Trenutno se uobičajeno koristiizolacijski materijalZa DC kablove je polietilen. Međutim, istraživači kontinuirano traže nove potencijalne izolacijske materijale, kao što je polipropilen (PP). Ipak, korištenje PP-a kao izolacijskog materijala za kablove predstavlja nekoliko problema.
1. Mehanička svojstva
Da bi se ispunili osnovni zahtjevi za transport, instalaciju i rad DC kablova, izolacijski materijal mora posjedovati određenu mehaničku čvrstoću, uključujući dobru fleksibilnost, istezanje pri kidanju 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 podložnost pucanju u okruženjima niskih temperatura, ne ispunjavajući ove uslove. Stoga se istraživanja moraju fokusirati na ojačavanje i modifikovanje PP-a kako bi se riješili ovi problemi.
2. Otpornost na starenje
Tokom dugotrajne upotrebe, izolacija DC kabla postepeno stari zbog kombinovanog efekta visokog intenziteta električnog polja i termičkih ciklusa. Ovo starenje dovodi do smanjenja mehaničkih i izolacijskih svojstava, kao i do smanjenja probojne čvrstoće, što u konačnici utiče na pouzdanost i vijek trajanja kabla. Starenje izolacije kabla uključuje mehaničke, električne, termičke i hemijske aspekte, pri čemu su električno i termičko starenje najzabrinjavajući. Iako dodavanje antioksidanata može do određene mjere poboljšati otpornost PP-a na termičko oksidativno starenje, loša kompatibilnost između antioksidanata i PP-a, migracija i njihova nečistoća kao aditiva utiču na performanse izolacije PP-a. Stoga, isključivo oslanjanje na antioksidanse za poboljšanje otpornosti PP-a na starenje ne može ispuniti zahtjeve za vijek trajanja i pouzdanost izolacije DC kabla, što zahtijeva daljnja istraživanja o modifikaciji PP-a.
3. Izolacijske performanse
Prostorni naboj, kao jedan od faktora koji utiču na kvalitet i vijek trajanjavisokonaponski istosmjerni kablovi, značajno utiče na lokalnu distribuciju električnog polja, dielektričnu čvrstoću i starenje izolacijskog materijala. Izolacijski materijali za DC kablove moraju suzbiti akumulaciju prostornog naboja, smanjiti ubrizgavanje prostornih naboja istog polariteta i spriječiti generiranje prostornih naboja različitog polariteta kako bi se spriječilo izobličenje električnog polja unutar izolacije i međupovršina, osiguravajući nepromijenjenu probojnu čvrstoću i vijek trajanja kabela.
Kada DC kablovi ostanu u unipolarnom električnom polju duži period, elektroni, ioni i ionizacija nečistoća generisani na materijalu elektrode unutar izolacije postaju prostorni naboji. Ovi naboji brzo migriraju i akumuliraju se u pakete naboja, što je poznato kao akumulacija prostornog naboja. Stoga, kada se koristi PP u DC kablovima, potrebne su modifikacije kako bi se suzbilo stvaranje i akumulacija naboja.
4. Toplinska provodljivost
Zbog slabe toplotne provodljivosti, toplota koja se generiše tokom rada DC kablova na bazi PP-a ne može se brzo raspršiti, što rezultira temperaturnim razlikama između unutrašnje i vanjske strane izolacijskog sloja, stvarajući neujednačeno temperaturno polje. Električna provodljivost polimernih materijala povećava se s porastom temperature. Stoga, vanjska strana izolacijskog sloja s nižom provodljivošću postaje sklona akumulaciji naboja, što dovodi do smanjenog intenziteta električnog polja. Štaviše, temperaturni gradijenti uzrokuju ubrizgavanje i migraciju velikog broja prostornih naboja, što dodatno iskrivljuje električno polje. Što je veći temperaturni gradijent, to se više akumulira prostorni naboj, što intenzivira izobličenje električnog polja. Kao što je ranije spomenuto, visoka temperatura, akumulacija prostornog naboja i izobličenje električnog polja utiču na normalan rad i vijek trajanja DC kablova. Stoga je poboljšanje toplotne provodljivosti PP-a neophodno kako bi se osigurao siguran rad i produženi vijek trajanja DC kablova.
Vrijeme objave: 04.01.2024.