[发明专利]二苯甲酮衍生物抑制高压直流电缆空间电荷的方法

说明书

本发明公开一种二苯甲酮衍生物抑制高压直流电缆空间电荷的方法，该方法主要步骤：按照质量比为100：0.1：2：0.5将低密度聚乙烯、抗氧剂、交联剂和4,4’‑二羟基二苯甲酮置于密炼机中在温度110℃充分混合后得到密炼混合物；预热充分融化；加压交联；维持压力不变使交联聚乙烯试样自然冷却至室温后，取出试样压制；置于真空箱内干燥。本发明不仅显著抑制XLPE内空间电荷的注入和积聚，还加速了XLPE内空间电荷的消散。

技术领域

本发明属于高压直流交联聚乙烯电缆绝缘空间电荷的抑制技术领域，尤其涉及一种二苯甲酮衍生物抑制高压直流电缆空间电荷的方法。

背景技术

高压直流电缆在当今电力系统中发挥着不可替代的作用，交联聚乙烯是目前应用于高压直流电缆的主要绝缘材料。高压直流电缆在运行时，直流场下交联聚乙烯绝缘材料容易注入和积聚空间电荷，畸变电场并影响老化、局部放电、击穿等绝缘特性。根据电磁场理论，平板试样内1μC/cm³的空间电荷在1mm处产生50kV/mm的电场。空间电荷积聚会影响电场分布，并导致局部电场畸变。如果空间电荷密度很高，局部电场强度将超过绝缘击穿强度并引起初始电击穿。即使局部电场不太高，空间电荷积累也会逐渐使电介质发生老化，导致绝缘缺陷的形成，从而降低高压直流电缆长期运行的可靠性和使用寿命。因此，研究交联聚乙烯绝缘材料内空间电荷的抑制方法具有重要意义。

在近几十年的研究中，一些学者利用纳米聚合物对交联聚乙烯材料的空间电荷抑制方法展开研究。然而，如何确保纳米颗粒在交联聚乙烯材料中的均匀分散始终是一个无法有效解决的难题。纳米颗粒在交联聚乙烯材料中的团聚，会使纳米颗粒本身成为一种杂质，严重破坏交联聚乙烯材料的绝缘特性。本发明基于二苯甲酮衍生物与交联聚乙烯材料的良好的相容性，提出利用二苯甲酮衍生物抑制高压直流交联聚乙烯电缆绝缘空间电荷。实验证明，该方法能有效抑制交联聚乙烯绝缘材料内空间电荷的积聚。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，提出一种二苯甲酮衍生物抑制高压直流电缆空间电荷的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：二苯甲酮衍生物抑制高压直流电缆空间电荷的方法，该方法包括如下步骤：

1)按照质量比为100：0.1：2：0.5将低密度聚乙烯、抗氧剂、交联剂和4,4’-二羟基二苯甲酮置于密炼机中在温度110℃充分混合后得到密炼混合物；

2)将步骤1)中密炼混合物放置在平板硫化机中，120℃预热10分钟，使混合物充分融化；

3)将平板硫化机加压至30MPa，同时温度升高到180℃，充分交联为交联聚乙烯试样；

4)维持压力不变使交联聚乙烯试样自然冷却至室温后，取出试样压制成边长40×40mm，厚度250μm；

5)置于真空箱内，温度设定为80℃，真空干燥48小时，使试样交联过程中产生的杂质充分排除。

所述步骤1)中抗氧剂优选抗氧剂1010。

所述步骤1)中交联剂优选过氧化二异丙苯。

所述步骤1)中密炼机转速100r/min。

有益效果

由于4,4’-二羟基二苯甲酮与交联聚乙烯本体优异的相容性，改性后的交联聚乙烯中并没有出现由于杂质造成的异极性电荷，这克服了传统的利用纳米颗粒抑制空间电荷时，由于纳米颗粒分散不均匀而使纳米颗粒本身成为了一种杂质带来空间电荷的问题；同时，4,4’-二羟基二苯甲酮可以吸收高压电极注入的高能电子的能量，使空间电荷不易注入到交联聚乙烯内部，吸收的能量以一种对交联聚乙烯无害的方式释放，进一步降低了交联聚乙烯绝缘出现故障的可能性。由图2可见，本方法可以显著抑制XLPE内空间电荷的注入和积聚；