Šiuo metu dažniausiai naudojamasizoliacinė medžiagaNuolatinės srovės kabeliams izoliacinė medžiaga yra polietilenas. Tačiau tyrėjai nuolat ieško daugiau galimų izoliacinių medžiagų, tokių kaip polipropilenas (PP). Nepaisant to, PP naudojimas kaip kabelių izoliacinė medžiaga kelia keletą problemų.
1. Mechaninės savybės
Kad būtų įvykdyti pagrindiniai nuolatinės srovės kabelių transportavimo, montavimo ir eksploatavimo reikalavimai, izoliacinė medžiaga turi pasižymėti tam tikru mechaniniu stiprumu, įskaitant gerą lankstumą, pailgėjimą plyšimo metu ir atsparumą smūgiams žemoje temperatūroje. Tačiau PP, kaip labai kristalinis polimeras, pasižymi standumu savo darbinės temperatūros diapazone. Be to, jis yra trapus ir linkęs įtrūkti žemoje temperatūroje, todėl neatitinka šių sąlygų. Todėl tyrimai turi būti sutelkti į PP grūdinimą ir modifikavimą, siekiant išspręsti šias problemas.
2. Atsparumas senėjimui
Ilgalaikio naudojimo metu nuolatinės srovės kabelių izoliacija palaipsniui sensta dėl didelio elektrinio lauko intensyvumo ir terminių ciklų bendro poveikio. Dėl šio senėjimo sumažėja mechaninės ir izoliacinės savybės, taip pat sumažėja atsparumas gedimui, o tai galiausiai turi įtakos kabelio patikimumui ir tarnavimo laikui. Kabelių izoliacijos senėjimas apima mechaninius, elektrinius, terminius ir cheminius aspektus, o labiausiai nerimą kelia elektrinis ir terminis senėjimas. Nors antioksidantų pridėjimas gali tam tikru mastu pagerinti PP atsparumą terminiam oksidaciniam senėjimui, prastas antioksidantų ir PP suderinamumas, migracija ir jų priemaišos kaip priedai turi įtakos PP izoliacijos savybėms. Todėl vien tik antioksidantų naudojimas siekiant pagerinti PP atsparumą senėjimui negali atitikti nuolatinės srovės kabelių izoliacijos tarnavimo laiko ir patikimumo reikalavimų, todėl reikia atlikti tolesnius PP modifikavimo tyrimus.
3. Izoliacijos charakteristikos
Erdvinis krūvis, kaip vienas iš veiksnių, darančių įtaką kokybei ir tarnavimo laikuiaukštos įtampos nuolatinės srovės kabeliai, daro didelę įtaką vietiniam elektrinio lauko pasiskirstymui, dielektriniam stiprumui ir izoliacinės medžiagos senėjimui. Nuolatinės srovės kabelių izoliacinės medžiagos turi slopinti erdvinio krūvio kaupimąsi, sumažinti vienodo poliškumo erdvinių krūvių įpurškimą ir trukdyti skirtingo poliškumo erdvinių krūvių susidarymui, kad būtų išvengta elektrinio lauko iškraipymo izoliacijoje ir sąsajose, užtikrinant nepakitusią gedimo jėgą ir kabelio tarnavimo laiką.
Kai nuolatinės srovės kabeliai ilgą laiką yra vienpoliame elektriniame lauke, izoliacijos viduje esančioje elektrodo medžiagoje susidarę elektronai, jonai ir priemaišų jonizacija tampa erdviniais krūviais. Šie krūviai greitai migruoja ir kaupiasi krūvio paketuose, tai vadinama erdvinio krūvio kaupimu. Todėl, naudojant polipropileną (PP) nuolatinės srovės kabeliuose, būtini pakeitimai, siekiant sumažinti krūvio susidarymą ir kaupimąsi.
4. Šilumos laidumas
Dėl prasto šilumos laidumo PP pagrindu pagamintų nuolatinės srovės kabelių eksploatavimo metu susidaranti šiluma negali greitai išsisklaidyti, todėl susidaro temperatūros skirtumai tarp vidinės ir išorinės izoliacijos sluoksnio pusių ir susidaro nevienodas temperatūros laukas. Polimerinių medžiagų elektrinis laidumas didėja kylant temperatūrai. Todėl išorinė izoliacijos sluoksnio pusė, kurios laidumas mažesnis, tampa linkusi kaupti krūvius, o tai sumažina elektrinio lauko intensyvumą. Be to, temperatūros gradientai sukelia didelio kiekio erdvinių krūvių įpurškimą ir migraciją, dar labiau iškraipydami elektrinį lauką. Kuo didesnis temperatūros gradientas, tuo daugiau kaupiasi erdvinis krūvis, o tai sustiprina elektrinio lauko iškraipymą. Kaip minėta anksčiau, aukšta temperatūra, erdvinio krūvio kaupimasis ir elektrinio lauko iškraipymas turi įtakos normaliam nuolatinės srovės kabelių veikimui ir tarnavimo laikui. Todėl PP šilumos laidumo gerinimas yra būtinas norint užtikrinti saugų nuolatinės srovės kabelių eksploatavimą ir ilgesnį tarnavimo laiką.
Įrašo laikas: 2024 m. sausio 4 d.