V současné době se běžně používáizolační materiálpro DC kabely je polyetylén. Výzkumníci však neustále hledají další potenciální izolační materiály, jako je polypropylen (PP). Použití PP jako izolačního materiálu kabelů však představuje několik problémů.
1. Mechanické vlastnosti
Aby byly splněny základní požadavky na přepravu, instalaci a provoz stejnosměrných kabelů, musí mít izolační materiál určitou mechanickou pevnost, včetně dobré pružnosti, prodloužení při přetržení a odolnosti proti nárazu při nízkých teplotách. Nicméně PP, jako vysoce krystalický polymer, vykazuje tuhost ve svém rozsahu pracovních teplot. Navíc vykazuje křehkost a náchylnost k praskání v prostředí s nízkou teplotou, přičemž tyto podmínky nesplňuje. Proto se výzkum musí zaměřit na zpřísnění a úpravu PP, aby se tyto problémy vyřešily.
2. Odolnost proti stárnutí
Během dlouhodobého používání izolace DC kabelů postupně stárne v důsledku kombinovaných účinků vysoké intenzity elektrického pole a tepelného cyklování. Toto stárnutí vede ke snížení mechanických a izolačních vlastností a také ke snížení průrazné pevnosti, což v konečném důsledku ovlivňuje spolehlivost a životnost kabelu. Stárnutí izolace kabelů zahrnuje mechanické, elektrické, tepelné a chemické aspekty, přičemž elektrické a tepelné stárnutí je nejvíce znepokojivé. Ačkoli přidání antioxidantů může do určité míry zlepšit odolnost PP vůči tepelnému oxidačnímu stárnutí, špatná kompatibilita mezi antioxidanty a PP, migrace a jejich nečistoty jako přísady ovlivňují izolační vlastnosti PP. Proto spoléhání se pouze na antioxidanty ke zlepšení odolnosti PP proti stárnutí nemůže splnit požadavky na životnost a spolehlivost izolace DC kabelů, což vyžaduje další výzkum modifikace PP.
3. Izolační výkon
Prostorový náboj, jako jeden z faktorů ovlivňujících kvalitu a životnostvysokonapěťové stejnosměrné kabely, významně ovlivňuje místní distribuci elektrického pole, dielektrickou pevnost a stárnutí izolačního materiálu. Izolační materiály pro stejnosměrné kabely musí potlačovat akumulaci prostorového náboje, snižovat vstřikování prostorových nábojů s podobnou polaritou a bránit generování prostorových nábojů s nestejnou polaritou, aby se zabránilo zkreslení elektrického pole v izolaci a rozhraní, čímž se zajistí neovlivněná průrazná síla a životnost kabelu.
Když stejnosměrné kabely zůstanou v unipolárním elektrickém poli delší dobu, elektrony, ionty a ionizace nečistot generované v materiálu elektrody v izolaci se stanou prostorovým nábojem. Tyto náboje rychle migrují a hromadí se do paketů náboje, známé jako akumulace vesmírného náboje. Proto jsou při použití PP ve stejnosměrných kabelech nutné úpravy k potlačení tvorby a akumulace náboje.
4. Tepelná vodivost
Kvůli špatné tepelné vodivosti se teplo generované během provozu stejnosměrných kabelů na bázi PP nemůže rychle rozptýlit, což má za následek teplotní rozdíly mezi vnitřní a vnější stranou izolační vrstvy, což vytváří nerovnoměrné teplotní pole. Elektrická vodivost polymerních materiálů roste s rostoucí teplotou. Proto se vnější strana izolační vrstvy s nižší vodivostí stává náchylnou k akumulaci náboje, což vede ke snížení intenzity elektrického pole. Teplotní gradienty navíc způsobují vstřikování a migraci velkého množství vesmírných nábojů, což dále deformuje elektrické pole. Čím větší je teplotní gradient, tím větší je akumulace prostorového náboje, která zesiluje zkreslení elektrického pole. Jak bylo uvedeno výše, vysoká teplota, akumulace prostorového náboje a zkreslení elektrického pole ovlivňují normální provoz a životnost stejnosměrných kabelů. Zlepšení tepelné vodivosti PP je proto nezbytné pro zajištění bezpečného provozu a prodloužené životnosti stejnosměrných kabelů.
Čas odeslání: leden-04-2024