Pašlaik parasti izmantotaisizolācijas materiālsLīdzstrāvas kabeļu izolācijas materiāls ir polietilēns. Tomēr pētnieki nepārtraukti meklē jaunus potenciālus izolācijas materiālus, piemēram, polipropilēnu (PP). Neskatoties uz to, PP izmantošana kā kabeļu izolācijas materiāls rada vairākas problēmas.
1. Mehāniskās īpašības
Lai izpildītu līdzstrāvas kabeļu transportēšanas, uzstādīšanas un ekspluatācijas pamatprasības, izolācijas materiālam ir jābūt noteiktai mehāniskai izturībai, tostarp labai elastībai, pagarinājumam pārraušanas brīdī un triecienizturībai zemā temperatūrā. Tomēr PP, kā ļoti kristālisks polimērs, darba temperatūras diapazonā uzrāda stingrību. Turklāt tas ir trausls un uzņēmīgs pret plaisāšanu zemā temperatūrā, kas neatbilst šiem nosacījumiem. Tāpēc pētījumiem jākoncentrējas uz PP rūdīšanu un modificēšanu, lai risinātu šīs problēmas.
2. Izturība pret novecošanos
Ilgstošas lietošanas laikā līdzstrāvas kabeļu izolācija pakāpeniski noveco augstas elektriskā lauka intensitātes un termisko ciklu kombinētās ietekmes dēļ. Šī novecošanās noved pie mehānisko un izolācijas īpašību samazināšanās, kā arī caursišanas izturības samazināšanās, galu galā ietekmējot kabeļa uzticamību un kalpošanas laiku. Kabeļu izolācijas novecošanās ietver mehāniskos, elektriskos, termiskos un ķīmiskos aspektus, no kuriem vislielākās bažas rada elektriskā un termiskā novecošanās. Lai gan antioksidantu pievienošana zināmā mērā var uzlabot PP izturību pret termisko oksidatīvo novecošanos, slikta antioksidantu un PP saderība, migrācija un to piemaisījumi kā piedevas ietekmē PP izolācijas veiktspēju. Tāpēc, paļaujoties tikai uz antioksidantiem, lai uzlabotu PP novecošanās izturību, nevar izpildīt līdzstrāvas kabeļu izolācijas kalpošanas laika un uzticamības prasības, tāpēc ir nepieciešami turpmāki pētījumi par PP modificēšanu.
3. Izolācijas veiktspēja
Kosmosa lādiņš kā viens no faktoriem, kas ietekmē kvalitāti un kalpošanas laikuaugstsprieguma līdzstrāvas kabeļi, būtiski ietekmē lokālo elektriskā lauka sadalījumu, dielektrisko izturību un izolācijas materiāla novecošanos. Līdzstrāvas kabeļu izolācijas materiāliem ir jānomāc telpiskā lādiņa uzkrāšanās, jāsamazina vienādas polaritātes telpisko lādiņu injicēšana un jānovērš atšķirīgas polaritātes telpisko lādiņu ģenerēšana, lai novērstu elektriskā lauka deformāciju izolācijā un saskarnēs, nodrošinot nemainīgu caursišanas izturību un kabeļa kalpošanas laiku.
Kad līdzstrāvas kabeļi ilgstoši atrodas vienpolārā elektriskajā laukā, izolācijas elektroda materiālā radītie elektroni, joni un piemaisījumu jonizācija kļūst par telpiskajiem lādiņiem. Šie lādiņi ātri migrē un uzkrājas lādiņu paketēs, ko sauc par telpiskā lādiņa uzkrāšanos. Tāpēc, izmantojot polipropilēnu (PP) līdzstrāvas kabeļos, ir nepieciešamas modifikācijas, lai nomāktu lādiņu ģenerēšanu un uzkrāšanos.
4. Siltumvadītspēja
Sliktās siltumvadītspējas dēļ PP bāzes līdzstrāvas kabeļu darbības laikā radītais siltums nevar ātri izkliedēties, kā rezultātā rodas temperatūras atšķirības starp izolācijas slāņa iekšējo un ārējo pusi, radot nevienmērīgu temperatūras lauku. Polimēru materiālu elektrovadītspēja palielinās, paaugstinoties temperatūrai. Tāpēc izolācijas slāņa ārējā puse ar zemāku vadītspēju kļūst pakļauta lādiņu uzkrāšanai, kā rezultātā samazinās elektriskā lauka intensitāte. Turklāt temperatūras gradienti izraisa liela skaita telpisko lādiņu injicēšanu un migrāciju, vēl vairāk deformējot elektrisko lauku. Jo lielāks temperatūras gradients, jo lielāka telpisko lādiņu uzkrāšanās, pastiprinot elektriskā lauka deformāciju. Kā jau minēts iepriekš, augsta temperatūra, telpisko lādiņu uzkrāšanās un elektriskā lauka deformācija ietekmē līdzstrāvas kabeļu normālu darbību un kalpošanas laiku. Tādēļ PP siltumvadītspējas uzlabošana ir nepieciešama, lai nodrošinātu drošu līdzstrāvas kabeļu darbību un ilgstošu kalpošanas laiku.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 4. janvāris