A distribución da tensión do campo eléctrico nos cables de CA é uniforme, e os materiais de illamento dos cables céntranse na constante dieléctrica, que non se ve afectada pola temperatura. Pola contra, a distribución da tensión nos cables de CC é maior na capa interior do illamento e está influenciada pola resistividade do material illante. Os materiais de illamento presentan un coeficiente de temperatura negativo, o que significa que a medida que a temperatura aumenta, a resistividade diminúe.
Cando un cable está en funcionamento, as perdas no núcleo provocan un aumento da temperatura, o que provoca cambios na resistividade do material illante. Isto, á súa vez, fai que varíe a tensión do campo eléctrico dentro da capa de illamento. Noutras palabras, para o mesmo grosor de illamento, a tensión de ruptura diminúe a medida que aumenta a temperatura. Para as liñas troncais de CC en centrais eléctricas distribuídas, a taxa de envellecemento do material illante é significativamente máis rápida debido ás flutuacións da temperatura ambiente en comparación cos cables soterrados, o que é un punto crítico a ter en conta.
Durante a produción de capas de illamento de cables, introdúcense inevitablemente impurezas. Estas impurezas teñen unha resistividade de illamento relativamente menor e distribúense de forma desigual ao longo da dirección radial da capa de illamento. Isto resulta nunha resistividade de volume variable en diferentes lugares. Baixo tensión continua, o campo eléctrico dentro da capa de illamento tamén variará, facendo que as áreas coa resistividade de volume máis baixa envellezan máis rápido e se convertan en posibles puntos de falla.
Os cables de CA non presentan este fenómeno. En termos sinxelos, a tensión nos materiais dos cables de CA distribúese uniformemente, mentres que nos cables de CC, a tensión de illamento sempre se concentra nos puntos máis débiles. Polo tanto, os procesos de fabricación e os estándares para os cables de CA e CC deben xestionarse de forma diferente.
Polietileno reticulado (XLPE)Os cables illados úsanse amplamente en aplicacións de CA debido ás súas excelentes propiedades dieléctricas e físicas, así como á súa alta relación custo-rendemento. Non obstante, cando se usan como cables de CC, enfróntanse a un desafío significativo relacionado coa carga espacial, que é particularmente crítica nos cables de CC de alta tensión. Cando se usan polímeros como illamento de cables de CC, un gran número de trampas localizadas dentro da capa de illamento provocan a acumulación de cargas espaciais. O impacto das cargas espaciais nos materiais de illamento reflíctese principalmente en dous aspectos: a distorsión do campo eléctrico e os efectos de distorsión do campo non eléctrico, ambos os cales son moi prexudiciais para o material de illamento.
A carga espacial refírese ao exceso de carga máis alá da neutralidade eléctrica dentro dunha unidade estrutural dun material macroscópico. Nos sólidos, as cargas espaciais positivas ou negativas están ligadas a niveis de enerxía localizados, o que proporciona efectos de polarización en forma de polaróns ligados. A polarización da carga espacial ocorre cando hai ións libres presentes nun material dieléctrico. Debido ao movemento dos ións, os ións negativos acumúlanse na interface preto do eléctrodo positivo e os ións positivos acumúlanse na interface preto do eléctrodo negativo. Nun campo eléctrico de CA, a migración de cargas positivas e negativas non pode seguir o ritmo dos rápidos cambios no campo eléctrico de frecuencia industrial, polo que non se producen efectos de carga espacial. Non obstante, nun campo eléctrico de CC, o campo eléctrico distribúese segundo a resistividade, o que leva á formación de cargas espaciais e afecta á distribución do campo eléctrico. O illamento XLPE contén un gran número de estados localizados, o que fai que os efectos da carga espacial sexan particularmente graves.
O illamento de XLPE está reticulado quimicamente, formando unha estrutura reticulada integrada. Como polímero non polar, o propio cable pódese comparar cun condensador grande. Cando a transmisión de CC se detén, é equivalente a cargar un condensador. Aínda que o núcleo condutor está conectado a terra, non se produce unha descarga efectiva, deixando unha cantidade significativa de enerxía de CC almacenada no cable como cargas espaciais. A diferenza dos cables de alimentación de CA, onde as cargas espaciais se disipan a través de perdas dieléctricas, estas cargas acumúlanse en defectos no cable.
Co tempo, con frecuentes interrupcións de enerxía ou flutuacións na intensidade da corrente, os cables illados con XLPE acumulan cada vez máis cargas espaciais, o que acelera o envellecemento da capa de illamento e reduce a vida útil do cable.
Data de publicación: 10 de marzo de 2025