本發(fā)明涉及絕緣材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光伏發(fā)電用直流電纜絕緣材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，光伏發(fā)電用直流電纜的使用也越來越廣，直流干線是光伏組件系統(tǒng)經(jīng)匯流箱匯流后到逆變器的傳輸用線。直流干線系統(tǒng)多采用不接地方案，如果電纜發(fā)生接地故障，將會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)甚至設(shè)備帶來相比交流大得多的危害。

目前我國直流電纜多用在高壓及超高壓直流輸電技術(shù)上，光伏電站系統(tǒng)用的直流電纜剛處于起步階段，在加上相關(guān)技術(shù)人員對直流電纜的認(rèn)識(shí)不足，大多采用一般的低壓交流電力來代替，這就造成了在實(shí)際使用過程產(chǎn)生的諸多問題。

交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜在交流電纜中已經(jīng)廣泛使用，具有非常優(yōu)良的介質(zhì)性能和物理性能，性價(jià)比較高，但作為直流電纜，還有一個(gè)缺陷就是空間電荷問題，這點(diǎn)在高壓直流電纜中備受重視。當(dāng)絕緣層中有大量的局部缺陷時(shí)，會(huì)造成絕緣內(nèi)的空間電荷集聚。在交流電場中材料正負(fù)電荷的遷移無法跟上工頻電場的快速變化，因而不會(huì)產(chǎn)生空間電荷效應(yīng)；而直流電場中，電場按電阻率大小分布，將形成空間電荷并影響電場分布。交聯(lián)聚乙烯絕緣是整體交聯(lián)結(jié)構(gòu)，屬于非極性高聚物，但電纜本身就是一個(gè)較大的電容器，直流輸電停止后相當(dāng)于已經(jīng)將一個(gè)電容器充電完成，大量的直流電能仍然存在與電纜中，就是所謂的空間電荷，而這些空間電荷不會(huì)像交流電力那樣隨著介質(zhì)損耗而消耗掉，而是會(huì)在電纜的缺陷處集中，加速絕緣的老化，從而影響電纜的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種光伏發(fā)電用直流電纜絕緣材料及其制備方法，可以有效的抑制絕緣內(nèi)部陽離子的移動(dòng)，進(jìn)而降低了空間電荷的集聚，改善絕緣內(nèi)部電場，從而制備一種適用于光伏發(fā)電系統(tǒng)用直流電纜的絕緣材料。

一種光伏發(fā)電用直流電纜絕緣材料，包括一下重量組分的原料：線性低密度聚乙烯、100份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、10～30份；馬來酸酐接枝改性聚乙烯、5～10份；無機(jī)納米三氧化二鋁、1～5份；抗氧劑1010、0.1～2份；硅烷接枝劑、1～5份；DCP引發(fā)劑、0.05-0.1份；流動(dòng)改性劑、0.1～0.5份。

進(jìn)一步的，所述的硅烷節(jié)接枝劑為A171，乙烯基三甲氧基硅烷。

進(jìn)一步的，所述的流動(dòng)改性劑為PE蠟和柏油的混合物。

進(jìn)一步的，所述PE蠟和柏油混合比例為1:0.01～1:0.2。

進(jìn)一步的，線性低密度聚乙烯、100份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、20份；馬來酸酐接枝改性聚乙烯、7份；無機(jī)納米三氧化二鋁、2份；抗氧劑1010、0.8份；硅烷接枝劑、2.5份；DCP引發(fā)劑、0.75份；流動(dòng)改性劑、0.3份。

一種光伏發(fā)電用直流電纜絕緣材料的制備方法，包括以下步驟：

1)備料，按合適份數(shù)備好線性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、馬來酸酐接枝改性聚乙烯、無機(jī)納米三氧化二鋁、抗氧劑1010、硅烷接枝劑、DCP引發(fā)劑、流動(dòng)改性劑；

2)制備絕緣料母粒，將流動(dòng)改性劑、線性低密度聚乙烯、馬來酸酐接枝改性聚乙烯、無機(jī)納米三氧化二鋁及抗氧劑1010混合均勻，通過雙螺桿擠出機(jī)制備光伏發(fā)電用直流電纜絕緣料母粒，雙螺桿擠出機(jī)的溫度為150～200℃，并采用500～800目過濾網(wǎng)過濾雜質(zhì)，然后進(jìn)行切粒造粒，通過烘干即制得絕緣料母粒；

3)制備絕緣料，將制備好的絕緣母粒與線性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物按比例配料，在70～100℃下通過密煉機(jī)混煉進(jìn)行真空干燥10～15分鐘，最后在常壓下加入硅烷接枝劑和DCP引發(fā)劑，混煉30～60分鐘，保溫10分鐘左右得到光伏發(fā)電用直流電纜絕緣料。

進(jìn)一步的，所述步驟2)中，雙螺桿擠出機(jī)的溫度為170℃。

進(jìn)一步的，所述步驟2)中選擇過濾網(wǎng)的目數(shù)為600目。

進(jìn)一步的，所述步驟3)中，將制備好的絕緣母粒與線性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物按比例配料，在85℃下通過密煉機(jī)混煉進(jìn)行真空干燥15分鐘，最后在常壓下加入硅烷接枝劑和DCP引發(fā)劑，混煉45分鐘，保溫10分鐘得到光伏發(fā)電用直流電纜絕緣料。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明是在線性低密度聚乙烯樹脂中添加馬來酸酐接枝改性聚乙烯及無機(jī)納米三氧化二鋁，通過密煉機(jī)共混的方法制備了一種光伏發(fā)電用直流電纜絕緣材料，通過無機(jī)納米三氧化二鋁來改善絕緣內(nèi)部空間電荷的產(chǎn)生及分布，并通過馬來酸酐接枝改性聚乙烯的作用，可以有效的抑制絕緣內(nèi)部陽離子的移動(dòng)，進(jìn)而降低了空間電荷的集聚，改善絕緣內(nèi)部電場，提高絕緣材料的體積電阻率。添加了馬來酸酐接枝改性聚乙烯及無機(jī)納米三氧化二鋁的絕緣材料在30kV/mm電場下絕緣內(nèi)部幾乎沒有電場集聚的現(xiàn)象。

附圖說明

圖1材料在30kV/mm電場下加壓30分鐘的空間電荷分布圖；

圖2材料在30kV/mm電場下加壓30分鐘的空間電荷分布圖；

圖3材料在30kV/mm電場下加壓30分鐘的空間電荷分布圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

一種光伏發(fā)電用直流電纜絕緣材料，包括一下重量組分的原料：線性低密度聚乙烯、100份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、20份；馬來酸酐接枝改性聚乙烯、7份；無機(jī)納米三氧化二鋁、2份；抗氧劑1010、0.8份；硅烷接枝劑、2.5份；DCP引發(fā)劑、0.75份；流動(dòng)改性劑、0.3份。

進(jìn)一步的，所述的硅烷節(jié)接枝劑為A171，乙烯基三甲氧基硅烷。

進(jìn)一步的，所述的流動(dòng)改性劑為PE蠟和柏油的混合物。

進(jìn)一步的，所述PE蠟和柏油混合比例為1:0.1。

一種光伏發(fā)電用直流電纜絕緣材料的制備方法，包括以下步驟：

1)備料，按合適份數(shù)備好線性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、馬來酸酐接枝改性聚乙烯、無機(jī)納米三氧化二鋁、抗氧劑1010、硅烷接枝劑、DCP引發(fā)劑、流動(dòng)改性劑；

2)制備絕緣料母粒，將流動(dòng)改性劑、線性低密度聚乙烯、馬來酸酐接枝改性聚乙烯、無機(jī)納米三氧化二鋁及抗氧劑1010混合均勻，通過雙螺桿擠出機(jī)制備光伏發(fā)電用直流電纜絕緣料母粒，雙螺桿擠出機(jī)的溫度為170℃，并采用600目過濾網(wǎng)過濾雜質(zhì)，然后進(jìn)行切粒造粒，通過烘干即制得絕緣料母粒；

3)制備絕緣料，將制備好的絕緣母粒與線性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物按比例配料，在85℃下通過密煉機(jī)混煉進(jìn)行真空干燥15分鐘，最后在常壓下加入硅烷接枝劑和DCP引發(fā)劑，混煉45分鐘，保溫10分鐘左右得到光伏發(fā)電用直流電纜絕緣料。

實(shí)施例2

一種光伏發(fā)電用直流電纜絕緣材料，包括一下重量組分的原料：線性低密度聚乙烯、100份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、30份；馬來酸酐接枝改性聚乙烯、5份；無機(jī)納米三氧化二鋁、5份；抗氧劑1010、0.1份；硅烷接枝劑、5份；DCP引發(fā)劑、0.05份；流動(dòng)改性劑、0.5份。

進(jìn)一步的，所述的硅烷節(jié)接枝劑為A171，乙烯基三甲氧基硅烷。

進(jìn)一步的，所述的流動(dòng)改性劑為PE蠟和柏油的混合物。

進(jìn)一步的，所述PE蠟和柏油混合比例為1:0.01。

一種光伏發(fā)電用直流電纜絕緣材料的制備方法，包括以下步驟：

1)備料，按合適份數(shù)備好線性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、馬來酸酐接枝改性聚乙烯、無機(jī)納米三氧化二鋁、抗氧劑1010、硅烷接枝劑、DCP引發(fā)劑、流動(dòng)改性劑；

2)制備絕緣料母粒，將流動(dòng)改性劑、線性低密度聚乙烯、馬來酸酐接枝改性聚乙烯、無機(jī)納米三氧化二鋁及抗氧劑1010混合均勻，通過雙螺桿擠出機(jī)制備光伏發(fā)電用直流電纜絕緣料母粒，雙螺桿擠出機(jī)的溫度為200℃，并采用700目過濾網(wǎng)過濾雜質(zhì)，然后進(jìn)行切粒造粒，通過烘干即制得絕緣料母粒；

3)制備絕緣料，將制備好的絕緣母粒與線性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物按比例配料，在85℃下通過密煉機(jī)混煉進(jìn)行真空干燥15分鐘，最后在常壓下加入硅烷接枝劑和DCP引發(fā)劑，混煉60分鐘，保溫10分鐘得到光伏發(fā)電用直流電纜絕緣料。

進(jìn)一步的，所述步驟3)中，將制備好的絕緣母粒與線性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物按比例配料，在85℃下通過密煉機(jī)混煉進(jìn)行真空干燥15分鐘，最后在常壓下加入硅烷接枝劑和DCP引發(fā)劑，混煉45分鐘，保溫10分鐘得到光伏發(fā)電用直流電纜絕緣料。

實(shí)施例3

一種光伏發(fā)電用直流電纜絕緣材料，包括一下重量組分的原料：線性低密度聚乙烯、100份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、10份；馬來酸酐接枝改性聚乙烯、10份；無機(jī)納米三氧化二鋁、1份；抗氧劑1010、2份；硅烷接枝劑、1份；DCP引發(fā)劑、0.1份；流動(dòng)改性劑、0.1份。

進(jìn)一步的，所述的硅烷節(jié)接枝劑為A171，乙烯基三甲氧基硅烷。

進(jìn)一步的，所述的流動(dòng)改性劑為PE蠟和柏油的混合物。

進(jìn)一步的，所述PE蠟和柏油混合比例為1:0.2。

一種光伏發(fā)電用直流電纜絕緣材料的制備方法，包括以下步驟：

1)備料，按合適份數(shù)備好線性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、馬來酸酐接枝改性聚乙烯、無機(jī)納米三氧化二鋁、抗氧劑1010、硅烷接枝劑、DCP引發(fā)劑、流動(dòng)改性劑；

2)制備絕緣料母粒，將流動(dòng)改性劑、線性低密度聚乙烯、馬來酸酐接枝改性聚乙烯、無機(jī)納米三氧化二鋁及抗氧劑1010混合均勻，通過雙螺桿擠出機(jī)制備光伏發(fā)電用直流電纜絕緣料母粒，雙螺桿擠出機(jī)的溫度為150℃，并采用600目過濾網(wǎng)過濾雜質(zhì)，然后進(jìn)行切粒造粒，通過烘干即制得絕緣料母粒；

3)制備絕緣料，將制備好的絕緣母粒與線性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物按比例配料，在75℃下通過密煉機(jī)混煉進(jìn)行真空干燥10分鐘，最后在常壓下加入硅烷接枝劑和DCP引發(fā)劑，混煉50分鐘，保溫10分鐘得到光伏發(fā)電用直流電纜絕緣料。

以上實(shí)施例1-3所制備的材料在30kV/mm電場下加壓30分鐘的空間電荷分布分別如圖1、圖2、圖3。實(shí)施例一所制備的材料，內(nèi)部幾乎無空間電荷產(chǎn)生，電場基本沒有任何畸變；實(shí)施例二所制備的材料內(nèi)部有少量的空間電荷，電場發(fā)生了輕微的變化；實(shí)施例三所制備的材料內(nèi)部空間電荷比實(shí)施例二多，在陽極上感應(yīng)出較多的正電荷，電場畸變略大。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明是在線性低密度聚乙烯樹脂中添加馬來酸酐接枝改性聚乙烯及無機(jī)納米三氧化二鋁，通過密煉機(jī)共混的方法制備了一種光伏發(fā)電用直流電纜絕緣材料，通過無機(jī)納米三氧化二鋁來改善絕緣內(nèi)部空間電荷的產(chǎn)生及分布，并通過馬來酸酐接枝改性聚乙烯的作用，可以有效的抑制絕緣內(nèi)部陽離子的移動(dòng)，進(jìn)而降低了空間電荷的集聚，改善絕緣內(nèi)部電場，提高絕緣材料的體積電阻率。添加了馬來酸酐接枝改性聚乙烯及無機(jī)納米三氧化二鋁的絕緣材料在30kV/mm電場下絕緣內(nèi)部幾乎沒有電場集聚的現(xiàn)象。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。