判定机械力和热老化对硅橡胶介电性能影响的方法

技术领域

本发明涉及一种判定硅橡胶介电性能的方法，具体涉及判定机械力和热老化对硅橡胶介电性能影响的方法，属于高电压与绝缘技术领域。

背景技术

高压直流输电拥有着线路损耗小、输电距离远、功率调节方便灵活、传输容量大等优点，因此在世界范围内被广泛应用。配合电力电子技术，柔性直流输电日渐成熟，解决了传统直流输电存在的一些问题；因此在异步电网陆上互联、大城市供电增容、孤立负荷供电等方面应用更加广泛。但是就目前投入运行的直流电缆线路来讲，电缆附件是整条电缆线路的最薄弱环节，故障率比较高。目前对高压直流电缆附件的研究还并不是很透彻，以至于能够制造这种附件的厂家很少。因此解决高压直流电缆附件的难题，对于直流输电线路的运行稳定性有着重要的意义。

直流电缆的接头盒与普通交流电缆的接头盒结构大致相似，但是也有着明显的差别。交流电压下场强是按照绝缘材料的相对介电常数反比分布的，直流电压下场强则是按照电导率的反比分布的，所以在场强分布方面二者差别很大。硅橡胶介电强度比XLPE小，若要保证在高温高场下电缆的安全运行，就需要让最大场强出现在XLPE上，保证硅橡胶不会损坏；而在高场高温条件下XLPE的电导率是呈非线性分布的，因此就要让硅橡胶的电导率也呈非线性分布并且尽量高于XLPE。大量研究表明通过添加无机纳米填料可以使硅橡胶电导率在高场下呈非线性分布。另一方面，直流电缆附件场强分布既有垂直于绝缘层的径向电场分量，也有平行于绝缘层的轴向电场。由此导致的沿绝缘表面的电痕破坏也是屡见不鲜的。所以为了降低这种绝缘的沿面破坏，优化电缆附件的结构设计，有必要对增绕绝缘与XLPE之间交界面的介电性能研究。对于目前应用广泛的预制式电缆附件，增绕绝缘的材料多为硅橡胶，在撑条抽出之后硅橡胶必然对XLPE产生一定的压力，其自身也会受一定的拉力。这个力如果太小，绝缘之间就会有气隙。对于这种力与绝缘材料介电强度之间有着什么关系，目前的研究还不完善。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题，进而提供一种判定机械力和热老化对硅橡胶介电性能影响的方法。

所述判定机械力和热老化对硅橡胶介电性能影响的方法包括以下步骤：

步骤一，测试压力、温度对硅橡胶介电性能的影响；将三组试样分别加热至30℃、50℃、70℃三个温度点，然后将试样固定在电极架上，调整高压电极与地电极之间的压强分别为0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa；接好线路之后把电极架整体放入硅油中进行击穿性能的测试；

步骤二，测试压力、温度对硅橡胶沿面击穿强度的影响；在XLPE试样上用真空镀膜机蒸镀上两个直径为2cm的圆形电极，两个圆心距离2.5cm，再将同样大小的硅橡胶试样与XLPE紧密接触，用铝箔做引出电极，连接好线路进行击穿测试；测量的温度点为30℃，50℃，70℃，试样的压强为0.1MP，0.2MP，0.3MP，0.4MP；

步骤三，测试拉力对硅橡胶电树枝老化的影响；对硅橡胶进行拉伸，拉伸程度越大受力越大，制作针电极，对硅橡胶拉伸至原长的3％，6％，9％，12％，15％，分别进行测量，将试样固定在电极架上，调整好拉伸距离，将针电极预热，插入试样，进行电树枝老化试验。

步骤四，测试拉力、温度对硅橡胶击穿强度的影响；将硅橡胶分别拉伸至原长的3％，6％，9％，12％，15％，测量在30℃，50℃，70℃时的击穿强度，把试样固定在电极架上，调整好拉力后在硅橡胶两面贴铝箔电极，将整体放入硅油中，连接实验电路进行击穿测试；

步骤五，热老化试验；将试样在受压力的条件下进行热老化。老化温度为130℃，150℃，170℃；老化时间分别为400h，700h，1000h。测量试样老化之后的击穿性能、沿面击穿性能等随压力的变化；

步骤六，收集、分析数据，形成表格及数值分布图，判断机械力和热老化对硅橡胶介电性能影响。

优选的：步骤三中的针电极采用针尖锥角30°，曲率半径2μm，针直径为250μm的针电极，针尖距离接地电极的距离为3±0.mm。

本发明与现有产品相比具有以下效果：能够测得硅橡胶和XLPE界面介电强度，硅橡胶击穿强度随压力、温度变化的关系以及热老化对这些性能的影响情况；得出随着拉力变化硅橡胶击穿性能的变化趋势；通过研究拉力对硅橡胶电树枝的影响。

具体实施方式

本发明所述的判定机械力和热老化对硅橡胶介电性能影响的方法包括以下步骤：

步骤一，测试压力、温度对硅橡胶介电性能的影响；将三组试样分别加热至30℃、50℃、70℃三个温度点，然后将试样固定在电极架上，调整高压电极与地电极之间的压强分别为0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa；接好线路之后把电极架整体放入硅油中进行击穿性能的测试；

步骤二，测试压力、温度对硅橡胶沿面击穿强度的影响；在XLPE试样上用真空镀膜机蒸镀上两个直径为2cm的圆形电极，两个圆心距离2.5cm，再将同样大小的硅橡胶试样与XLPE紧密接触，用铝箔做引出电极，连接好线路进行击穿测试；测量的温度点为30℃，50℃，70℃，试样的压强为0.1MP，0.2MP，0.3MP，0.4MP；

步骤三，测试拉力对硅橡胶电树枝老化的影响；对硅橡胶进行拉伸，拉伸程度越大受力越大，制作针电极，对硅橡胶拉伸至原长的3％，6％，9％，12％，15％，分别进行测量，将试样固定在电极架上，调整好拉伸距离，将针电极预热，插入试样，进行电树枝老化试验。

步骤四，测试拉力、温度对硅橡胶击穿强度的影响；将硅橡胶分别拉伸至原长的3％，6％，9％，12％，15％，测量在30℃，50℃，70℃时的击穿强度，把试样固定在电极架上，调整好拉力后在硅橡胶两面贴铝箔电极，将整体放入硅油中，连接实验电路进行击穿测试；

步骤五，热老化试验；将试样在受压力的条件下进行热老化。老化温度为130℃，150℃，170℃；老化时间分别为400h，700h，1000h。测量试样老化之后的击穿性能、沿面击穿性能等随压力的变化；

步骤六，收集、分析数据，形成表格及数值分布图，判断机械力和热老化对硅橡胶介电性能影响。

进一步：步骤三中的针电极采用针尖锥角30°，曲率半径2μm，针直径为250μm的针电极，针尖距离接地电极的距离为3±0.mm。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。