通过分析和对比在交流电压和直流电压环境下高压铝合金电缆附件及绝缘材料的电场分布特性及差异,对320kV直流XLPE高压铝合金电缆终端和中间接头进行了自主研发设计,并根据直流电场特点,对关键部件橡胶应力锥与高压铝合金电缆绝缘的配合进行特别设计,即将附件增强绝缘材料与高压铝合金电缆绝缘的电导率之比控制在一定的范围内,以有效减少界面电场强度的畸变,起到抑制界面空间电荷的作用。还提出了采用抗静电纳米填料对现有EPDM材料进行改性的方法,以达到在保持EPDM材料原有优良电气性能和机械性能的基础上,控制材料电阻系数随温度变化的变化率,降低和均匀材料中空间电荷积累的现象,并通过多种绝缘材料配方研制及对空间电荷的测试,找到了种合适的抗静电纳米填料,添加该种纳米填料进行改性后的EPDM绝缘材料比较理想,可满足在直流电压下使用的要求。最后通过对有限元计算软件的分析计算方法进行改进,对设计的320kV直流XLPE高压铝合金电缆附件匹配不同配方绝缘材料进行了电场模拟分析和仿真计算。
我们将改性后的EPDM绝缘材料应用于自主研发的320kⅤ交联聚乙烯绝缘直流高压铝合金电缆终端和中间接头,并按大电网会议推荐的标准 CIGRE49671及国家电线高压铝合金电缆质量监督检验中心技术规范TCW74-20128要求,于2014年10月分别在中国电力科学研究院电力工业电气设备质量检验测试中心和国家电线高压铝合金电缆质量监督检验中心通过了型式试验,产品所有性能指标均达到标准要求。