În prezent, cel utilizat în mod obișnuitmaterial izolatorpentru cablurile DC este polietilena. Cu toate acestea, cercetătorii caută continuu mai multe materiale de izolare potențiale, cum ar fi polipropilena (PP). Cu toate acestea, utilizarea PP ca material de izolare a cablurilor prezintă mai multe probleme.
1. Proprietăți mecanice
Pentru a îndeplini cerințele de bază pentru transportul, instalarea și funcționarea cablurilor de curent continuu, materialul de izolație trebuie să aibă o anumită rezistență mecanică, inclusiv o bună flexibilitate, alungire la rupere și rezistență la impact la temperatură scăzută. Cu toate acestea, PP, ca polimer foarte cristalin, prezintă rigiditate în intervalul său de temperatură de lucru. În plus, prezintă fragilitate și susceptibilitate la fisurare în medii cu temperatură scăzută, nereușind să îndeplinească aceste condiții. Prin urmare, cercetarea trebuie să se concentreze pe întărirea și modificarea PP pentru a aborda aceste probleme.
2. Rezistenta la imbatranire
În timpul utilizării pe termen lung, izolația cablului de curent continuu îmbătrânește treptat datorită efectelor combinate ale intensității mari a câmpului electric și ale ciclului termic. Această îmbătrânire duce la o reducere a proprietăților mecanice și de izolare, precum și la o scădere a rezistenței la rupere, afectând în cele din urmă fiabilitatea și durata de viață a cablului. Îmbătrânirea izolației cablurilor include aspecte mecanice, electrice, termice și chimice, îmbătrânirea electrică și termică fiind cea mai îngrijorătoare. Deși adăugarea de antioxidanți poate îmbunătăți într-o anumită măsură rezistența PP la îmbătrânirea oxidativă termică, compatibilitatea slabă între antioxidanți și PP, migrarea și impuritatea acestora ca aditivi afectează performanța de izolare a PP. Prin urmare, bazarea exclusiv pe antioxidanți pentru a îmbunătăți rezistența la îmbătrânire a PP nu poate îndeplini cerințele privind durata de viață și fiabilitatea izolației cablurilor DC, necesitând cercetări suplimentare privind modificarea PP.
3. Performanța izolației
Încărcare de spațiu, ca unul dintre factorii care influențează calitatea și durata de viață acabluri DC de înaltă tensiune, influențează semnificativ distribuția locală a câmpului electric, rezistența dielectrică și îmbătrânirea materialului de izolație. Materialele de izolație pentru cablurile de curent continuu trebuie să suprime acumularea de încărcare spațială, să reducă injectarea sarcinilor spațiale cu polaritate similară și să împiedice generarea de încărcări spațiale cu polaritate diferită pentru a preveni distorsiunea câmpului electric în izolație și interfețe, asigurând rezistența la defalcare neafectată și durata de viață a cablului.
Când cablurile de curent continuu rămân într-un câmp electric unipolar pentru o perioadă lungă de timp, electronii, ionii și ionizarea impurităților generate la materialul electrodului din izolație devin sarcini spațiale. Aceste taxe migrează rapid și se acumulează în pachete de încărcare, cunoscute sub numele de acumulare de încărcare spațială. Prin urmare, atunci când utilizați PP în cablurile DC, sunt necesare modificări pentru a suprima generarea și acumularea de încărcare.
4. Conductivitate termică
Din cauza conductibilității termice slabe, căldura generată în timpul funcționării cablurilor de curent continuu pe bază de PP nu se poate disipa rapid, ceea ce duce la diferențe de temperatură între părțile interioare și exterioare ale stratului de izolație, creând un câmp de temperatură inegal. Conductivitatea electrică a materialelor polimerice crește odată cu creșterea temperaturii. Prin urmare, partea exterioară a stratului de izolație cu conductivitate mai mică devine predispusă la acumularea de sarcină, ceea ce duce la o intensitate redusă a câmpului electric. Mai mult, gradienții de temperatură provoacă injectarea și migrarea unui număr mare de sarcini spațiale, distorsionând și mai mult câmpul electric. Cu cât gradientul de temperatură este mai mare, cu atât se acumulează mai multă sarcină spațială, intensificând distorsiunea câmpului electric. După cum sa discutat mai devreme, temperatura ridicată, acumularea de încărcare spațială și distorsiunea câmpului electric afectează funcționarea normală și durata de viață a cablurilor DC. Prin urmare, îmbunătățirea conductibilității termice a PP este necesară pentru a asigura funcționarea în siguranță și durata de viață prelungită a cablurilor DC.
Ora postării: 04-ian-2024