Tällä hetkellä yleisesti käytettyeristysmateriaaliDC-kaapeleille on polyeteeniä. Tutkijat etsivät kuitenkin jatkuvasti lisää potentiaalisia eristemateriaaleja, kuten polypropeenia (PP). PP:n käyttö kaapelin eristysmateriaalina aiheuttaa kuitenkin useita ongelmia.
1. Mekaaniset ominaisuudet
Tasavirtakaapeleiden kuljetuksen, asennuksen ja käytön perusvaatimusten täyttämiseksi eristemateriaalilla on oltava tietty mekaaninen lujuus, mukaan lukien hyvä joustavuus, murtovenymä ja matalan lämpötilan iskunkestävyys. Kuitenkin PP, erittäin kiteisenä polymeerinä, osoittaa jäykkyyttä sen käyttölämpötila-alueella. Lisäksi se osoittaa haurautta ja herkkyyttä halkeilulle matalissa lämpötiloissa, eikä se täytä näitä ehtoja. Siksi tutkimuksen on keskityttävä PP:n tiukentamiseen ja muokkaamiseen näiden ongelmien ratkaisemiseksi.
2. Ikääntymisen vastustuskyky
Pitkäaikaisessa käytössä tasavirtakaapelin eristys vanhenee vähitellen korkean sähkökentän voimakkuuden ja lämpösyklin yhteisvaikutusten vuoksi. Tämä vanheneminen johtaa mekaanisten ja eristysominaisuuksien heikkenemiseen sekä murtumislujuuden heikkenemiseen, mikä vaikuttaa viime kädessä kaapelin luotettavuuteen ja käyttöikään. Kaapelieristeen ikääntyminen sisältää mekaanisia, sähköisiä, lämpö- ja kemiallisia näkökohtia, joista eniten huolestuttaa sähköinen ja lämpövanheneminen. Vaikka antioksidanttien lisääminen voi jossain määrin parantaa PP:n kestävyyttä lämpöhapettavaa vanhenemista vastaan, huono yhteensopivuus antioksidanttien ja PP:n välillä, migraatio ja niiden epäpuhtaudet lisäaineina vaikuttavat PP:n eristyskykyyn. Siksi pelkkä antioksidanttien luottaminen PP:n ikääntymiskestävyyden parantamiseen ei voi täyttää tasavirtakaapelin eristyksen käyttöikää ja luotettavuusvaatimuksia, mikä vaatii lisätutkimusta PP:n muokkaamisesta.
3. Eristyksen suorituskyky
Tilavaraus yhtenä laatuun ja elinikään vaikuttavista tekijöistäkorkeajännitteiset tasavirtakaapelit, vaikuttaa merkittävästi paikalliseen sähkökentän jakautumiseen, dielektriseen lujuuteen ja eristemateriaalin ikääntymiseen. Tasavirtakaapeleiden eristysmateriaalien on tukahdutettava tilavarauksen kertymistä, vähennettävä samannapaisten tilavarausten injektointia ja estettävä erinapaisten tilavarausten muodostumista eristyksen ja liitäntöjen sähkökentän vääristymisen estämiseksi, mikä varmistaa muuttumattoman läpilyöntivoiman ja kaapelin käyttöikä.
Kun tasavirtakaapelit pysyvät unipolaarisessa sähkökentässä pidemmän aikaa, eristeen sisällä olevaan elektrodimateriaaliin syntyneet elektronit, ionit ja epäpuhtauksien ionisaatio muuttuvat tilavarauksiksi. Nämä varaukset siirtyvät nopeasti ja kerääntyvät varauspaketeiksi, jotka tunnetaan avaruusvarauksen kertymisenä. Siksi, kun käytetään PP:tä tasavirtakaapeleissa, muutoksia tarvitaan varauksen muodostumisen ja kertymisen estämiseksi.
4. Lämmönjohtavuus
Huonosta lämmönjohtavuudesta johtuen PP-pohjaisten tasavirtakaapeleiden käytön aikana syntyvä lämpö ei voi haihtua nopeasti, mikä johtaa lämpötilaeroihin eristekerroksen sisä- ja ulkopuolen välillä, mikä luo epätasaisen lämpötilakentän. Polymeerimateriaalien sähkönjohtavuus kasvaa lämpötilan noustessa. Siksi eristekerroksen ulkopuoli, jonka johtavuus on pienempi, tulee alttiiksi varauksen kertymiselle, mikä johtaa sähkökentän voimakkuuden vähenemiseen. Lisäksi lämpötilagradientit aiheuttavat suuren määrän avaruusvarausten ruiskuttamista ja kulkeutumista, mikä edelleen vääristää sähkökenttää. Mitä suurempi lämpötilagradientti, sitä enemmän tapahtuu tilavarauksen kertymistä, mikä voimistaa sähkökentän vääristymistä. Kuten aiemmin mainittiin, korkea lämpötila, tilavarauksen kertyminen ja sähkökentän vääristymät vaikuttavat tasavirtakaapeleiden normaaliin toimintaan ja käyttöikään. Tästä syystä PP:n lämmönjohtavuuden parantaminen on välttämätöntä tasavirtakaapeleiden turvallisen toiminnan ja pidennetyn käyttöiän varmistamiseksi.
Postitusaika: 04-04-2024