В момента често използванитеизолационен материалза DC кабели е полиетилен. Изследователите обаче непрекъснато търсят повече потенциални изолационни материали, като полипропилен (PP). Независимо от това използването на РР като изолационен материал за кабели създава няколко проблема.
1. Механични свойства
За да отговаря на основните изисквания за транспортиране, монтаж и експлоатация на кабели за постоянен ток, изолационният материал трябва да притежава определена механична якост, включително добра гъвкавост, удължение при скъсване и устойчивост на удар при ниски температури. Въпреки това, РР, като силно кристален полимер, проявява твърдост в своя работен температурен диапазон. Освен това, той показва крехкост и чувствителност към напукване в среда с ниска температура, като не отговаря на тези условия. Следователно, изследванията трябва да се съсредоточат върху втвърдяване и модифициране на PP, за да се справят с тези проблеми.
2. Устойчивост на стареене
По време на продължителна употреба изолацията на кабела за постоянен ток постепенно остарява поради комбинираните ефекти от висок интензитет на електрическото поле и топлинен цикъл. Това стареене води до намаляване на механичните и изолационни свойства, както и намаляване на якостта на пробив, което в крайна сметка засяга надеждността и експлоатационния живот на кабела. Стареенето на кабелната изолация включва механични, електрически, термични и химични аспекти, като електрическото и термичното стареене са най-загрижени. Въпреки че добавянето на антиоксиданти може да подобри устойчивостта на РР към термично окислително стареене до известна степен, лошата съвместимост между антиоксидантите и РР, миграцията и тяхното примеси като добавки влияят върху изолационните характеристики на РР. Следователно, разчитането само на антиоксиданти за подобряване на устойчивостта на РР на стареене не може да отговори на изискванията за продължителността на живота и надеждността на изолацията на кабелите за постоянен ток, което налага допълнителни изследвания за модифициране на РР.
3. Изолационни характеристики
Космически заряд, като един от факторите, влияещи върху качеството и продължителността на живота нависоковолтови DC кабели, значително влияе върху локалното разпределение на електрическото поле, диелектричната якост и стареенето на изолационния материал. Изолационните материали за кабели с постоянен ток трябва да потискат натрупването на пространствен заряд, да намаляват инжектирането на пространствени заряди с еднаква полярност и да възпрепятстват генерирането на пространствени заряди с различна полярност, за да предотвратят изкривяване на електрическото поле в изолацията и интерфейсите, като гарантират незасегната якост на пробив и продължителност на живота на кабела.
Когато кабелите за постоянен ток останат в еднополярно електрическо поле за продължителен период от време, електроните, йоните и йонизацията на примесите, генерирани в електродния материал в изолацията, се превръщат в пространствени заряди. Тези заряди бързо мигрират и се натрупват в зарядни пакети, известни като натрупване на пространствен заряд. Следователно, когато се използва PP в DC кабели, са необходими модификации за потискане на генерирането и натрупването на заряд.
4. Топлопроводимост
Поради лошата топлопроводимост топлината, генерирана по време на работа на DC кабели на основата на PP, не може да се разсее незабавно, което води до температурни разлики между вътрешната и външната страна на изолационния слой, създавайки неравномерно температурно поле. Електрическата проводимост на полимерните материали се увеличава с повишаване на температурата. Следователно външната страна на изолационния слой с по-ниска проводимост става податлива на натрупване на заряд, което води до намален интензитет на електрическото поле. Освен това температурните градиенти предизвикват инжектирането и миграцията на голям брой пространствени заряди, което допълнително изкривява електрическото поле. Колкото по-голям е температурният градиент, толкова повече се натрупва пространствен заряд, което засилва изкривяването на електрическото поле. Както беше обсъдено по-рано, високата температура, натрупването на пространствен заряд и изкривяването на електрическото поле влияят върху нормалната работа и експлоатационния живот на DC кабелите. Следователно, подобряването на топлопроводимостта на РР е необходимо, за да се осигури безопасна работа и удължен експлоатационен живот на DC кабелите.
Време на публикуване: 04 януари 2024 г