Kintamosios srovės kabeliuose elektrinio lauko įtempių pasiskirstymas yra tolygus, o kabelių izoliacinėse medžiagose dėmesys sutelkiamas į dielektrinę konstantą, kuriai temperatūra įtakos neturi. Priešingai, nuolatinės srovės kabeliuose įtempių pasiskirstymas didžiausias yra vidiniame izoliacijos sluoksnyje ir jam įtakos turi izoliacinės medžiagos varža. Izoliacinės medžiagos pasižymi neigiamu temperatūros koeficientu, o tai reiškia, kad didėjant temperatūrai, varža mažėja.
Kai kabelis eksploatuojamas, šerdies nuostoliai sukelia temperatūros kilimą, o tai lemia izoliacinės medžiagos varžos pokyčius. Tai savo ruožtu sukelia elektrinio lauko įtempio skirtumus izoliacijos sluoksnyje. Kitaip tariant, esant tokiam pačiam izoliacijos storiui, pramušimo įtampa mažėja kylant temperatūrai. Paskirstytųjų elektrinių nuolatinės srovės magistralinių linijų izoliacinė medžiaga sensta žymiai greičiau dėl aplinkos temperatūros svyravimų, palyginti su požeminiais kabeliais, o tai yra labai svarbus dalykas.
Gaminant kabelių izoliacijos sluoksnius, neišvengiamai patenka priemaišų. Šios priemaišos turi santykinai mažesnę izoliacijos varžą ir yra netolygiai pasiskirstę izoliacijos sluoksnio radialine kryptimi. Dėl to skirtingose vietose tūrinė varža skiriasi. Esant nuolatinei įtampai, elektrinis laukas izoliacijos sluoksnyje taip pat kinta, todėl sritys, kurių tūrinė varža mažiausia, greičiau sensta ir tampa potencialiomis gedimo vietomis.
Kintamosios srovės kabeliams šis reiškinys nepasireiškia. Paprastai tariant, kintamosios srovės kabelių medžiagų įtempimas pasiskirsto tolygiai, o nuolatinės srovės kabeliuose izoliacijos įtempis visada sutelktas silpniausiose vietose. Todėl kintamosios ir nuolatinės srovės kabelių gamybos procesai ir standartai turėtų būti valdomi skirtingai.
Susiūtas polietilenas (XLPE)Izoliuoti kabeliai plačiai naudojami kintamosios srovės taikymuose dėl puikių dielektrinių ir fizikinių savybių, taip pat dėl didelio kainos ir kokybės santykio. Tačiau, kai naudojami kaip nuolatinės srovės kabeliai, jie susiduria su dideliu iššūkiu, susijusiu su erdviniu krūviu, kuris yra ypač svarbus aukštos įtampos nuolatinės srovės kabeliuose. Kai polimerai naudojami kaip nuolatinės srovės kabelių izoliacija, didelis skaičius lokalizuotų gaudyklių izoliacijos sluoksnyje sukelia erdvinių krūvių kaupimąsi. Erdvinių krūvių poveikis izoliacinėms medžiagoms daugiausia atsispindi dviem aspektais: elektrinio lauko iškraipymu ir neelektrinio lauko iškraipymu, kurie abu yra labai žalingi izoliacinei medžiagai.
Erdvinis krūvis reiškia perteklinį krūvį, esantį už elektrinio neutralumo ribų makroskopinės medžiagos struktūriniame vienete. Kietosiose medžiagose teigiami arba neigiami erdviniai krūviai yra susijungę su lokalizuotais energijos lygmenimis, sukurdami poliarizacijos efektus surištų polaronų pavidalu. Erdvinio krūvio poliarizacija įvyksta, kai dielektrinėje medžiagoje yra laisvųjų jonų. Dėl jonų judėjimo neigiami jonai kaupiasi sąsajoje prie teigiamo elektrodo, o teigiami jonai kaupiasi sąsajoje prie neigiamo elektrodo. Kintamosios srovės elektriniame lauke teigiamų ir neigiamų krūvių migracija negali suspėti su sparčiais galios dažnio elektrinio lauko pokyčiais, todėl erdvinio krūvio efektai nevyksta. Tačiau nuolatinės srovės elektriniame lauke elektrinis laukas pasiskirsto pagal varžą, todėl susidaro erdviniai krūviai ir jie veikia elektrinio lauko pasiskirstymą. XLPE izoliacijoje yra daug lokalizuotų būsenų, todėl erdvinio krūvio efektai yra ypač stiprūs.
XLPE izoliacija yra chemiškai susieta, sudarydama integruotą susietą struktūrą. Būdamas nepolinis polimeras, pats kabelis gali būti prilygintas dideliam kondensatoriui. Kai nuolatinės srovės perdavimas nutrūksta, tai prilygsta kondensatoriaus įkrovimui. Nors laidininko šerdis yra įžeminta, efektyvus iškrovimas nevyksta, todėl kabelyje lieka didelis kiekis nuolatinės energijos kaupiamos erdvinių krūvių pavidalu. Skirtingai nuo kintamosios srovės maitinimo kabelių, kur erdviniai krūviai išsklaidomi dėl dielektrinių nuostolių, šie krūviai kaupiasi kabelio defektuose.
Laikui bėgant, dažnai nutrūkstant elektros tiekimui arba svyruojant srovės stiprumui, XLPE izoliuoti kabeliai kaupia vis daugiau erdvinių krūvių, todėl izoliacijos sluoksnis sensta greičiau ir trumpėja kabelio tarnavimo laikas.
Įrašo laikas: 2025 m. kovo 10 d.