Obecnie powszechnie używanemateriał izolacyjnyDla kabli DC to polietylen. Jednak naukowcy nieustannie szukają większej liczby potencjalnych materiałów izolacyjnych, takich jak polipropylen (PP). Niemniej jednak użycie PP jako materiału izolacji kablowej przedstawia kilka problemów.
1. Właściwości mechaniczne
Aby spełnić podstawowe wymagania dotyczące transportu, instalacji i eksploatacji kabli DC, materiał izolacyjny musi posiadać pewną wytrzymałość mechaniczną, w tym dobrą elastyczność, wydłużenie przy przerwie i odporność na uderzenie w niskiej temperaturze. Jednak PP, jako wysoce krystaliczny polimer, wykazuje sztywność w swoim zakresie temperatur. Ponadto pokazuje kruchość i podatność na pękanie w środowiskach o niskiej temperaturze, nie spełniając tych warunków. Dlatego badania muszą koncentrować się na zaostrzaniu i modyfikowaniu PP w celu rozwiązania tych problemów.
2. Odporność na starzenie się
Podczas długotrwałego użytkowania izolacja kabli DC stopniowo starzeje się ze względu na połączone efekty wysokiej intensywności pola elektrycznego i cyklu termicznego. To starzenie się prowadzi do zmniejszenia właściwości mechanicznych i izolacyjnych, a także zmniejszenia siły rozpadu, ostatecznie wpływając na niezawodność i żywotność serwisową kabla. Starzenie się izolacji kablowej obejmuje aspekty mechaniczne, elektryczne, termiczne i chemiczne, przy których starzenie się elektryczne i termiczne jest najbardziej niepokojące. Chociaż dodanie przeciwutleniaczy może w pewnym stopniu poprawić odporność PP na starzenie się termiczne oksydacyjne, słabą kompatybilność między przeciwutleniaczami i PP, migracją i ich zanieczyszczeniem, ponieważ dodatki wpływają na wydajność izolacji PP. Dlatego wyłącznie poleganie na przeciwutleniaczy w celu poprawy oporności na starzenie się PP nie może spełniać wymagań dotyczących życia i niezawodności izolacji kablowej DC, wymagając dalszych badań nad modyfikacją PP.
3. Wydajność izolacji
Ładunek przestrzeni, jako jeden z czynników wpływających na jakość i żywotnośćKable DC wysokiego napięcia, znacząco wpływa na lokalny rozkład pola elektrycznego, wytrzymałość dielektryczna i starzenie materiałów izolacyjnych. Materiały izolacyjne dla kabli DC muszą stłumić akumulację ładunku przestrzeni, zmniejszyć wtrysk ładunków przestrzeni o podobnej polaryzm i utrudniać wytwarzanie ładunków przestrzeni odmiennej polarności, aby zapobiec zniekształceniu w polu elektrycznym w izolacji i interfejsach, zapewniając niezmienioną siłę rozkładu i żywotność kablową.
Gdy kable DC pozostają w jednobiegunowym polu elektrycznym przez dłuższy czas, elektrony, jony i jonizacja zanieczyszczeń wytwarzana w materiale elektrody w izolacji stają się ładunkami przestrzeni. Opłaty te szybko migrują i gromadzą się w pakietach ładunku, znanego jako akumulacja ładunku przestrzeni. Dlatego przy użyciu PP w kablach DC konieczne są modyfikacje do stłumienia wytwarzania i akumulacji ładunku.
4. Przewodnictwo cieplne
Ze względu na słabą przewodność cieplną ciepło generowane podczas działania kabli DC opartych na PP nie może szybko rozproszyć się, co powoduje różnice temperaturowe między wewnętrznymi i zewnętrznymi stronami warstwy izolacyjnej, tworząc nierównomierne pole temperatury. Przewodnictwo elektryczne materiałów polimerowych wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Dlatego zewnętrzna strona warstwy izolacyjnej o niższej przewodności staje się podatna na akumulację ładunku, co prowadzi do zmniejszonej intensywności pola elektrycznego. Ponadto gradienty temperatury powodują wstrzyknięcie i migrację dużej liczby ładunków przestrzeni, dodatkowo zniekształcając pole elektryczne. Im większy gradient temperatury, tym większy akumulacja ładunku przestrzeni, zintensyfikując zniekształcenie pola elektrycznego. Jak omówiono wcześniej, wysoką temperaturę, akumulację ładunku przestrzeni i zniekształcenie pola elektrycznego wpływają na normalne działanie i żywotność kabli DC. Stąd poprawa przewodności cieplnej PP jest konieczna, aby zapewnić bezpieczne działanie i długotrwały żywotność kabli DC.
Czas po: 04-2024