Trenutno se najčešće koristiizolacijski materijalza DC kabele je polietilen. Međutim, istraživači neprestano traže više potencijalnih izolacijskih materijala, poput polipropilena (PP). Bez obzira na to, korištenje PP-a kao materijala za izolaciju kabela predstavlja nekoliko problema.
1. Mehanička svojstva
Kako bi se ispunili osnovni zahtjevi za transport, ugradnju i rad istosmjernih kabela, izolacijski materijal mora imati određenu mehaničku čvrstoću, uključujući dobru fleksibilnost, istezanje pri prekidu i otpornost na udarce pri niskim temperaturama. Međutim, PP, kao visokokristalni polimer, pokazuje krutost unutar svog radnog temperaturnog raspona. Osim toga, pokazuje krtost i osjetljivost na pucanje u okruženjima s niskom temperaturom, ne ispunjavajući te uvjete. Stoga se istraživanje mora usredotočiti na pooštravanje i modificiranje PP-a kako bi se riješili ti problemi.
2. Otpornost na starenje
Tijekom dugotrajne uporabe, izolacija istosmjernog kabela postupno stari zbog kombiniranih učinaka visokog intenziteta električnog polja i toplinskog ciklusa. Ovo starenje dovodi do smanjenja mehaničkih i izolacijskih svojstava, kao i do smanjenja probojne čvrstoće, što u konačnici utječe na pouzdanost i životni vijek kabela. Starenje izolacije kabela uključuje mehaničke, električne, toplinske i kemijske aspekte, pri čemu su električno i toplinsko starenje ono što najviše zabrinjava. 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 izolacijsku izvedbu PP-a. Stoga, samo oslanjanje na antioksidanse za poboljšanje otpornosti PP-a na starenje ne može zadovoljiti zahtjeve vijeka trajanja i pouzdanosti izolacije DC kabela, što zahtijeva daljnja istraživanja o modificiranju PP-a.
3. Izolacijska izvedba
Prostorni naboj, kao jedan od faktora koji utječu na kvalitetu i vijek trajanjavisokonaponski istosmjerni kabeli, značajno utječe na lokalnu distribuciju električnog polja, dielektričnu čvrstoću i starenje izolacijskog materijala. Izolacijski materijali za istosmjerne kabele trebaju suzbiti nakupljanje prostornog naboja, smanjiti ubrizgavanje prostornih naboja sličnog polariteta i spriječiti stvaranje prostornog naboja različitog polariteta kako bi se spriječilo izobličenje električnog polja unutar izolacije i sučelja, osiguravajući nepromijenjenu probojnu snagu i životni vijek kabela.
Kada DC kabeli ostanu u unipolarnom električnom polju dulje vrijeme, elektroni, ioni i ionizacija nečistoća generirana na materijalu elektrode unutar izolacije postaju prostorni naboji. Ovi naboji brzo migriraju i akumuliraju se u pakete naboja, poznati kao akumulacija prostornog naboja. Stoga, kada se koristi PP u DC kabelima, potrebne su modifikacije za suzbijanje stvaranja i nakupljanja naboja.
4. Toplinska vodljivost
Zbog loše toplinske vodljivosti, toplina nastala 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 raste s porastom temperature. Zbog toga 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, dolazi do veće akumulacije prostornog naboja, pojačavajući izobličenje električnog polja. Kao što je ranije spomenuto, visoka temperatura, nakupljanje prostornog naboja i izobličenje električnog polja utječu na normalan rad i vijek trajanja DC kabela. Stoga je poboljšanje toplinske vodljivosti PP-a neophodno kako bi se osigurao siguran rad i produljeni životni vijek istosmjernih kabela.
Vrijeme objave: 4. siječnja 2024