Actualment, l'ús comúmaterial d'aïllamentper als cables de CC és el polietilè. No obstant això, els investigadors busquen contínuament més materials d'aïllament potencials, com el polipropilè (PP). No obstant això, l'ús de PP com a material d'aïllament de cables 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 posseir una certa resistència mecànica, incloent-hi una bona flexibilitat, allargament a la ruptura 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 l'esquerdament en ambients de baixa temperatura, i no compleix aquestes condicions. Per tant, la recerca s'ha de centrar en l'enduriment i la modificació del 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 els cicles tèrmics. Aquest envelliment condueix a una reducció de les propietats mecàniques i d'aïllament, així com a una disminució de la resistència a la ruptura, cosa que afecta en última instància 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 els més preocupants. Tot i que l'addició d'antioxidants pot millorar la resistència del PP a l'envelliment tèrmic oxidatiu 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 de l'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, cosa que requereix més investigació sobre la modificació del PP.
3. Rendiment d'aïllament
La càrrega espacial, com un dels factors que influeixen en la qualitat i la vida útil decables de CC d'alta tensió, impacta significativament en la distribució del camp elèctric local, la resistència dielèctrica i l'envelliment del material aïllant. Els materials aïllants 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, garantint una resistència a la ruptura i una vida útil del cable sense afectar.
Quan els cables de CC romanen en un camp elèctric unipolar durant un període prolongat, els electrons, els ions i la ionització d'impureses generades 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, el que es coneix com a acumulació de càrrega espacial. Per tant, quan s'utilitza PP en cables de CC, calen modificacions per suprimir la generació i l'acumulació de càrrega.
4. Conductivitat tèrmica
A causa de la baixa conductivitat tèrmica, la calor generada durant el funcionament dels cables de CC basats en PP no es pot dissipar ràpidament, cosa que provoca 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 polimèrics augmenta amb l'augment de les temperatures. Per tant, el costat exterior de la capa d'aïllament amb menor conductivitat esdevé propens a l'acumulació de càrrega, cosa que comporta una reducció de la intensitat del camp elèctric. A més, els gradients de temperatura provoquen la injecció i la migració d'un gran nombre de càrregues espacials, cosa que distorsiona encara més el camp elèctric. Com més gran sigui el gradient de temperatura, més acumulació de càrrega espacial es produeix, intensificant la distorsió del camp elèctric. Com s'ha comentat anteriorment, les altes temperatures, l'acumulació de càrrega espacial i la distorsió del camp elèctric afecten el funcionament normal i la vida útil dels cables de CC. Per tant, és necessari millorar la conductivitat tèrmica del PP per garantir el funcionament segur i una vida útil prolongada dels cables de CC.
Data de publicació: 04-01-2024