Momenteel wordt het meest gebruiktisolatiemateriaalVoor DC-kabels is polyethyleen de meest gebruikte isolatiestof. Onderzoekers zijn echter voortdurend op zoek naar meer potentiële isolatiematerialen, zoals polypropyleen (PP). Het gebruik van PP als kabelisolatiemateriaal brengt echter verschillende problemen met zich mee.
1. Mechanische eigenschappen
Om te voldoen aan de basisvereisten voor het transport, de installatie en het gebruik van DC-kabels, moet het isolatiemateriaal een bepaalde mechanische sterkte bezitten, waaronder goede flexibiliteit, breukrek en slagvastheid bij lage temperaturen. PP, een zeer kristallijn polymeer, vertoont echter stijfheid binnen het werktemperatuurbereik. Bovendien vertoont het brosheid en scheurgevoeligheid in lage temperaturen, waardoor het niet aan deze voorwaarden voldoet. Daarom moet onderzoek zich richten op het versterken en modificeren van PP om deze problemen aan te pakken.
2. Verouderingsweerstand
Tijdens langdurig gebruik veroudert de isolatie van DC-kabels geleidelijk door de gecombineerde effecten van een hoge elektrische veldsterkte en thermische schommelingen. Deze veroudering leidt tot een afname van de mechanische en isolerende eigenschappen, evenals een afname van de doorslagsterkte, wat uiteindelijk de betrouwbaarheid en levensduur van de kabel beïnvloedt. Veroudering van kabelisolatie omvat mechanische, elektrische, thermische en chemische aspecten, waarbij elektrische en thermische veroudering de meest zorgwekkende zijn. Hoewel het toevoegen van antioxidanten de weerstand van PP tegen thermische oxidatieve veroudering tot op zekere hoogte kan verbeteren, beïnvloeden een slechte compatibiliteit tussen antioxidanten en PP, migratie en hun onzuiverheden als additieven de isolatieprestaties van PP. Daarom kan uitsluitend vertrouwen op antioxidanten om de verouderingsbestendigheid van PP te verbeteren niet voldoen aan de levensduur- en betrouwbaarheidseisen van DC-kabelisolatie, waardoor verder onderzoek naar modificatie van PP noodzakelijk is.
3. Isolatieprestaties
Ruimtelading, als een van de factoren die de kwaliteit en levensduur vanhoogspannings-DC-kabelsheeft een aanzienlijke invloed op de lokale elektrische veldverdeling, de diëlektrische sterkte en de veroudering van het isolatiemateriaal. Isolatiematerialen voor DC-kabels moeten de accumulatie van ruimtelading onderdrukken, de injectie van ruimteladingen met dezelfde polariteit verminderen en de vorming van ruimteladingen met verschillende polariteit voorkomen om elektrische veldvervorming in de isolatie en interfaces te voorkomen, waardoor de doorslagsterkte en de levensduur van de kabel behouden blijven.
Wanneer DC-kabels gedurende langere tijd in een unipolair elektrisch veld blijven, worden de elektronen, ionen en onzuiverheidsionisatie die in het elektrodemateriaal in de isolatie worden gegenereerd, omgezet in ruimteladingen. Deze ladingen migreren snel en accumuleren in ladingspakketten, ook wel accumulatie van ruimtelading genoemd. Daarom zijn bij het gebruik van PP in DC-kabels aanpassingen nodig om de ladingsgeneratie en -accumulatie te onderdrukken.
4. Thermische geleidbaarheid
Door de slechte thermische geleidbaarheid kan de warmte die wordt gegenereerd tijdens het gebruik van PP-gebaseerde DC-kabels niet snel worden afgevoerd, wat resulteert in temperatuurverschillen tussen de binnen- en buitenkant van de isolatielaag, waardoor een ongelijkmatig temperatuurveld ontstaat. De elektrische geleidbaarheid van polymeermaterialen neemt toe bij stijgende temperaturen. Daardoor is de buitenkant van de isolatielaag met een lagere geleidbaarheid gevoelig voor ladingsaccumulatie, wat leidt tot een lagere elektrische veldsterkte. Bovendien veroorzaken temperatuurgradiënten de injectie en migratie van een groot aantal ruimteladingen, waardoor het elektrische veld verder wordt vervormd. Hoe groter de temperatuurgradiënt, hoe meer ruimtelading er wordt opgebouwd, wat de vervorming van het elektrische veld versterkt. Zoals eerder besproken, beïnvloeden hoge temperaturen, accumulatie van ruimteladingen en vervorming van het elektrische veld de normale werking en levensduur van DC-kabels. Daarom is het verbeteren van de thermische geleidbaarheid van PP noodzakelijk om een veilige werking en een langere levensduur van DC-kabels te garanderen.
Plaatsingstijd: 04-01-2024