高壓直流電纜附件硅橡膠基非線性復(fù)合材料研究.pdf

1、高壓直流輸電相較于高壓交流輸電具有傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸容量大、線路損耗低等優(yōu)點(diǎn)，滿足未來我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的用電需求。高壓直流電纜與高壓直流電纜附件作為高壓直流輸電的中的重要組成部分，其研究與發(fā)展就顯得極其重要。不同于交流電纜系統(tǒng)，在直流電纜系統(tǒng)中，附件穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，絕緣結(jié)構(gòu)中場(chǎng)強(qiáng)分布與材料體積電導(dǎo)率成反比，為改善應(yīng)力錐附近電場(chǎng)集中，可采用具有非線性電導(dǎo)特性的增強(qiáng)絕緣材料，提高增強(qiáng)絕緣在高電場(chǎng)強(qiáng)度下的電導(dǎo)率，并使絕緣結(jié)構(gòu)中最大場(chǎng)強(qiáng)處出現(xiàn)在電纜主

2、絕緣中。
　　本文通過向硅橡膠基體中添加納米碳化硅、納米二氧化硅（親水）、納米炭黑、納米石墨等填料，制備了具有電導(dǎo)率非線性的硅橡膠基復(fù)合材料。通過實(shí)驗(yàn)研究了納米填料的摻雜種類、摻雜含量對(duì)硅橡膠復(fù)合材料直流電導(dǎo)特性、直流擊穿特性、介電頻譜特性、空間電荷特性等性能的影響。并以硅橡膠基非線性復(fù)合材料作為增強(qiáng)絕緣材料，利用COMSOL Multiphysics仿真軟件進(jìn)行電場(chǎng)熱場(chǎng)耦合計(jì)算，得出高壓直流電纜終端穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)時(shí)的內(nèi)部電場(chǎng)分布。<

3、br>　　結(jié)果表明：納米碳化硅和納米炭黑的摻雜可以提高復(fù)合材料的電導(dǎo)率非線性，且復(fù)合材料的非線性程度也與這兩種填料含量成正比;納米石墨和納米二氧化硅的摻雜對(duì)硅橡膠基復(fù)合材料電導(dǎo)率非線性提升的并不明顯，但低電場(chǎng)強(qiáng)度下，其電導(dǎo)率隨溫度的升高而上升，對(duì)溫度的依賴性較高：隨著納米石墨摻雜含量的提高，硅橡膠復(fù)合材料直流擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度下降的越快;納米碳化硅、納米石墨、納米炭黑的摻雜對(duì)提高硅橡膠復(fù)合材料的相對(duì)介電常數(shù)影響較大;適量的納米碳化硅、納米炭黑