În prezent, cele utilizate în mod obișnuitmaterial izolatorPolietilena este materialul de izolație ideal pentru cablurile de curent continuu. Cu toate acestea, cercetătorii caută în permanență mai multe materiale izolatoare potențiale, cum ar fi polipropilena (PP). Cu toate acestea, utilizarea PP ca material de izolație pentru cabluri prezintă mai multe probleme.
1. Proprietăți mecanice
Pentru a îndeplini cerințele de bază pentru transportul, instalarea și funcționarea cablurilor de curent continuu, materialul izolator trebuie să posede o anumită rezistență mecanică, inclusiv o bună flexibilitate, alungire la rupere și rezistență la impact la temperaturi scăzute. Cu toate acestea, PP, fiind un polimer cu cristale înalte, prezintă rigiditate în intervalul său de temperatură de funcționare. În plus, prezintă fragilitate și susceptibilitate la fisurare în medii cu temperaturi scăzute, neîndeplinind aceste condiții. Prin urmare, cercetarea trebuie să se concentreze pe durificarea și modificarea PP pentru a aborda aceste probleme.
2. Rezistență la îmbătrânire
În timpul utilizării pe termen lung, izolația cablurilor de curent continuu se îmbătrânește treptat din cauza efectelor combinate ale intensității ridicate a câmpului electric și ale ciclului termic. Această îmbătrânire duce la o reducere a proprietăților mecanice și de izolație, precum și la o scădere a rezistenței la străpungere, 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 cele mai îngrijorătoare. Deși adăugarea de antioxidanți poate îmbunătăți într-o oarecare măsură rezistența PP la îmbătrânirea termică oxidativă, compatibilitatea slabă dintre antioxidanți și PP, migrarea și impuritățile acestora ca aditivi afectează performanța izolației PP. Prin urmare, utilizarea exclusivă a antioxidanților pentru îmbunătățirea rezistenței la îmbătrânire a PP nu poate îndeplini cerințele de durată de viață și fiabilitate ale izolației cablurilor de curent continuu, fiind necesare cercetări suplimentare privind modificarea PP.
3. Performanța izolației
Încărcarea spațială, ca unul dintre factorii care influențează calitatea și durata de viață acabluri de curent continuu de înaltă tensiune, are un impact semnificativ asupra distribuției câmpului electric local, a rigidității dielectrice și a îmbătrânirii materialului izolator. Materialele de izolație pentru cablurile de curent continuu trebuie să suprime acumularea de sarcină spațială, să reducă injectarea de sarcini spațiale cu polaritate similară și să împiedice generarea de sarcini spațiale cu polaritate neafectată pentru a preveni distorsiunea câmpului electric în izolație și interfețe, asigurând rezistența la străpungere și durata de viață a cablului neafectate.
Când cablurile de curent continuu rămân într-un câmp electric unipolar pentru o perioadă lungă de timp, electronii, ionii și impuritățile ionizate generate la materialul electrodului din izolație devin sarcini spațiale. Aceste sarcini migrează rapid și se acumulează în pachete de sarcină, fenomen cunoscut sub numele de acumulare de sarcină spațială. Prin urmare, atunci când se utilizează PP în cablurile de curent continuu, sunt necesare modificări pentru a suprima generarea și acumularea de sarcină.
4. Conductivitatea termică
Din cauza conductivității termice slabe, căldura generată în timpul funcționării cablurilor de curent continuu pe bază de PP nu se poate disipa prompt, rezultând diferențe de temperatură între părțile interioare și exterioare ale stratului de izolație, creând un câmp de temperatură neuniform. Conductivitatea electrică a materialelor polimerice crește odată cu creșterea temperaturilor. 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 produce o acumulare mai mare de sarcină spațială, intensificând distorsiunea câmpului electric. Așa cum s-a discutat anterior, temperatura ridicată, acumularea de sarcină spațială și distorsiunea câmpului electric afectează funcționarea normală și durata de viață a cablurilor de curent continuu. Prin urmare, îmbunătățirea conductivității termice a PP este necesară pentru a asigura funcționarea în siguranță și durata de viață prelungită a cablurilor de curent continuu.
Data publicării: 04 ian. 2024