高压直流电缆用低密度聚乙烯的结构与电气性能分析

李维康¹，祝文亲²，张翀¹，闫轰达¹，李文鹏^1,3，陈新¹，钟力生³

1. 全球能源互联网研究院有限公司先进输电技术国家重点实验室2. 中国石油石油化工研究院3. 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室

摘 要：低密度聚乙烯的分子结构是影响高压直流电缆电气性能的关键因素。本文选取了进口和国产的高压直流电缆用绝缘料,通过凝胶渗透色谱、红外光谱和核磁共振谱从结构上研究聚乙烯基料的分子量分布、碳碳双键含量和支化度;从宏观上分析材料的电气性能和加工流变性能,并探讨聚乙烯的结构特性对其电气和流变性能的影响机制。结果表明:进口绝缘料的分子量分布较窄,端基双键含量高,长链支化度高,在高温下的绝缘性能较好,50℃下的直流击穿场强比国产绝缘料高约36%,且在40 kV/mm直流场作用下其内部未发现异极性空间电荷。聚乙烯分子量分布窄,分子内部晶点(大分子或超大分子等杂质)较少,有助于抑制异极性空间电荷。聚乙烯支化度较高,分子链间缠结点较多,使得材料在高温下的稳定性较好。

关键词：高压直流电缆;低密度聚乙烯;空间电荷;直流击穿;