متطلبات العزل لكابلات التيار المستمر ومشاكل مع PP

حاليا ، المعتاد بشكل شائعمادة العزللكابلات DC هو البولي إيثيلين. ومع ذلك ، يبحث الباحثون باستمرار عن المزيد من مواد العزل المحتملة ، مثل البولي بروبيلين (PP). ومع ذلك ، فإن استخدام PP كمواد عزل الكابلات يمثل العديد من المشكلات.

 

1. الخصائص الميكانيكية

لتلبية المتطلبات الأساسية لنقل وتركيب وتشغيل كابلات DC ، يجب أن تمتلك مادة العزل قوة ميكانيكية معينة ، بما في ذلك المرونة الجيدة ، والاستطالة عند الاستراحة ، ومقاومة تأثير درجات الحرارة المنخفضة. ومع ذلك ، فإن PP ، باعتباره بوليمر بلوري للغاية ، يعرض صلابة في نطاق درجة حرارة العمل. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يظهر هشاشة وقابلية التكسير في بيئات درجات الحرارة المنخفضة ، وفشل في تلبية هذه الظروف. لذلك ، يجب أن تركز الأبحاث على تشديد وتعديل PP لمعالجة هذه القضايا.

 

2. مقاومة الشيخوخة

أثناء الاستخدام طويل الأجل ، عزل كابل DC تدريجياً على الأعمار بسبب التأثيرات المشتركة لكثافة المجال الكهربائي العالي وركوب الدراجات الحرارية. يؤدي هذا الشيخوخة إلى انخفاض في خصائص الميكانيكية والعزل ، وكذلك انخفاض في قوة الانهيار ، مما يؤثر في النهاية على موثوقية وخدمة الكابل. يشمل شيخوخة عزل الكابلات الجوانب الميكانيكية والكهربائية والحرارية والكيميائية ، مع تقدم الشيخوخة الكهربائية والحرارية الأكثر أهمية. على الرغم من أن إضافة مضادات الأكسدة يمكن أن تحسن مقاومة PP للشيخوخة التأكسدية الحرارية إلى حد ما ، فإن ضعف التوافق بين مضادات الأكسدة و PP ، والهجرة ، والشوائب عليها كضافات تؤثر على أداء عزل PP. لذلك ، لا يمكن الاعتماد فقط على مضادات الأكسدة لتحسين مقاومة شيخوخة PP على متطلبات العمر والموثوقية لعزل كابل DC ، مما يستلزم مزيد من البحث حول تعديل PP.

 

3. أداء العزل

رسوم الفضاء ، كواحد من العوامل التي تؤثر على جودة وعمركابلات العاصمة عالية الجهديؤثر بشكل كبير على توزيع المجال الكهربائي المحلي ، وقوة العزل الكهربائي ، وشيخوخة مواد العزل. تحتاج مواد العزل لكابلات التيار المستمر إلى قمع تراكم شحنة المساحة ، وتقليل حقن رسوم الفضاء المتشابهة للقطعة ، وتعيق توليد شحنات الفضاء غير القابلة للاستقطاب لمنع تشويه المجال الكهربائي داخل العزل والواجهات ، مما يضمن قوة الانهيار غير المتأثرة وعمر الكبل.

عندما تظل كابلات التيار المستمر في مجال كهربائي أحادي القطب لفترة طويلة ، تصبح الإلكترونات والأيونات وتأين الشوائب المتولدة في مادة القطب داخل العزل رسومًا للفضاء. هذه الرسوم تهاجر بسرعة وتتراكم في حزم الشحن ، والمعروفة باسم تراكم شحنة المساحة. لذلك ، عند استخدام PP في كابلات DC ، تكون التعديلات ضرورية لقمع توليد الشحن وتراكمها.

 

4. الموصلية الحرارية

بسبب ضعف التوصيل الحراري ، لا يمكن أن تتبدد الحرارة المتولدة أثناء تشغيل كبلات DC المستندة إلى PP ، مما يؤدي إلى اختلافات في درجة الحرارة بين الجوانب الداخلية والخارجية لطبقة العزل ، مما يخلق حقل درجة حرارة غير متساو. تزداد الموصلية الكهربائية لمواد البوليمر مع ارتفاع درجات الحرارة. لذلك ، يصبح الجانب الخارجي من طبقة العزل ذات الموصلية السفلية عرضة للتراكم ، مما يؤدي إلى انخفاض كثافة المجال الكهربائي. علاوة على ذلك ، تسبب التدرجات في درجة الحرارة في حقن وترحيل عدد كبير من رسوم المساحة ، مما يزيد من تشويه المجال الكهربائي. كلما زاد التدرج في درجة الحرارة ، كلما زاد تراكم شحنة المساحة ، يكثف تشويه المجال الكهربائي. كما تمت مناقشته سابقًا ، يؤثر ارتفاع درجة الحرارة وتراكم شحنة الفضاء وتشويه المجال الكهربائي على العملية العادية وعمر الخدمة لكابلات DC. وبالتالي ، فإن تحسين الموصلية الحرارية لـ PP ضروري لضمان التشغيل الآمن وعمر الخدمة المطول لكابلات DC.