В даний час зазвичай використовуєтьсяізоляційний матеріалДля кабелів постійного струму є поліетилен. Однак дослідники постійно шукають більше потенційних ізоляційних матеріалів, таких як поліпропілен (ПП). Тим не менш, використання ПП в якості кабельного ізоляційного матеріалу представляє кілька проблем.
1. Механічні властивості
Для задоволення основних вимог щодо транспортування, встановлення та експлуатації кабелів постійного струму, ізоляційний матеріал повинен мати певну механічну міцність, включаючи хорошу гнучкість, подовження при розриві та низькотемпературну опір удару. Однак PP, як сильно кристалічний полімер, виявляє жорсткість у межах свого робочого діапазону температури. Крім того, він показує крихкість та сприйнятливість до розтріскування в низькотемпературних середовищах, що не відповідає цим умовам. Тому дослідження повинні зосередитись на посиленні та зміні ПП для вирішення цих питань.
2. Старіння стійкості
Під час тривалого використання, ізоляція кабелю постійного струму поступово старіє через комбінований вплив високої інтенсивності електричного поля та термічного циклу. Це старіння призводить до зменшення механічних та ізоляційних властивостей, а також до зменшення міцності на поломку, в кінцевому рахунку впливає на надійність та термін служби кабелю. Старіння кабельної ізоляції включає механічні, електричні, теплові та хімічні аспекти, з електричним та термічним старінням є найбільшою кількістю. Хоча додавання антиоксидантів може певною мірою покращити стійкість РП до термічного окислювального старіння, погана сумісність між антиоксидантами та РП, міграцією та їх домішками як добавки впливають на ефективність ізоляції ПП. Тому, лише покладаючись на антиоксиданти для поліпшення стійкості до старіння ПП, не може відповідати вимогам тривалості життя та надійності ізоляції кабелю постійного струму, що потребує подальших досліджень модифікації ПП.
3.
Космічний заряд, як один із факторів, що впливають на якість та тривалість життяВисокостійники кабелів постійного струму, суттєво впливає на місцеве розподіл електричного поля, діелектричну міцність та старіння ізоляційного матеріалу. Ізоляційні матеріали для кабелів постійного струму повинні придушити накопичення космічного заряду, зменшити введення зарядів простору для полярності та перешкоджати генеруванню на відміну від полярності, щоб запобігти спотворенню електричного поля в ізоляції та інтерфейсах, забезпечуючи незаймані міцності на поломку та тривалість кабелю.
Коли кабелі постійного струму залишаються в однополярному електричному полі протягом тривалого періоду, електрони, іони та іонізація домішок, що утворюються в електродному матеріалі в ізоляції, стають простором. Ці заряди швидко мігрують і накопичуються на пакети заряду, відомі як накопичення космічного заряду. Тому при використанні ПП у кабелях постійного струму необхідні модифікації для придушення генерації та накопичення заряду.
4. Теплопровідність
Через погану теплопровідність, тепло, що утворюється під час роботи кабелів постійного струму на основі РП, не може швидко розсіюватися, що призводить до різниці температури між внутрішніми та зовнішніми сторонами ізоляційного шару, створюючи нерівномірне температурне поле. Електропровідність полімерних матеріалів збільшується зі зростанням температури. Тому зовнішня сторона ізоляційного шару з нижчою провідністю стає схильною до накопичення заряду, що призводить до зниження інтенсивності електричного поля. Більше того, градієнти температури викликають введення та міграцію великої кількості просторових зарядів, що ще більше спотворюючи електричне поле. Чим більший температурний градієнт, тим більше накопичення простору заряду, посилюючи спотворення електричного поля. Як обговорювалося раніше, висока температура, накопичення космічного заряду та спотворення електричного поля впливають на нормальну експлуатацію та термін експлуатації кабелів постійного струму. Отже, поліпшення теплопровідності ПП необхідна для забезпечення безпечної роботи та тривалого терміну служби кабелів постійного струму.
Час посади: 04-2024 січня