Attualmente, il comunemente usatoMateriale isolantePer i cavi DC è polietilene. Tuttavia, i ricercatori cercano continuamente più potenziali materiali di isolamento, come il polipropilene (PP). Tuttavia, l'uso di PP come materiale di isolamento via cavo presenta diversi problemi.
1. Proprietà meccaniche
Per soddisfare i requisiti di base per il trasporto, l'installazione e il funzionamento dei cavi DC, il materiale di isolamento deve possedere una certa resistenza meccanica, tra cui una buona flessibilità, allungamento in pausa e resistenza all'impatto a bassa temperatura. Tuttavia, PP, come polimero altamente cristallino, presenta una rigidità nel suo intervallo di temperatura di lavoro. Inoltre, mostra fragilità e suscettibilità ai crack in ambienti a bassa temperatura, non riuscendo a soddisfare queste condizioni. Pertanto, la ricerca deve concentrarsi sull'augurazione e la modifica della PP per affrontare questi problemi.
2. Resistenza all'invecchiamento
Durante l'uso a lungo termine, l'isolamento del cavo CC invecchia gradualmente a causa degli effetti combinati di alta intensità di campo elettrico e ciclo termico. Questo invecchiamento porta a una riduzione delle proprietà meccaniche e di isolamento, nonché una diminuzione della resistenza alla rottura, influendo in definitiva dell'affidabilità e della durata del cavo. L'invecchiamento dell'isolamento del cavo comprende aspetti meccanici, elettrici, termici e chimici, con invecchiamento elettrico e termico il più preoccupante. Sebbene l'aggiunta di antiossidanti possa migliorare la resistenza di PP all'invecchiamento ossidativo termico in una certa misura, la scarsa compatibilità tra antiossidanti e PP, la migrazione e la loro impurità in quanto gli additivi influenzano le prestazioni di isolamento di PP. Pertanto, fare affidamento esclusivamente sugli antiossidanti per migliorare la resistenza all'invecchiamento di PP non può soddisfare i requisiti di durata e affidabilità dell'isolamento del cavo DC, che richiede ulteriori ricerche sulla modifica della PP.
3. Prestazioni dell'isolamento
Carica dello spazio, come uno dei fattori che influenzano la qualità e la durata della vita diCavi DC ad alta tensione, influisce in modo significativo sulla distribuzione locale del campo elettrico, la resistenza dielettrica e l'invecchiamento del materiale di isolamento. I materiali di isolamento per i cavi DC devono sopprimere l'accumulo della carica dello spazio, ridurre l'iniezione di cariche di spazio polarità simili e ostacolare la generazione di cariche spaziali diversa dalla polarità per prevenire la distorsione del campo elettrico all'interno dell'isolamento e delle interfacce, garantendo la resistenza alla rottura non affetta e la durata dei cavi.
Quando i cavi DC rimangono in un campo elettrico unipolare per un lungo periodo, gli elettroni, gli ioni e la ionizzazione di impurità generati sul materiale dell'elettrodo all'interno dell'isolamento diventano cariche di spazio. Queste cariche migrano rapidamente e si accumulano in pacchetti di carica, noto come accumulo di carica spaziale. Pertanto, quando si utilizzano PP nei cavi DC, sono necessarie modifiche per sopprimere la generazione e l'accumulo di carica.
4. Conducibilità termica
A causa della scarsa conduttività termica, il calore generato durante il funzionamento dei cavi DC a base di PP non può dissiparsi prontamente, con conseguente differenze di temperatura tra i lati interni ed esterni dello strato di isolamento, creando un campo di temperatura irregolare. La conduttività elettrica dei materiali polimerici aumenta con l'aumento delle temperature. Pertanto, il lato esterno dello strato di isolamento con conduttività inferiore diventa soggetto a accumulo di carica, portando a una ridotta intensità del campo elettrico. Inoltre, i gradienti di temperatura causano l'iniezione e la migrazione di un gran numero di cariche di spazio, distorcendo ulteriormente il campo elettrico. Maggiore è il gradiente di temperatura, maggiore è l'accumulo di carica spaziale, intensificando la distorsione del campo elettrico. Come discusso in precedenza, l'alta temperatura, l'accumulo di carica spaziale e la distorsione del campo elettrico influenzano il normale funzionamento e la durata di servizio dei cavi DC. Pertanto, è necessario un miglioramento della conduttività termica del PP per garantire il funzionamento sicuro e la durata di servizio prolungata dei cavi DC.
Tempo post: gennaio-04-2024