Šiuo metu dažniausiai naudojamasizoliacinė medžiagaDC kabeliams yra polietilenas. Tačiau mokslininkai nuolat ieško daugiau galimų izoliacinių medžiagų, tokių kaip polipropilenas (PP). Nepaisant to, naudojant PP kaip kabelių izoliacinę medžiagą, kyla keletas problemų.
1. Mechaninės savybės
Kad atitiktų pagrindinius nuolatinės srovės kabelių transportavimo, montavimo ir eksploatavimo reikalavimus, izoliacinė medžiaga turi turėti tam tikrą mechaninį stiprumą, įskaitant gerą lankstumą, pailgėjimą trūkimo metu ir atsparumą smūgiams žemoje temperatūroje. Tačiau PP, kaip labai kristalinis polimeras, savo darbinės temperatūros diapazone pasižymi tvirtumu. Be to, jis rodo trapumą ir jautrumą įtrūkimams žemoje temperatūroje, neatitinkantis šių sąlygų. Todėl moksliniai tyrimai turi būti sutelkti į PP griežtinimą ir modifikavimą, kad būtų išspręstos šios problemos.
2. Atsparumas senėjimui
Ilgai naudojant nuolatinės srovės kabelio izoliacija palaipsniui sensta dėl bendro didelio elektrinio lauko intensyvumo ir šiluminio ciklo poveikio. Dėl šio senėjimo sumažėja mechaninės ir izoliacinės savybės, taip pat sumažėja atsparumas skilimui, o tai galiausiai turi įtakos kabelio patikimumui ir tarnavimo laikui. Kabelių izoliacijos senėjimas apima mechaninius, elektrinius, šiluminius ir cheminius aspektus, o elektrinis ir terminis senėjimas kelia didžiausią nerimą. Nors antioksidantų pridėjimas gali tam tikru mastu pagerinti PP atsparumą terminiam oksidaciniam senėjimui, prastas antioksidantų ir PP suderinamumas, migracija ir jų, kaip priedų, priemaišos turi įtakos PP izoliacijos savybėms. Todėl vien tik antioksidantų naudojimas siekiant pagerinti PP atsparumą senėjimui negali atitikti nuolatinės srovės kabelio izoliacijos eksploatavimo trukmės ir patikimumo reikalavimų, todėl reikia atlikti tolesnius PP modifikavimo tyrimus.
3. Izoliacijos našumas
Erdvės krūvis, kaip vienas iš veiksnių, turinčių įtakos kokybei ir gyvenimo trukmeiaukštos įtampos nuolatinės srovės kabeliai, daro didelę įtaką vietiniam elektrinio lauko pasiskirstymui, dielektriniam stiprumui ir izoliacinės medžiagos senėjimui. Nuolatinės srovės kabelių izoliacinės medžiagos turi slopinti erdvės krūvio kaupimąsi, sumažinti panašaus poliškumo erdvės krūvių įpurškimą ir trukdyti generuoti nepanašaus poliškumo erdvės krūvius, kad būtų išvengta elektrinio lauko iškraipymo izoliacijoje ir sąsajose, užtikrinant nepakitusią skilimo stiprumą ir kabelio tarnavimo laikas.
Kai nuolatinės srovės kabeliai ilgą laiką lieka vienpoliame elektriniame lauke, elektronai, jonai ir priemaišų jonizacija, susidaranti elektrodo medžiagoje izoliacijos viduje, tampa erdvės krūviais. Šie krūviai greitai migruoja ir kaupiasi į krūvio paketus, vadinamus erdvės krūvio kaupimu. Todėl naudojant PP nuolatinės srovės kabeliuose, reikia modifikacijų, kad būtų slopinamas įkrovos susidarymas ir kaupimasis.
4. Šilumos laidumas
Dėl prasto šilumos laidumo PP pagrindu veikiančių nuolatinės srovės kabelių eksploatavimo metu susidaranti šiluma negali greitai išsisklaidyti, todėl tarp izoliacijos sluoksnio vidinių ir išorinių pusių susidaro temperatūrų skirtumai, susidaro netolygus temperatūros laukas. Polimerinių medžiagų elektrinis laidumas didėja kylant temperatūrai. Todėl išorinėje izoliacijos sluoksnio pusėje, kurios laidumas yra mažesnis, gali kauptis krūvis, todėl sumažėja elektrinio lauko intensyvumas. Be to, temperatūros gradientai sukelia daugybės erdvės krūvių įpurškimą ir migraciją, dar labiau iškraipydami elektrinį lauką. Kuo didesnis temperatūros gradientas, tuo daugiau kaupiasi erdvės krūvis, o tai sustiprina elektrinio lauko iškraipymą. Kaip aptarta anksčiau, aukšta temperatūra, erdvės krūvio kaupimasis ir elektrinio lauko iškraipymas turi įtakos normaliam nuolatinės srovės kabelių veikimui ir tarnavimo laikui. Taigi, norint užtikrinti saugų nuolatinės srovės kabelių veikimą ir ilgesnį tarnavimo laiką, būtina pagerinti PP šilumos laidumą.
Paskelbimo laikas: 2024-04-04