[发明专利]高压直流输电电缆用绝缘材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚烯烃树脂组合物，还涉及包含该聚烯烃树脂组合物的直流输电电缆用绝缘材料及直流输电电缆。

背景技术

与交流输电技术相比，直流输电技术在稳定性和经济上具有显著的优势，具体表现在：

(1)、稳定性方面：直流输电不受同步运行稳定性问题的制约，对保证两端交流电网的稳定运行起了很大作用；利用直流输电可实现国内区网或国际间的非同步互联，把大系统分割为几个既可获得联网效益，又可相对独立的交流系统，避免了总容量过大的交流电力系统所带来的问题；交流电力系统互联或配电网增容时，直流输电可以作为限制短路电流的措施。

(2)、经济方面：直流输电电缆架空线路投资较少，运行费用较省。目前直流输电电缆已经成为电气工程领域内研究的重点。高压直流输电塑料电缆是直流输电的关键设备之一。

(3)、与常规交联绝缘材料相比，高压直流输电电缆绝缘材料其内部空间电荷分布密度需要尽可能的小，其在高压直流击穿试验中，高压直流电缆绝缘材料的电压极性反转的次数是常规交联材料的三倍以上。

由于空间电荷分布不均匀会造成直流输电电缆绝缘层内的畸变，影响其绝缘程度以及加速绝缘层的老化，因此研制高压直流输电电缆绝缘材料的关键是抑制材料中的空间电荷分布。

空间电荷的形成主要有以下几个因素：(1)、高电场下通过电场注入形成空间电荷。(2)、电场作用下的杂质离子热电离形成的空间电荷。(3)偶极子极化形成的空间电荷。

目前国内外学者抑制空间电荷的方法主要选择在聚乙烯中加入无机极性材料、无机导电材料以及马来酸酐接枝改性的聚烯烃。

目前在高压直流输电电缆绝缘材料生产中存在的问题主要是：(1)在市场上的聚烯烃的品种较多，因此选择适合于高压直流输电电缆绝缘材料的基料是很重要的；(2)由于纳米无机材料如氧化镁的不宜分散、易团聚也是其中的问题，与疏水性的聚烯烃不宜混合均匀；(3)马来酸酐接枝改性的聚烯烃含量太少时，不能完全抑制空间电荷，含量太多时容易产生极化效应，故需要妥善处理马来酸酐接枝改性的聚烯烃的加入量，另外在马来酸酐接枝改性的聚烯烃中马来酸酐的残留量也是一个重要的问题，因此需选择合适的马来酸酐接枝改性的聚烯烃。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种使直流输电电缆的空间电荷很低而且可以应用于高压直流输电电缆的聚烯烃树脂组合物，还提供了该聚烯烃树脂组合物的制备方法，还提供了包括该聚烯烃树脂组合物的直流输电电缆用绝缘材料以及直流输电电缆。

本发明提供了一种聚烯烃树脂组合物，该聚烯烃树脂组合物包含聚烯烃、马来酸酐接枝改性的聚烯烃、马来酸酐与烯烃的共聚物以及引发剂。

本发明还提供了上述聚烯烃树脂组合物的制备方法，该方法包括：将聚烯烃、马来酸酐接枝改性的聚烯烃、马来酸酐与烯烃的共聚物在130～200℃的温度下混炼、并挤出造粒；然后与引发剂混合均匀。

本发明还提供了一种直流输电电缆用绝缘材料，该直流输电电缆用绝缘材料包含本发明所述的聚烯烃树脂组合物。

本发明还提供了一种直流输电电缆，该直流输电电缆包括本发明所述的直流输电电缆用绝缘材料。

根据本发明提供的聚烯烃树脂组合物及含有该组合物的直流输电电缆用绝缘材料和电缆，在进行空间电荷测试时几乎没有空间电荷。根据本发明提供的聚烯烃树脂组合物的制备方法采用后混合引发剂并均化的方法，使聚烯烃树脂组合物的各组成成分的预交联达到最少，电极反转次数很高，可以达到130次以上，表明在直流预压的情况下，有很强的抗电压突变的能力，符合高压直流输电电缆绝缘材料的要求。

附图说明

图1为将实施例1中得到的聚烯烃树脂组合物进行空间电荷测试的电荷密度与深度关系的图；

图2为将实施例2中得到的聚烯烃树脂组合物进行空间电荷测试的电荷密度与深度关系的图；

图3为将比较例1中得到的聚烯烃树脂组合物进行空间电荷测试的电荷密度与深度关系的图；

图4为将比较例2中得到的聚烯烃树脂组合物进行空间电荷测试的电荷密度与深度关系的图。

具体实施方式

本文所使用的术语“聚乙烯”表示乙烯的均聚物。

本文所使用的术语“聚烯烃”表示包括作为乙烯均聚物的聚乙烯、乙烯与至少一种具有3-12个碳原子的α烯烃共聚的乙烯共聚物、和乙烯与(甲基)丙烯酸酯共聚的乙烯共聚物中的至少一种。