Trenutno se pogosto uporabljaizolacijski materialZa enosmerne kable je polietilen. Vendar pa raziskovalci nenehno iščejo nove potencialne izolacijske materiale, kot je polipropilen (PP). Kljub temu uporaba PP kot izolacijskega materiala za kable predstavlja več težav.
1. Mehanske lastnosti
Za izpolnjevanje osnovnih zahtev za transport, namestitev in delovanje enosmernih kablov mora imeti izolacijski material določeno mehansko trdnost, vključno z dobro fleksibilnostjo, raztezkom pri pretrgu in odpornostjo na udarce pri nizkih temperaturah. Vendar pa PP kot visoko kristaliničen polimer kaže togost v svojem delovnem temperaturnem območju. Poleg tega kaže krhkost in dovzetnost za razpoke v nizkotemperaturnih okoljih, kjer ne izpolnjuje teh pogojev. Zato se morajo raziskave osredotočiti na utrjevanje in modificiranje PP, da bi rešili te težave.
2. Odpornost proti staranju
Med dolgotrajno uporabo se izolacija enosmernih kablov postopoma stara zaradi kombiniranih učinkov visoke intenzivnosti električnega polja in toplotnih ciklov. To staranje vodi do zmanjšanja mehanskih in izolacijskih lastnosti ter do zmanjšanja prebojne trdnosti, kar na koncu vpliva na zanesljivost in življenjsko dobo kabla. Staranje izolacije kablov vključuje mehanske, električne, toplotne in kemične vidike, pri čemer sta električno in toplotno staranje najbolj zaskrbljujoča. Čeprav lahko dodajanje antioksidantov do neke mere izboljša odpornost polipropilena na toplotno oksidativno staranje, slaba združljivost med antioksidanti in polipropilenom, migracija in njihova nečistoča kot dodatki vplivajo na izolacijsko delovanje polipropilena. Zato se zanašanje izključno na antioksidante za izboljšanje odpornosti polipropilena proti staranju ne more izpolniti zahtev glede življenjske dobe in zanesljivosti izolacije enosmernih kablov, kar zahteva nadaljnje raziskave o modificiranju polipropilena.
3. Izolacijska učinkovitost
Prostorski naboj kot eden od dejavnikov, ki vplivajo na kakovost in življenjsko dobovisokonapetostni enosmerni kabli, pomembno vpliva na lokalno porazdelitev električnega polja, dielektrično trdnost in staranje izolacijskega materiala. Izolacijski materiali za enosmerne kable morajo zavirati kopičenje prostorskega naboja, zmanjšati vbrizgavanje prostorskih nabojev enake polarnosti in preprečiti nastajanje prostorskih nabojev različne polarnosti, da preprečijo popačenje električnega polja znotraj izolacije in vmesnikov, s čimer se zagotovi nespremenjena prebojna trdnost in življenjska doba kabla.
Ko enosmerni kabli ostanejo dalj časa v unipolarnem električnem polju, elektroni, ioni in ionizacija nečistoč, ki nastanejo na elektrodnem materialu znotraj izolacije, postanejo prostorski naboji. Ti naboji se hitro selijo in kopičijo v nabojne pakete, kar je znano kot kopičenje prostorskega naboja. Zato so pri uporabi PP v enosmernih kablih potrebne modifikacije za preprečevanje nastajanja in kopičenja naboja.
4. Toplotna prevodnost
Zaradi slabe toplotne prevodnosti se toplota, ki nastane med delovanjem enosmernih kablov na osnovi PP, ne more hitro odvajati, kar povzroči temperaturne razlike med notranjo in zunanjo stranjo izolacijske plasti in neenakomerno temperaturno polje. Električna prevodnost polimernih materialov se z naraščajočimi temperaturami povečuje. Zato zunanja stran izolacijske plasti z nižjo prevodnostjo postane nagnjena k kopičenju naboja, kar vodi do zmanjšane intenzivnosti električnega polja. Poleg tega temperaturni gradienti povzročajo vbrizgavanje in migracijo velikega števila prostorskih nabojev, kar dodatno popači električno polje. Večji kot je temperaturni gradient, večja je akumulacija prostorskega naboja, kar okrepi popačenje električnega polja. Kot smo že omenili, visoka temperatura, kopičenje prostorskega naboja in popačenje električnega polja vplivajo na normalno delovanje in življenjsko dobo enosmernih kablov. Zato je izboljšanje toplotne prevodnosti PP potrebno za zagotovitev varnega delovanja in daljše življenjske dobe enosmernih kablov.
Čas objave: 4. januar 2024