠的揮發份質量百分比《2. 5,乙締基的摩爾百分比為0. 13~0. 22。
[0021] 優選地，配合材料為硫化促進劑、硫化劑中至少一種。
[0022] 優選地，增強材料包括普通增強材料和無機納米材料。
[002引優選地，增強材料為白炭黑、炭黑中至少一種。
[0024] 優選地，無機納米材料為納米碳化娃、納米石墨、納米氧化儀和納米氧化娃中至少 一種。
[0025] 優選地，操作油為環烷基油，該環烷基油的相對密度為0.7~1.0,分子量為 550~750,粘度比重常數為0.75~0.85。
[0026] 優選地，所述硫化促進劑為TAIC、TAC中的一種。
[0027] 優選地，硫化劑為有機過氧化物。
[0028] 通過納米改性手段調控絕緣材料的電導率，使復合絕緣結構中不同材料的電導率 達到最佳匹配狀態，并降低溫度所引起不同材料電阻率變化的差異，實現電場的自動均化， 解決電場崎變問題導致的絕緣擊穿問題。
[0029] 所述高壓直流電纜附件用絕緣材料的制備方法，包括如下步驟： 51、 按照質量比重，選擇：娃橡膠55~65%，增強材料20~30%，操作油5~10%放入混料罐， 并采用共混法在密煉機中混煉成納米娃橡膠母膠，密煉機混煉要求溫度不高于45°C，轉速 不低于8