CN109096577A - 基于苯偶酰衍生物抑制交联聚乙烯绝缘电树枝老化的方法 - Google Patents

基于苯偶酰衍生物抑制交联聚乙烯绝缘电树枝老化的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于苯偶酰衍生物抑制交联聚乙烯绝缘电树枝老化的方法，先将干燥的LDPE与抗氧剂、交联剂和4,4’—双二甲氨基苯偶酰按照100：0.1：2：0.5的质量比在密炼机中充分混合；再用平板硫化机将LDPE预热充分融化，充分交联为XLPE试样；自然冷却至室温且在冷却的过程中用插针模具将针电极插入试样；真空干燥24‑48小时，使试样交联过程中产生的杂质充分排除；最后使用直流叠加脉冲电压电树枝实验系统装置进行实验。

Description

基于苯偶酰衍生物抑制交联聚乙烯绝缘电树枝老化的方法
技术领域
本发明属于高压直流电缆绝缘领域，具体涉及一种基于苯偶酰衍生物抑制交联聚乙烯绝缘电树枝老化的方法，特别涉及一种基于苯偶酰衍生物抑制高压直流交联聚乙烯电缆绝缘电树枝老化的方法。
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。但在电力电缆的实际运行中,由于电缆中杂质或缺陷等局部电场强度集中区域的存在有引发电树的可能,此外,交联聚乙烯电缆受到电、热等应力的长期老化作用,也会出现树枝化的现象,而电树枝化已成为电缆绝缘失效的重要因素。因此，研究交联聚乙烯绝缘材料内电树枝的抑制方法对于电力设备可靠性评估以及电力系统的安全运行有重要意义。
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电树枝抑制方法展开研究。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。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于苯偶酰衍生物抑制交联聚乙烯绝缘电树枝老化的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于苯偶酰衍生物抑制交联聚乙烯绝缘电树枝老化的方法，该方法包括如下步骤：
1)将干燥的LDPE与抗氧剂、交联剂和4,4’—双二甲氨基苯偶酰按照100：0.1：2：0.5的质量比在密炼机中充分混合；
2)用平板硫化机将LDPE预热充分融化，加压至30MPa同时温度升至175-180℃，压制30-40min，充分交联为XLPE试样；
3)关闭平板硫化机，维持压力不变，自然冷却至室温且在冷却的过程中用插针模具将针电极插入试样；
4)将试样真空干燥24-48小时，使试样交联过程中产生的杂质充分排除；
5)使用直流叠加脉冲电压电树枝实验系统装置进行实验：
(1)直流电压为-25kV，脉冲电压分别为-15，-25及-35kV；
(2)在电树枝观测装置下观察试样电树枝老化情况，并采用Matlab语言进行电树枝累积损伤老化面积的计算来表征绝缘老化程度。
本发明步骤1)中抗氧剂优选1010、1035、168和T501中任一型号。
本发明步骤1)中交联剂优选过氧化二异丙苯或过氧化乙烷。
本发明步骤1)中在密炼机中充分混合25-30分钟，温度110℃，密炼机转速80-100r/min。
本发明步骤2)中预热温度为115-120℃，预热时间为10-15分钟。
本发明步骤4)中真空干燥温度为60-80℃。
有益效果
本发明基于苯偶酰衍生物与交联聚乙烯材料的良好的相容性，提出利用苯偶酰衍生物抑制高压直流交联聚乙烯电缆绝缘电树枝生长。实验证明，该方法能有效抑制交联聚乙烯绝缘材料内电树枝的生长。
由图3可见，本方法可以显著抑制XLPE内电树枝生长长度；同时图4所示，本方法同时抑制了XLPE内电树枝造成的老化面积，这对高压直流电缆用XLPE具有重要意义。
附图说明
图1为4,4’—双二甲氨基苯偶酰化学式；
图2为针-板电极系统XLPE试样；
图3为纯XLPE(a)和改性后XLPE(b)试样的电树枝长度；
图4为纯XLPE(a)和改性后XLPE(b)试样的电树枝造成的累积损伤。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制。
实施例1
本发明的方法具体包括如下步骤：
步骤1)将干燥的LDPE与抗氧剂1010、过氧化二异丙苯(DCP)和4,4’—双二甲氨基苯偶酰(化学式见图1)按照100：0.1：2：0.5的质量比在密炼机中充分混合30分钟，温度110℃，密炼机转速100r/min。
步骤2)称取40克LDPE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；平板硫化机加压至30MPa，同时温度升高到180℃，压制30分钟，使LDPE充分交联为交联聚乙烯(XLPE)。
步骤3)关闭平板硫化机电源，维持压力不变使试样自然冷却至室温后取出，在冷却的过程中用插针模具将针电极插入试样，见图2，使针电极距离试样底部距离为2±0.1mm，试样边长40±10×20±5mm，厚度4±1mm。
步骤4)将试样放置在温度设定为80℃的真空箱中，真空干燥48小时，使试样交联过程中产生的杂质充分排除。
步骤5)使用直流叠加脉冲电压电树枝实验系统装置进行实验：(1)直流电压为-25kV，脉冲电压分别为-15，-25及-35kV；(2)在电树枝观测装置下观察试样电树枝老化情况，并采用Matlab语言进行电树枝累积损伤老化面积的计算来表征绝缘老化程度。
实施例2
设置对照组,对照组的步骤1)中不添加4,4’—双二甲氨基苯偶酰，其他步骤与实施例1相同。
实施例3
本发明的方法具体包括如下步骤：
步骤1)将干燥的LDPE与抗氧剂1035、过氧化乙烷和4,4’—双二甲氨基苯偶酰(化学式见图1)按照100：0.1：2：0.5的质量比在密炼机中充分混合25分钟，温度110℃，密炼机转速80r/min。
步骤2)称取40克LDPE混合物放置在平板硫化机中，115℃预热15分钟，使混合物充分融化；平板硫化机加压至30MPa，同时温度升高到175℃，压制40分钟，使LDPE充分交联为交联聚乙烯(XLPE)。
步骤3)关闭平板硫化机电源，维持压力不变使试样自然冷却至室温后取出，在冷却的过程中用插针模具将针电极插入试样，见图2，使针电极距离试样底部距离为2±0.1mm，试样边长40±10×20±5mm，厚度4±1mm。
步骤4)将试样放置在温度设定为60℃的真空箱中，真空干燥24小时，使试样交联过程中产生的杂质充分排除。
步骤5)使用直流叠加脉冲电压电树枝实验系统装置进行实验：(1)直流电压为-25kV，脉冲电压分别为-15，-25及-35kV；(2)在电树枝观测装置下观察试样电树枝老化情况，并采用Matlab语言进行电树枝累积损伤老化面积的计算来表征绝缘老化程度。
实施例4
本发明的方法具体包括如下步骤：
步骤1)将干燥的LDPE与抗氧剂168、过氧化二异丙苯和4,4’—双二甲氨基苯偶酰(化学式见图1)按照100：0.1：2：0.5的质量比在密炼机中充分混合27分钟，温度110℃，密炼机转速90r/min。
步骤2)称取40克LDPE混合物放置在平板硫化机中，118℃预热14分钟，使混合物充分融化；平板硫化机加压至30MPa，同时温度升高到178℃，压制35分钟，使LDPE充分交联为交联聚乙烯(XLPE)。
步骤3)关闭平板硫化机电源，维持压力不变使试样自然冷却至室温后取出，在冷却的过程中用插针模具将针电极插入试样，见图2，使针电极距离试样底部距离为2±0.1mm，试样边长40±10×20±5mm，厚度4±1mm。
步骤4)将试样放置在温度设定为70℃的真空箱中，真空干燥36小时，使试样交联过程中产生的杂质充分排除。
步骤5)使用直流叠加脉冲电压电树枝实验系统装置进行实验：(1)直流电压为-25kV，脉冲电压分别为-15，-25及-35kV；(2)在电树枝观测装置下观察试样电树枝老化情况，并采用Matlab语言进行电树枝累积损伤老化面积的计算来表征绝缘老化程度。
实施例5
本发明的方法具体包括如下步骤：
步骤1)将干燥的LDPE与抗氧剂T501、过氧化乙烷和4,4’—双二甲氨基苯偶酰(化学式见图1)按照100：0.1：2：0.5的质量比在密炼机中充分混合25分钟，温度110℃，密炼机转速80r/min。
步骤2)称取40克LDPE混合物放置在平板硫化机中，115℃预热15分钟，使混合物充分融化；平板硫化机加压至30MPa，同时温度升高到175℃，压制40分钟，使LDPE充分交联为交联聚乙烯(XLPE)。
步骤3)关闭平板硫化机电源，维持压力不变使试样自然冷却至室温后取出，在冷却的过程中用插针模具将针电极插入试样，见图2，使针电极距离试样底部距离为2±0.1mm，试样边长40±10×20±5mm，厚度4±1mm。
步骤4)将试样放置在温度设定为60℃的真空箱中，真空干燥24小时，使试样交联过程中产生的杂质充分排除。
步骤5)使用直流叠加脉冲电压电树枝实验系统装置进行实验：(1)直流电压为-25kV，脉冲电压分别为-15，-25及-35kV；(2)在电树枝观测装置下观察试样电树枝老化情况，并采用Matlab语言进行电树枝累积损伤老化面积的计算来表征绝缘老化程度。
如图3所示本方法可以显著抑制XLPE内电树枝生长长度；同时图4所示，本方法同时抑制了XLPE内电树枝造成的老化面积。
应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.基于苯偶酰衍生物抑制交联聚乙烯绝缘电树枝老化的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1)将干燥的LDPE与抗氧剂、交联剂和4,4’—双二甲氨基苯偶酰按照100：0.1：2：0.5的质量比在密炼机中充分混合；
2)用平板硫化机将LDPE预热充分融化，加压至30MPa同时温度升至175-180℃，压制30-40min，充分交联为XLPE试样；
3)关闭平板硫化机，维持压力不变，自然冷却至室温且在冷却的过程中用插针模具将针电极插入试样；
4)将试样真空干燥24-48小时，使试样交联过程中产生的杂质充分排除；
5)使用直流叠加脉冲电压电树枝实验系统装置进行实验：
(1)直流电压为-25kV，脉冲电压分别为-15，-25及-35kV；
(2)在电树枝观测装置下观察试样电树枝老化情况，并采用Matlab语言进行电树枝累积损伤老化面积的计算来表征绝缘老化程度。
2.根据权利要求1所述的基于苯偶酰衍生物抑制交联聚乙烯绝缘电树枝老化的方法，其特征在于，所述步骤1)中抗氧剂优选1010、1035、168和T501中任一型号。
3.根据权利要求1所述的基于苯偶酰衍生物抑制交联聚乙烯绝缘电树枝老化的方法，其特征在于，所述步骤1)中交联剂优选过氧化二异丙苯或过氧化乙烷。
4.根据权利要求1所述的基于苯偶酰衍生物抑制交联聚乙烯绝缘电树枝老化的方法，其特征在于，所述步骤1)中在密炼机中充分混合25-30分钟，温度110℃，密炼机转速80-100r/min。
5.根据权利要求1所述的基于苯偶酰衍生物抑制交联聚乙烯绝缘电树枝老化的方法，其特征在于，所述步骤2)中预热温度为115-120℃，预热时间为10-15分钟。
6.根据权利要求1所述的基于苯偶酰衍生物抑制交联聚乙烯绝缘电树枝老化的方法，其特征在于，所述步骤4)中真空干燥温度为60-80℃。
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