الزامات عایق برای کابل های DC و مشکلات مربوط به PP

در حال حاضر ، معمولاً مورد استفاده قرار می گیردماده عایقبرای کابل های DC پلی اتیلن است. با این حال ، محققان به طور مداوم به دنبال مواد عایق بالقوه تری مانند پلی پروپیلن (PP) هستند. با این وجود ، استفاده از PP به عنوان ماده عایق کابل چندین مشکل را نشان می دهد.

 

1. خصوصیات مکانیکی

برای برآورده کردن الزامات اساسی برای حمل و نقل ، نصب و بهره برداری از کابل های DC ، مواد عایق باید دارای قدرت مکانیکی خاصی از جمله انعطاف پذیری خوب ، کشیدگی در زمان استراحت و مقاومت در برابر ضربه با دمای پایین باشند. با این حال ، PP ، به عنوان یک پلیمر بسیار کریستالی ، استحکام را در محدوده دمای کار خود نشان می دهد. علاوه بر این ، این نشان دهنده شرارت و حساسیت به ترک خوردگی در محیط های با دمای پایین است و در تحقق این شرایط ناکام نیست. بنابراین ، تحقیقات باید بر سخت تر و اصلاح PP برای رسیدگی به این موضوعات متمرکز شود.

 

2. مقاومت پیری

در طول استفاده طولانی مدت ، عایق کابل DC به تدریج به دلیل اثرات ترکیبی از شدت میدان الکتریکی بالا و دوچرخه سواری حرارتی سن می کند. این پیری منجر به کاهش خصوصیات مکانیکی و عایق و همچنین کاهش قدرت تجزیه می شود و در نهایت بر قابلیت اطمینان و عمر خدمات کابل تأثیر می گذارد. پیری عایق کابل شامل جنبه های مکانیکی ، الکتریکی ، حرارتی و شیمیایی است که پیری الکتریکی و حرارتی بیشترین نگرانی را دارد. اگرچه افزودن آنتی اکسیدان ها می تواند مقاومت PP در برابر پیری اکسیداتیو حرارتی را تا حدی بهبود بخشد ، اما سازگاری ضعیف بین آنتی اکسیدان ها و PP ، مهاجرت و ناخالصی آنها به عنوان مواد افزودنی بر عملکرد عایق PP تأثیر می گذارد. بنابراین ، تنها با تکیه بر آنتی اکسیدان ها برای بهبود مقاومت در برابر پیری PP نمی تواند طول عمر و قابلیت اطمینان عایق کابل DC را برآورده کند ، و نیاز به تحقیقات بیشتر در مورد اصلاح PP دارد.

 

3 عملکرد عایق

هزینه فضا ، به عنوان یکی از عوامل مؤثر بر کیفیت و طول عمرکابل های DC با ولتاژ بالا، به طور قابل توجهی بر توزیع میدان الکتریکی محلی ، استحکام دی الکتریک و پیری مواد عایق تأثیر می گذارد. مواد عایق برای کابل های DC نیاز به سرکوب تجمع بار فضا ، کاهش تزریق بارهای فضایی مانند قطبیت و مانع از تولید بارهای فضایی قطبی برای جلوگیری از اعوجاج میدان الکتریکی در عایق و رابط ها ، اطمینان از استحکام تجزیه بی تأثیر و طول کابل.

هنگامی که کابل های DC برای یک دوره طولانی در یک میدان الکتریکی تک قطبی باقی می مانند ، الکترون ها ، یون ها و یونیزاسیون ناخالصی تولید شده در ماده الکترود درون عایق تبدیل به بار فضایی می شوند. این هزینه ها به سرعت مهاجرت می کنند و به بسته های شارژ ، معروف به تجمع بار فضا ، جمع می شوند. بنابراین ، هنگام استفاده از PP در کابل های DC ، اصلاحات برای سرکوب تولید و تجمع بار لازم است.

 

4. هدایت حرارتی

با توجه به هدایت حرارتی ضعیف ، گرمای ایجاد شده در طول کار کابل های DC مبتنی بر PP نمی توانند به سرعت از بین بروند و در نتیجه اختلاف دما بین قسمتهای داخلی و بیرونی لایه عایق ایجاد می شود و یک میدان دما ناهموار ایجاد می کند. هدایت الکتریکی مواد پلیمری با افزایش درجه حرارت افزایش می یابد. بنابراین ، قسمت بیرونی لایه عایق با هدایت پایین تر مستعد ابتلا به تجمع است و منجر به کاهش شدت میدان الکتریکی می شود. علاوه بر این ، شیب دما باعث تزریق و مهاجرت تعداد زیادی از هزینه های فضایی می شود و بیشتر میدان الکتریکی را تحریف می کند. هرچه گرادیان دما بیشتر باشد ، تجمع بار فضا بیشتر رخ می دهد و اعوجاج میدان الکتریکی را تشدید می کند. همانطور که قبلاً مورد بحث قرار گرفت ، دمای بالا ، تجمع بار فضا و اعوجاج میدان الکتریکی بر عملکرد عادی و عمر خدمات کابل های DC تأثیر می گذارد. از این رو ، بهبود هدایت حرارتی PP برای اطمینان از عملکرد ایمن و عمر طولانی مدت کابل های DC ضروری است.