I øjeblikket er den almindeligt anvendteisoleringsmaterialeTil DC-kabler er polyethylen. Forskere søger dog løbende efter flere potentielle isoleringsmaterialer, såsom polypropylen (PP). Ikke desto mindre giver brugen af PP som kabelisoleringsmateriale flere problemer.
1. Mekaniske egenskaber
For at opfylde de grundlæggende krav til transport, installation og drift af DC-kabler skal isoleringsmaterialet have en vis mekanisk styrke, herunder god fleksibilitet, brudforlængelse og slagfasthed ved lave temperaturer. PP, som en højkrystallinsk polymer, udviser imidlertid stivhed inden for sit driftstemperaturområde. Derudover udviser den sprødhed og er modtagelig for revner i lave temperaturer og opfylder ikke disse betingelser. Derfor skal forskningen fokusere på at hærde og modificere PP for at løse disse problemer.
2. Modstandsdygtighed over for aldring
Ved langvarig brug ældes DC-kabelisolering gradvist på grund af de kombinerede effekter af høj elektrisk feltintensitet og termisk cykling. Denne ældning fører til en reduktion af de mekaniske og isolerende egenskaber, samt et fald i gennembrudsstyrken, hvilket i sidste ende påvirker kablets pålidelighed og levetid. Aldring af kabelisolering omfatter mekaniske, elektriske, termiske og kemiske aspekter, hvor elektrisk og termisk ældning er de mest bekymrende. Selvom tilsætning af antioxidanter kan forbedre PP's modstandsdygtighed over for termisk oxidativ ældning i et vist omfang, påvirker dårlig kompatibilitet mellem antioxidanter og PP, migration og deres urenheder som tilsætningsstoffer PP's isoleringsevne. Derfor kan det ikke opfylde kravene til levetid og pålidelighed for DC-kabelisolering udelukkende at stole på antioxidanter for at forbedre PP's ældningsbestandighed, hvilket nødvendiggør yderligere forskning i modifikation af PP.
3. Isoleringsevne
Pladsopkrævning, som en af de faktorer, der påvirker kvaliteten og levetiden afhøjspændings-DC-kabler, påvirker den lokale elektriske feltfordeling, den dielektriske styrke og ældning af isoleringsmateriale betydeligt. Isoleringsmaterialer til DC-kabler skal undertrykke akkumulering af rumladning, reducere injektionen af rumladninger med samme polaritet og forhindre generering af rumladninger med ulig polaritet for at forhindre elektrisk feltforvrængning i isoleringen og grænsefladerne, hvilket sikrer upåvirket gennemslagsstyrke og kabellevetid.
Når DC-kabler forbliver i et unipolært elektrisk felt i længere tid, bliver elektronerne, ionerne og den urenhedsionisering, der genereres ved elektrodematerialet i isoleringen, til rumladninger. Disse ladninger migrerer hurtigt og akkumuleres i ladningspakker, kendt som akkumulering af rumladning. Derfor er det nødvendigt med modifikationer for at undertrykke ladningsgenerering og -akkumulering, når man bruger PP i DC-kabler.
4. Varmeledningsevne
På grund af dårlig varmeledningsevne kan varme, der genereres under driften af PP-baserede DC-kabler, ikke forsvinde hurtigt, hvilket resulterer i temperaturforskelle mellem indersiden og ydersiden af isoleringslaget, hvilket skaber et ujævnt temperaturfelt. Den elektriske ledningsevne af polymermaterialer øges med stigende temperaturer. Derfor bliver ydersiden af isoleringslaget med lavere ledningsevne tilbøjelig til ladningsakkumulering, hvilket fører til reduceret elektrisk feltintensitet. Desuden forårsager temperaturgradienter injektion og migration af et stort antal rumladninger, hvilket yderligere forvrænger det elektriske felt. Jo større temperaturgradienten er, desto mere rumladningsakkumulering sker der, hvilket intensiverer den elektriske feltforvrængning. Som tidligere nævnt påvirker høj temperatur, rumladningsakkumulering og elektrisk feltforvrængning den normale drift og levetid for DC-kabler. Derfor er det nødvendigt at forbedre PP's varmeledningsevne for at sikre sikker drift og forlænget levetid for DC-kabler.
Opslagstidspunkt: 04. januar 2024