Actualmente, o habitualmente usadomaterial de illamentopara os cables de CC é o polietileno. Non obstante, os investigadores buscan continuamente máis materiais de illamento potenciais, como o polipropileno (PP). Non obstante, o uso de PP como material de illamento de cables presenta varios problemas.
1. Propiedades mecánicas
Para cumprir os requisitos básicos para o transporte, a instalación e o funcionamento dos cables de CC, o material illante debe posuír unha certa resistencia mecánica, incluíndo boa flexibilidade, alongamento na rotura e resistencia ao impacto a baixas temperaturas. Non obstante, o PP, como polímero altamente cristalino, presenta rixidez dentro do seu rango de temperatura de traballo. Ademais, mostra fraxilidade e susceptibilidade á formación de rachaduras en ambientes de baixas temperaturas, polo que non cumpre estas condicións. Polo tanto, a investigación debe centrarse no endurecemento e a modificación do PP para abordar estes problemas.
2. Resistencia ao envellecemento
Durante o uso a longo prazo, o illamento dos cables de CC envellece gradualmente debido aos efectos combinados da alta intensidade do campo eléctrico e os ciclos térmicos. Este envellecemento leva a unha redución das propiedades mecánicas e de illamento, así como a unha diminución da resistencia á ruptura, o que afecta en última instancia á fiabilidade e á vida útil do cable. O envellecemento do illamento dos cables inclúe aspectos mecánicos, eléctricos, térmicos e químicos, sendo o envellecemento eléctrico e térmico os máis preocupantes. Aínda que engadir antioxidantes pode mellorar a resistencia do PP ao envellecemento oxidativo térmico ata certo punto, a mala compatibilidade entre os antioxidantes e o PP, a migración e as súas impurezas como aditivos afectan ao rendemento do illamento do PP. Polo tanto, depender unicamente dos antioxidantes para mellorar a resistencia ao envellecemento do PP non pode cumprir os requisitos de vida útil e fiabilidade do illamento dos cables de CC, o que fai necesaria máis investigación sobre a modificación do PP.
3. Rendemento do illamento
A carga espacial, como un dos factores que inflúen na calidade e na vida útil decables de CC de alta tensión, inflúe significativamente na distribución local do campo eléctrico, na rixidez dieléctrica e no envellecemento do material de illamento. Os materiais de illamento para cables de CC deben suprimir a acumulación de carga espacial, reducir a inxección de cargas espaciais de polaridade similar e dificultar a xeración de cargas espaciais de polaridade diferente para evitar a distorsión do campo eléctrico dentro do illamento e as interfaces, garantindo unha resistencia á ruptura e unha vida útil do cable inalteradas.
Cando os cables de CC permanecen nun campo eléctrico unipolar durante un período prolongado, os electróns, os ións e a ionización das impurezas xeradas no material do eléctrodo dentro do illamento convértense en cargas espaciais. Estas cargas migran rapidamente e acumúlanse en paquetes de carga, o que se coñece como acumulación de carga espacial. Polo tanto, ao usar PP en cables de CC, son necesarias modificacións para suprimir a xeración e acumulación de carga.
4. Condutividade térmica
Debido á baixa condutividade térmica, a calor xerada durante o funcionamento dos cables de CC baseados en PP non se pode disipar rapidamente, o que resulta en diferenzas de temperatura entre os lados interior e exterior da capa de illamento, creando un campo de temperatura desigual. A condutividade eléctrica dos materiais poliméricos aumenta co aumento das temperaturas. Polo tanto, o lado exterior da capa de illamento con menor condutividade vólvese propenso á acumulación de carga, o que leva a unha redución da intensidade do campo eléctrico. Ademais, os gradientes de temperatura provocan a inxección e a migración dun gran número de cargas espaciais, o que distorsiona aínda máis o campo eléctrico. Canto maior sexa o gradiente de temperatura, maior será a acumulación de carga espacial, o que intensifica a distorsión do campo eléctrico. Como se comentou anteriormente, as altas temperaturas, a acumulación de carga espacial e a distorsión do campo eléctrico afectan o funcionamento normal e a vida útil dos cables de CC. Polo tanto, é necesario mellorar a condutividade térmica do PP para garantir o funcionamento seguro e unha vida útil prolongada dos cables de CC.
Data de publicación: 04-01-2024