Trenutno se pogosto uporabljaizolacijski materialza DC kable je polietilen. Vendar pa raziskovalci nenehno iščejo več potencialnih izolacijskih materialov, kot je polipropilen (PP). Kljub temu uporaba PP kot materiala za izolacijo kablov predstavlja več težav.
1. Mehanske lastnosti
Za izpolnjevanje osnovnih zahtev za prevoz, namestitev in delovanje kablov za enosmerni tok mora izolacijski material imeti določeno mehansko trdnost, vključno z dobro prožnostjo, raztezkom ob pretrganju in odpornostjo na nizke temperature. Vendar pa PP kot visokokristalni polimer kaže togost znotraj svojega delovnega temperaturnega območja. Poleg tega kaže krhkost in dovzetnost za pokanje v nizkotemperaturnih okoljih, pri čemer ne izpolnjuje teh pogojev. Zato se morajo raziskave osredotočiti na poostritev in spreminjanje PP za reševanje teh vprašanj.
2. Odpornost na staranje
Med dolgotrajno uporabo se izolacija kabla za enosmerni tok postopoma stara zaradi kombiniranih učinkov visoke jakosti električnega polja in termičnega kroženja. To staranje povzroči zmanjšanje mehanskih in izolacijskih lastnosti ter zmanjšanje prebojne trdnosti, kar na koncu vpliva na zanesljivost in življenjsko dobo kabla. Staranje kabelske izolacije vključuje mehanske, električne, toplotne in kemične vidike, pri čemer sta električno in toplotno staranje najbolj zaskrbljujoča. Čeprav lahko dodajanje antioksidantov do določene mere izboljša odpornost PP na toplotno oksidativno staranje, slaba združljivost med antioksidanti in PP, migracija in njihove nečistoče kot dodatki vplivajo na izolacijo PP. Zato samo zanašanje na antioksidante za izboljšanje odpornosti PP proti staranju ne more izpolniti zahtev glede življenjske dobe in zanesljivosti izolacije kabla za enosmerni tok, kar zahteva nadaljnje raziskave o spreminjanju PP.
3. Izolacijska zmogljivost
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 kable za enosmerni tok morajo zavirati kopičenje prostorskega naboja, zmanjšati vbrizgavanje prostorskih nabojev z enako polarnostjo in ovirati ustvarjanje prostorskih nabojev z drugačno polarnostjo, da se prepreči popačenje električnega polja v izolaciji in vmesnikih, s čimer se zagotovi nespremenjena prebojna trdnost in življenjska doba kabla.
Ko kabli za enosmerni tok ostanejo v unipolarnem električnem polju dlje časa, postanejo elektroni, ioni in ionizacija nečistoč, ki nastanejo na materialu elektrod znotraj izolacije, prostorski naboji. Ti naboji se hitro selijo in kopičijo v pakete nabojev, kar je znano kot kopičenje prostorskega naboja. Zato so pri uporabi PP v kablih za enosmerni tok potrebne spremembe za preprečevanje nastajanja in kopičenja naboja.
4. Toplotna prevodnost
Zaradi slabe toplotne prevodnosti se toplota, ki nastane med delovanjem DC kablov na osnovi PP, ne more hitro razpršiti, kar povzroči temperaturne razlike med notranjo in zunanjo stranjo izolacijskega sloja, kar ustvarja neenakomerno temperaturno polje. Električna prevodnost polimernih materialov se poveča z naraščanjem temperature. Zato postane zunanja stran izolacijske plasti z nižjo prevodnostjo nagnjena k kopičenju naboja, kar vodi do zmanjšane jakosti električnega polja. Poleg tega temperaturni gradienti povzročijo vbrizgavanje in migracijo velikega števila prostorskih nabojev, kar še dodatno izkrivlja električno polje. Večji kot je temperaturni gradient, večja je akumulacija prostorskega naboja, kar poveča popačenje električnega polja. Kot smo že omenili, visoka temperatura, kopičenje prostorskega naboja in popačenje električnega polja vplivajo na normalno delovanje in življenjsko dobo kablov za enosmerni tok. Zato je izboljšanje toplotne prevodnosti PP potrebno za zagotovitev varnega delovanja in podaljšane življenjske dobe kablov za enosmerni tok.
Čas objave: Jan-04-2024