[发明专利]一种特种绝缘电缆的复合材料

说明书

本发明公开了一种特种绝缘电缆的复合材料，复合材料包括三元乙丙橡胶和掺铈钛酸铜钙，三元乙丙橡胶和掺铈钛酸铜钙的体积比为(85‑95):(5‑15)；复合材料进一步包括硫化剂。与现有技术相比，本发明所述特种绝缘电缆的复合材料的介电性能和击穿强度更好。

技术领域

本发明属于特种电缆技术领域，具体涉及一种特种绝缘电缆的复合材料。

背景技术

随着我国特高压技术的不断发展，高压直流输电已经得到广泛重视和发展。与交流输电相比，高压直流输电具有传输容量大、线路损耗小、不存在无功功率、电源连接方便、易于控制和调节等优点；而且不增加原有的电力系统短路电流的能力，不受系统稳定性的限制，直流电缆线路中不像交流电缆线路，没有电容电流故障，无磁损耗和介电损耗，基本上只有芯线绝缘电阻损耗，有相对较低的绝缘电压和高的可靠性等特点。

高压直流电缆附件是保障输电线路可靠运行的重要连接设备。由于电缆附件为多层复合绝缘结构容易产生凸起、气隙以及杂质等缺陷且承受复杂的工况以及敷设方式，因此也成为直流输电系统最为薄弱的环节。

对电缆附件故障的原因进行研究发现故障部位多集中于附件内半导电应力锥根部以及电缆主绝缘(XLPE)与应力锥增强绝缘界面处。这是由于在直流电压下附件内部的电场分布与各绝缘层材料的电导率有关，如果XLPE与应力锥增强绝缘的电导率差异较大，则附件内部极易出现电场畸变；而且绝缘材料的电导率受温度和电场双重影响，电缆正常运行时线芯温度与外部环境温度形成较大温差，导致各绝缘层温度不同，使得XLPE与增强绝缘的电导率匹配程度下降。这种差异导致附件绝缘承受的电场也不相同即电场强度由内而外逐渐增大，导致附件外侧的介质容易发生击穿。

目前国内外学者大多从优化绝缘结构的角度缓解上述问题，例如改变电极形状、增加绝缘距离等，此方法对绝缘结构的前期设计要求较高，且会增加设备的生产成本。依据Maxwell-Wagner界面极化理论，若复合绝缘结构中界面两侧材料的电导率与介电常数之比不连续会导致界面空间电荷积累；若两侧材料的电导率和介电常数之比接近或者相等，则能抑制界面空间电荷的积聚，均化绝缘结构中电场分布。所以若要改善高压直流电缆附件内的电场分布，除了优化具体的绝缘结构，也可以从调控材料的直流介电性能入手。

中国专利申请CN103080237A公开了一种组合物和材料，所述组合物和材料具有变阻器性质，而且适用于电应力控制装置和电涌放电器装置。所述组合物和材料包括聚合物材料和煅烧的钛酸钙铜填充材料，而且具有可逆的非线性电流-电压特性。作为填充材料，钛酸钙铜的非线性电流-电压特性对组合物起了决定性作用。

中国专利申请CN107622836A公开了一种高压直流电缆附件绝缘界面电荷抑制材料及抑制方法，选用碳化硅SiC作为填料，通过物理共混和热压成型得到三元乙丙橡胶EPDM/SiC复合材料，采用前述EPDM/SiC复合材料作为附件绝缘界面电荷抑制材料制成高压直流电缆附件。

然而，对于特种绝缘电缆附件而言，特种绝缘电缆的复合材料的介电性能和击穿强度仍然不能令人满意。

针对现有技术的上述缺陷，仍然需要寻找一种介电性能和击穿强度更好的特种绝缘电缆的复合材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种特种绝缘电缆的复合材料。相对于现有技术，本发明所述特种绝缘电缆的复合材料的介电性能和击穿强度更好。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种特种绝缘电缆的复合材料，所述复合材料包括三元乙丙橡胶和掺铈钛酸铜钙，其特征在于，分子式为Ca_(1-3x/2)Ce_xCu₃Ti₄；其中，x＝0.10-0.30。

根据本发明所述的复合材料，其中，三元乙丙橡胶和掺铈钛酸铜钙的体积比为(85-95):(5-15)。