Επί του παρόντος, το ευρέως χρησιμοποιούμενομονωτικό υλικόγια τα καλώδια DC είναι πολυαιθυλένιο. Ωστόσο, οι ερευνητές αναζητούν συνεχώς περισσότερα πιθανά μονωτικά υλικά, όπως το πολυπροπυλένιο (PP). Ωστόσο, η χρήση ΡΡ ως μονωτικού υλικού καλωδίων παρουσιάζει αρκετά προβλήματα.
1. Μηχανικές ιδιότητες
Για να πληρούνται οι βασικές απαιτήσεις για τη μεταφορά, την εγκατάσταση και τη λειτουργία των καλωδίων DC, το μονωτικό υλικό πρέπει να διαθέτει ορισμένες μηχανικές αντοχές, συμπεριλαμβανομένης της καλής ευκαμψίας, της επιμήκυνσης κατά τη θραύση και της αντοχής σε κρούση σε χαμηλή θερμοκρασία. Ωστόσο, το ΡΡ, ως ένα πολύ κρυσταλλικό πολυμερές, παρουσιάζει ακαμψία εντός του εύρους θερμοκρασιών λειτουργίας του. Επιπλέον, παρουσιάζει ευθραυστότητα και ευαισθησία σε ρωγμές σε περιβάλλοντα χαμηλής θερμοκρασίας, αποτυγχάνοντας να πληροί αυτές τις συνθήκες. Ως εκ τούτου, η έρευνα πρέπει να επικεντρωθεί στην ενίσχυση και την τροποποίηση του PP για την αντιμετώπιση αυτών των ζητημάτων.
2. Αντίσταση στη γήρανση
Κατά τη μακροχρόνια χρήση, η μόνωση του καλωδίου DC σταδιακά γερνά λόγω των συνδυασμένων επιπτώσεων της υψηλής έντασης ηλεκτρικού πεδίου και του θερμικού κύκλου. Αυτή η γήρανση οδηγεί σε μείωση των μηχανικών και μονωτικών ιδιοτήτων, καθώς και σε μείωση της αντοχής σε διάσπαση, επηρεάζοντας τελικά την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής του καλωδίου. Η γήρανση της μόνωσης καλωδίων περιλαμβάνει μηχανικές, ηλεκτρικές, θερμικές και χημικές πτυχές, με την ηλεκτρική και θερμική γήρανση να είναι οι πιο ανησυχητικές. Αν και η προσθήκη αντιοξειδωτικών μπορεί να βελτιώσει την αντίσταση του ΡΡ στη θερμική οξειδωτική γήρανση σε κάποιο βαθμό, η κακή συμβατότητα μεταξύ αντιοξειδωτικών και ΡΡ, η μετανάστευση και η ακαθαρσία τους ως πρόσθετα επηρεάζουν την απόδοση μόνωσης του ΡΡ. Επομένως, το να βασιζόμαστε αποκλειστικά σε αντιοξειδωτικά για τη βελτίωση της αντίστασης στη γήρανση του PP δεν μπορεί να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις διάρκειας ζωής και αξιοπιστίας της μόνωσης του καλωδίου DC, κάτι που απαιτεί περαιτέρω έρευνα για την τροποποίηση του PP.
3. Απόδοση μόνωσης
Φόρτιση χώρου, ως ένας από τους παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα και τη διάρκεια ζωής τουκαλώδια DC υψηλής τάσης, επηρεάζει σημαντικά την τοπική κατανομή ηλεκτρικού πεδίου, τη διηλεκτρική αντοχή και τη γήρανση του μονωτικού υλικού. Τα μονωτικά υλικά για καλώδια συνεχούς ρεύματος πρέπει να καταστέλλουν τη συσσώρευση διαστημικού φορτίου, να μειώνουν την έγχυση διαστημικών φορτίων παρόμοιας πολικότητας και να εμποδίζουν τη δημιουργία διαστημικών φορτίων αντίθετης πολικότητας για την αποφυγή παραμόρφωσης ηλεκτρικού πεδίου στη μόνωση και τις διεπαφές, εξασφαλίζοντας ανεπηρέαστη αντοχή στη διάσπαση και διάρκεια ζωής του καλωδίου.
Όταν τα καλώδια συνεχούς ρεύματος παραμένουν σε ένα μονοπολικό ηλεκτρικό πεδίο για παρατεταμένη περίοδο, τα ηλεκτρόνια, τα ιόντα και ο ιονισμός ακαθαρσιών που παράγονται στο υλικό ηλεκτροδίων εντός της μόνωσης γίνονται φορτία χώρου. Αυτά τα φορτία μεταναστεύουν γρήγορα και συσσωρεύονται σε πακέτα φορτίων, γνωστά ως συσσώρευση διαστημικού φορτίου. Επομένως, όταν χρησιμοποιείτε PP σε καλώδια συνεχούς ρεύματος, απαιτούνται τροποποιήσεις για την καταστολή της δημιουργίας και συσσώρευσης φόρτισης.
4. Θερμική αγωγιμότητα
Λόγω της κακής θερμικής αγωγιμότητας, η θερμότητα που παράγεται κατά τη λειτουργία των καλωδίων συνεχούς ρεύματος με βάση PP δεν μπορεί να διαλυθεί αμέσως, με αποτέλεσμα διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ της εσωτερικής και της εξωτερικής πλευράς του στρώματος μόνωσης, δημιουργώντας ένα ανομοιόμορφο πεδίο θερμοκρασίας. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα των πολυμερών υλικών αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Επομένως, η εξωτερική πλευρά του μονωτικού στρώματος με χαμηλότερη αγωγιμότητα γίνεται επιρρεπής στη συσσώρευση φορτίου, οδηγώντας σε μειωμένη ένταση ηλεκτρικού πεδίου. Επιπλέον, οι διαβαθμίσεις θερμοκρασίας προκαλούν την έγχυση και τη μετανάστευση μεγάλου αριθμού διαστημικών φορτίων, παραμορφώνοντας περαιτέρω το ηλεκτρικό πεδίο. Όσο μεγαλύτερη είναι η κλίση της θερμοκρασίας, τόσο περισσότερη συσσώρευση φορτίου χώρου συμβαίνει, εντείνοντας την παραμόρφωση του ηλεκτρικού πεδίου. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η υψηλή θερμοκρασία, η συσσώρευση φορτίου χώρου και η παραμόρφωση του ηλεκτρικού πεδίου επηρεάζουν την κανονική λειτουργία και τη διάρκεια ζωής των καλωδίων DC. Ως εκ τούτου, η βελτίωση της θερμικής αγωγιμότητας του PP είναι απαραίτητη για να διασφαλιστεί η ασφαλής λειτουργία και η παρατεταμένη διάρκεια ζωής των καλωδίων DC.
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-04-2024