[实用新型]直流电缆附件硅橡胶绝缘表层分子结构调控装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及增强绝缘空间电荷屏蔽方法领域，更具体的说，是涉及直流电缆附件硅橡胶绝缘表层分子结构调控装置。

背景技术

随着工业化的不断发展以及科学技术的不断进步，聚合物基固体介质材料在高电压工程、电力电子、微电子绝缘以及各类依赖电荷驻留和极化等行为的特种传感器中的应用越来越广泛。特别是近年来以聚合物为基础材料的聚合物纳米复合材料异军突起，成为电气绝缘以及相关专业领域的研究热点。

硅橡胶复合绝缘以其优异的介电性能、耐高低温性能、拉伸性能等而被用作电缆附件增强绝缘。而对于直流电缆附件来说，由于硅橡胶增强绝缘长期处于单极性电场的作用下，绝缘材料内部存在的各种界面、缺陷或者杂质会导致绝缘材料内部发生界面极化行为以及空间电荷的注入，从而在缺陷处形成空间电荷的积聚现象。空间电荷的产生和积聚会造成绝缘介质局部形成高场强，进而引发局部放电，导致聚合物分子键的断裂和自由基的形成，加速介质老化，进而影响电介质材料的介电强度；另一方面，随着电介质介电强度的下降，空间电荷诱发放电通道的形成，在固体绝缘材料内极易引发电树枝放电而导致绝缘材料的击穿，导致运行事故的发生。直流电缆附件已经成为直流电缆输电系统中的关键部位和薄弱环节，而空间电荷的注入和积聚正是造成这一问题的根本原因，成为了直流电缆附件发展中所亟待解决的关键问题。

目前，固体绝缘介质的空间电荷抑制方法理论上主要分为两类：一是固体绝缘介质本体改性，目前最常用的就是无机纳米颗粒复合电介质。但是由于工业中直流电缆附件内的硅橡胶增强绝缘需要填充大量的气相白炭黑、结构化控制剂、抗撕裂剂与硫化剂等添加剂以提高其电气和机械等性能，因此硅橡胶绝缘内部被引入大量的化学杂质成分，因而已有实验证明无机纳米颗粒填充的方法对于添加了一定配合体系的硅橡胶增强绝缘并不适用。二是固体绝缘介质表面改性，在其表面增加电荷屏蔽层，从而达到抑制空间电荷注入的作用。目前常用的方法是在聚合物表面粘贴一层绝缘薄膜，但这种方法虽然可以抑制空间电荷的注入，但是同时也改变了绝缘结构和电场分布情况，直接影响了硅橡胶绝缘的介电、击穿和闪络性能等等，因此此类方法至今依然未见相关应用的报道。

因此，如何在不影响硅橡胶绝缘基体介电性能的情况下在其表面引入一个空间电荷屏蔽层目前仍是一个难题，直流电缆附件内部硅橡胶增强绝缘空间电荷问题亟待解决。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种直流电缆附件硅橡胶绝缘表层分子结构调控装置，通过该装置增强直流电缆附件硅橡胶绝缘空间的电荷屏蔽作用。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

直流电缆附件硅橡胶绝缘表层分子结构调控装置，包括用于放置试样的反应釜，所述反应釜内设有加热装置和测温探头，反应釜通过管道分别连接有氟气瓶、氮气瓶和真空泵，所述管道上均设有阀门，所述真空泵连接有尾气处理罐，所述测温探头连接有测温元件，反应釜上还设有气压表。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：

(1)显著抑制硅橡胶绝缘材料中空间电荷的注入和积聚过程；

(2)不影响电缆附件硅橡胶增强绝缘自身的绝缘和机械性能；

(3)生产工艺及流程简便，且反应过程稳定可控。

附图说明

图1是本实用新型装置的的结构原理示意图。

图2是本实用新型硅橡胶绝缘表层分子结构的调控原理图。

图3-1和图3-2是本实用新型中表层分子结构调控前后硅橡胶表层形貌对比示意图；图3-3和图3-4是本实用新型中表层分子结构调控前后硅橡胶化学元素构成对比示意图。

图4-1至图4-3是本实用新型中不同表层分子结构调控程度的硅橡胶绝缘空间电荷积聚特性示意图。

图5-1至图5-3是本实用新型中不同表层分子结构调控程度的硅橡胶绝缘空间电荷消散特性示意图。

附图标记：1-反应釜，2-氟气瓶，3-氮气瓶，4-真空泵，5-尾气处理罐，6-测温元件，7-气压表，8-探温测头

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述：