В момента, често използванитеизолационен материалза DC кабели е полиетилен. Изследователите обаче непрекъснато търсят повече потенциални изолационни материали, като например полипропилен (PP). Въпреки това, използването на PP като материал за изолация на кабели представлява няколко проблема.
1. Механични свойства
За да отговаря на основните изисквания за транспортиране, монтаж и експлоатация на DC кабели, изолационният материал трябва да притежава определена механична якост, включително добра гъвкавост, удължение при скъсване и устойчивост на удар при ниски температури. PP, като силно кристален полимер, обаче проявява твърдост в работния си температурен диапазон. Освен това, той показва крехкост и податливост на напукване в нискотемпературни среди, като не отговаря на тези условия. Следователно, изследванията трябва да се съсредоточат върху закаляването и модифицирането на PP, за да се решат тези проблеми.
2. Устойчивост на стареене
При продължителна употреба, изолацията на DC кабелите постепенно старее поради комбинираното въздействие на високия интензитет на електрическото поле и термичните цикли. Това стареене води до намаляване на механичните и изолационни свойства, както и до намаляване на якостта на пробив, което в крайна сметка се отразява на надеждността и експлоатационния живот на кабела. Стареенето на кабелната изолация включва механични, електрически, термични и химични аспекти, като електрическото и термичното стареене са най-тревожни. Въпреки че добавянето на антиоксиданти може да подобри до известна степен устойчивостта на PP на термично окислително стареене, лошата съвместимост между антиоксидантите и PP, миграцията им и техните примеси като добавки влияят върху изолационните характеристики на PP. Следователно, разчитането единствено на антиоксиданти за подобряване на устойчивостта на PP на стареене не може да отговори на изискванията за живот и надеждност на DC кабелната изолация, което налага допълнителни изследвания за модифициране на PP.
3. Изолационни характеристики
Пространственият заряд, като един от факторите, влияещи върху качеството и продължителността на животакабели за високо напрежение и постоянен ток, значително влияе върху локалното разпределение на електрическото поле, диелектричната якост и стареенето на изолационния материал. Изолационните материали за DC кабели 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, осигурявайки незасегната якост на пробив и живот на кабела.
Когато DC кабелите 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, известно 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 базата на PP, не може да се разсее бързо, което води до температурни разлики между вътрешната и външната страна на изолационния слой, създавайки неравномерно температурно поле. Електропроводимостта на полимерните материали се увеличава с повишаване на температурите. Следователно, външната страна на изолационния слой с по-ниска проводимост става склонна към натрупване на заряд, което води до намалена интензивност на електрическото поле. Освен това, температурните градиенти причиняват инжектиране и миграция 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 на нормалната работа и експлоатационния живот на DC кабелите. Следователно, подобряването на топлопроводимостта на PP е необходимо, за да се осигури безопасна работа и удължен експлоатационен живот на DC кабелите.
Време на публикуване: 04.01.2024 г.