Trenutno se uobičajeno koristiizolacijski materijalza istosmjerne kabele je polietilen. Međutim, istraživači kontinuirano traže potencijalnije izolacijske materijale, poput polipropilena (PP). Ipak, korištenje PP-a kao izolacijskog materijala za kabele predstavlja nekoliko problema.
1. Mehanička svojstva
Kako bi se zadovoljili osnovni zahtjevi za transport, ugradnju i rad istosmjernih kabela, izolacijski materijal mora posjedovati određenu mehaničku čvrstoću, uključujući dobru fleksibilnost, istezanje pri pucanju i otpornost na udarce na niskim temperaturama. Međutim, PP, kao visoko kristalni polimer, pokazuje krutost unutar svog radnog temperaturnog raspona. Osim toga, pokazuje krhkost i osjetljivost na pucanje u okruženjima niskih temperatura, ne ispunjavajući te uvjete. Stoga se istraživanja moraju usredotočiti na ojačavanje i modificiranje PP-a kako bi se riješili ovi problemi.
2. Otpornost na starenje
Tijekom dugotrajne upotrebe, izolacija istosmjernog kabela postupno stari zbog kombiniranog učinka visokog intenziteta električnog polja i toplinskog cikliranja. To starenje dovodi do smanjenja mehaničkih i izolacijskih svojstava, kao i do smanjenja probojne čvrstoće, što u konačnici utječe na pouzdanost i vijek trajanja kabela. Starenje izolacije kabela uključuje mehaničke, električne, toplinske i kemijske aspekte, pri čemu su električno i toplinsko starenje najzabrinjavajući. Iako dodavanje antioksidansa može do određene mjere poboljšati otpornost PP-a na toplinsko oksidativno starenje, loša kompatibilnost između antioksidansa i PP-a, migracija i njihova nečistoća kao aditiva utječu na performanse izolacije PP-a. Stoga se isključivo oslanjanje na antioksidanse za poboljšanje otpornosti PP-a na starenje ne može zadovoljiti zahtjeve vijeka trajanja i pouzdanosti izolacije istosmjernog kabela, što zahtijeva daljnja istraživanja o modificiranju PP-a.
3. Izolacijske performanse
Prostorni naboj, kao jedan od čimbenika koji utječu na kvalitetu i vijek trajanjavisokonaponski istosmjerni kabeli, značajno utječe na lokalnu raspodjelu električnog polja, dielektričnu čvrstoću i starenje izolacijskog materijala. Izolacijski materijali za istosmjerne kabele moraju suzbiti nakupljanje prostornog naboja, smanjiti ubrizgavanje prostornih naboja istog polariteta i spriječiti stvaranje prostornih naboja različitog polariteta kako bi se spriječilo izobličenje električnog polja unutar izolacije i međupovršina, osiguravajući nepromijenjenu probojnu čvrstoću i vijek trajanja kabela.
Kada istosmjerni kabeli ostanu u unipolarnom električnom polju dulje vrijeme, elektroni, ioni i ionizacija nečistoća generirani na materijalu elektrode unutar izolacije postaju prostorni naboji. Ti naboji brzo migriraju i akumuliraju se u pakete naboja, što je poznato kao akumulacija prostornog naboja. Stoga su pri korištenju PP-a u istosmjernim kabelima potrebne modifikacije kako bi se suzbilo stvaranje i akumulacija naboja.
4. Toplinska vodljivost
Zbog slabe toplinske vodljivosti, toplina stvorena tijekom rada DC kabela na bazi PP-a ne može se brzo raspršiti, što rezultira temperaturnim razlikama između unutarnje i vanjske strane izolacijskog sloja, stvarajući neravnomjerno temperaturno polje. Električna vodljivost polimernih materijala povećava se s porastom temperature. Stoga vanjska strana izolacijskog sloja s nižom vodljivošću postaje sklona nakupljanju naboja, što dovodi do smanjenog intenziteta električnog polja. Štoviše, temperaturni gradijenti uzrokuju ubrizgavanje i migraciju velikog broja prostornih naboja, što dodatno iskrivljuje električno polje. Što je veći temperaturni gradijent, to se više nakuplja prostorni naboj, što pojačava izobličenje električnog polja. Kao što je ranije spomenuto, visoka temperatura, akumulacija prostornog naboja i izobličenje električnog polja utječu na normalan rad i vijek trajanja DC kabela. Stoga je poboljšanje toplinske vodljivosti PP-a potrebno kako bi se osigurao siguran rad i dulji vijek trajanja DC kabela.
Vrijeme objave: 04.01.2024.