Actualment, l'ús comúmaterial aïllantper als cables de corrent continu és polietilè. Tanmateix, els investigadors busquen contínuament més materials d'aïllament potencials, com ara el polipropilè (PP). No obstant això, l'ús de PP com a material d'aïllament del cable presenta diversos problemes.
1. Propietats mecàniques
Per complir els requisits bàsics per al transport, la instal·lació i el funcionament dels cables de corrent continu, el material aïllant ha de tenir una certa resistència mecànica, inclosa una bona flexibilitat, allargament al trencament i resistència a l'impacte a baixa temperatura. Tanmateix, el PP, com a polímer altament cristal·lí, presenta rigidesa dins del seu rang de temperatura de treball. A més, mostra fragilitat i susceptibilitat a esquerdes en ambients de baixa temperatura, sense complir aquestes condicions. Per tant, la recerca s'ha de centrar a endurir i modificar el PP per abordar aquests problemes.
2. Resistència a l'envelliment
Durant l'ús a llarg termini, l'aïllament del cable de CC envelleix gradualment a causa dels efectes combinats de l'alta intensitat del camp elèctric i el cicle tèrmic. Aquest envelliment comporta una reducció de les propietats mecàniques i d'aïllament, així com una disminució de la resistència a la ruptura, afectant finalment la fiabilitat i la vida útil del cable. L'envelliment de l'aïllament del cable inclou aspectes mecànics, elèctrics, tèrmics i químics, sent l'envelliment elèctric i tèrmic el més preocupant. Tot i que l'addició d'antioxidants pot millorar la resistència del PP a l'envelliment oxidatiu tèrmic fins a cert punt, la mala compatibilitat entre els antioxidants i el PP, la migració i la seva impuresa com a additius afecten el rendiment d'aïllament del PP. Per tant, confiar únicament en antioxidants per millorar la resistència a l'envelliment del PP no pot complir els requisits de vida útil i fiabilitat de l'aïllament del cable de CC, la qual cosa requereix més investigacions sobre la modificació del PP.
3. Rendiment d'aïllament
Càrrega espacial, com un dels factors que influeixen en la qualitat i la vida útil delcables de corrent continu d'alta tensió, afecta significativament la distribució local del camp elèctric, la rigidesa dielèctrica i l'envelliment del material aïllant. Els materials d'aïllament per a cables de CC han de suprimir l'acumulació de càrrega espacial, reduir la injecció de càrregues espacials de polaritat similar i dificultar la generació de càrregues espacials de polaritat diferent per evitar la distorsió del camp elèctric dins de l'aïllament i les interfícies, assegurant la força de ruptura no afectada i vida útil del cable.
Quan els cables de corrent continu romanen en un camp elèctric unipolar durant un període prolongat, els electrons, ions i ionització d'impureses generats al material de l'elèctrode dins de l'aïllament es converteixen en càrregues espacials. Aquestes càrregues migren ràpidament i s'acumulen en paquets de càrrega, coneguts com a acumulació de càrrega espacial. Per tant, quan s'utilitza PP en cables de corrent continu, calen modificacions per suprimir la generació i acumulació de càrrega.
4. Conductivitat tèrmica
A causa de la mala conductivitat tèrmica, la calor generada durant el funcionament dels cables de CC basats en PP no es pot dissipar ràpidament, donant lloc a diferències de temperatura entre els costats interior i exterior de la capa d'aïllament, creant un camp de temperatura desigual. La conductivitat elèctrica dels materials polímers augmenta amb l'augment de la temperatura. Per tant, el costat exterior de la capa d'aïllament amb menor conductivitat es torna propens a l'acumulació de càrrega, la qual cosa condueix a una intensitat de camp elèctric reduïda. A més, els gradients de temperatura provoquen la injecció i la migració d'un gran nombre de càrregues espacials, distorsionant encara més el camp elèctric. Com més gran és el gradient de temperatura, més acumulació de càrrega espacial es produeix, intensificant la distorsió del camp elèctric. Com s'ha comentat anteriorment, l'alta temperatura, l'acumulació de càrrega espacial i la distorsió del camp elèctric afecten el funcionament normal i la vida útil dels cables de corrent continu. Per tant, és necessari millorar la conductivitat tèrmica del PP per garantir el funcionament segur i la vida útil prolongada dels cables de CC.
Hora de publicació: 04-gen-2024