Elektriskā lauka sprieguma sadalījums maiņstrāvas kabeļos ir vienmērīgs, un kabeļu izolācijas materiālu uzmanības centrā ir dielektriskā konstante, ko temperatūra neietekmē. Turpretī līdzstrāvas kabeļos sprieguma sadalījums ir visaugstākais izolācijas iekšējā slānī, un to ietekmē izolācijas materiāla pretestība. Izolācijas materiāliem ir negatīvs temperatūras koeficients, kas nozīmē, ka, palielinoties temperatūrai, pretestība samazinās.
Kad kabelis darbojas, serdes zudumi izraisa temperatūras paaugstināšanos, kas savukārt izraisa izmaiņas izolācijas materiāla pretestībā. Tas savukārt izraisa elektriskā lauka sprieguma izmaiņas izolācijas slānī. Citiem vārdiem sakot, pie vienāda izolācijas biezuma sabrukšanas spriegums samazinās, paaugstinoties temperatūrai. Līdzstrāvas maģistrālajām līnijām sadalītās elektrostacijās izolācijas materiāla novecošanās ātrums ir ievērojami ātrāks apkārtējās vides temperatūras svārstību dēļ, salīdzinot ar zemē ieraktiem kabeļiem, kas ir svarīgi atzīmēt.
Kabeļu izolācijas slāņu ražošanas laikā neizbēgami rodas piemaisījumi. Šiem piemaisījumiem ir relatīvi zemāka izolācijas pretestība, un tie ir nevienmērīgi sadalīti izolācijas slāņa radiālajā virzienā. Tas rada atšķirīgu tilpuma pretestību dažādās vietās. Līdzstrāvas sprieguma ietekmē mainīsies arī elektriskais lauks izolācijas slānī, kā rezultātā zonas ar zemāko tilpuma pretestību ātrāk noveco un kļūst par potenciāliem bojājumu punktiem.
Maiņstrāvas kabeļiem šī parādība nav novērojama. Vienkārši sakot, spriegums uz maiņstrāvas kabeļu materiāliem ir vienmērīgi sadalīts, savukārt līdzstrāvas kabeļos izolācijas spriegums vienmēr ir koncentrēts vājākajos punktos. Tāpēc maiņstrāvas un līdzstrāvas kabeļu ražošanas procesi un standarti jāpārvalda atšķirīgi.
Šķērssaistīts polietilēns (XLPE)Izolēti kabeļi tiek plaši izmantoti maiņstrāvas pielietojumos, pateicoties to lieliskajām dielektriskajām un fizikālajām īpašībām, kā arī augstajai izmaksu un veiktspējas attiecībai. Tomēr, izmantojot tos kā līdzstrāvas kabeļus, tie saskaras ar ievērojamām problēmām, kas saistītas ar telpisko lādiņu, kas ir īpaši svarīgi augstsprieguma līdzstrāvas kabeļos. Ja polimēri tiek izmantoti kā līdzstrāvas kabeļu izolācija, liels skaits lokalizētu slazdu izolācijas slānī izraisa telpisko lādiņu uzkrāšanos. Telpisko lādiņu ietekme uz izolācijas materiāliem galvenokārt atspoguļojas divos aspektos: elektriskā lauka deformācijā un neelektriskā lauka deformācijas efektos, kas abi ir ļoti kaitīgi izolācijas materiālam.
Telpas lādiņš attiecas uz lieko lādiņu, kas pārsniedz elektrisko neitralitāti makroskopiska materiāla struktūrvienībā. Cietvielās pozitīvie vai negatīvie telpas lādiņi ir saistīti ar lokalizētiem enerģijas līmeņiem, nodrošinot polarizācijas efektus saistītu polaronu veidā. Telpas lādiņa polarizācija notiek, kad dielektriskā materiālā ir brīvie joni. Jonu kustības dēļ negatīvie joni uzkrājas saskarnē pie pozitīvā elektroda, un pozitīvie joni uzkrājas saskarnē pie negatīvā elektroda. Maiņstrāvas elektriskajā laukā pozitīvo un negatīvo lādiņu migrācija nevar sekot līdzi straujajām izmaiņām jaudas frekvences elektriskajā laukā, tāpēc telpas lādiņa efekti nerodas. Tomēr līdzstrāvas elektriskajā laukā elektriskais lauks sadalās atbilstoši pretestībai, izraisot telpas lādiņu veidošanos un ietekmējot elektriskā lauka sadalījumu. XLPE izolācija satur lielu skaitu lokalizētu stāvokļu, padarot telpas lādiņa efektus īpaši smagus.
XLPE izolācija ir ķīmiski šķērssaistīta, veidojot integrētu šķērssaistītu struktūru. Kā nepolārs polimērs, pašu kabeli var pielīdzināt lielam kondensatoram. Kad līdzstrāvas pārraide apstājas, tas ir līdzvērtīgi kondensatora uzlādei. Lai gan vadītāja serde ir iezemēta, efektīva izlāde nenotiek, atstājot ievērojamu daudzumu līdzstrāvas enerģijas uzkrātu kabelī kā telpiskos lādiņus. Atšķirībā no maiņstrāvas kabeļiem, kur telpiskie lādiņi tiek izkliedēti dielektrisko zudumu dēļ, šie lādiņi uzkrājas kabeļa defektos.
Laika gaitā, bieži pārtraucot strāvas padevi vai svārstoties strāvas stiprumam, XLPE izolētie kabeļi uzkrāj arvien vairāk telpas lādiņu, paātrinot izolācijas slāņa novecošanos un samazinot kabeļa kalpošanas laiku.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 10. marts