Actualmente, el comúnmente utilizadomaterial de aislamientoPara los cables de CC es de polietileno. Sin embargo, los investigadores buscan continuamente más materiales de aislamiento potenciales, como el polipropileno (PP). No obstante, el uso de PP como material de aislamiento de cable presenta varios problemas.
1. Propiedades mecánicas
Para cumplir con los requisitos básicos para el transporte, la instalación y la operación de los cables de CC, el material de aislamiento debe poseer cierta resistencia mecánica, que incluye buena flexibilidad, alargamiento al descanso y resistencia al impacto de baja temperatura. Sin embargo, PP, como polímero altamente cristalino, exhibe rigidez dentro de su rango de temperatura de trabajo. Además, muestra la fragilidad y la susceptibilidad a las grietas en entornos de baja temperatura, sin cumplir con estas condiciones. Por lo tanto, la investigación debe centrarse en endurecer y modificar PP para abordar estos problemas.
2. Resistencia al envejecimiento
Durante el uso a largo plazo, el aislamiento del cable de CC envejece gradualmente debido a los efectos combinados de la alta intensidad del campo eléctrico y el ciclo térmico. Este envejecimiento conduce a una reducción en las propiedades mecánicas y de aislamiento, así como una disminución en la resistencia de la descomposición, lo que finalmente afecta la confiabilidad y la vida útil del cable. El envejecimiento del aislamiento del cable incluye aspectos mecánicos, eléctricos, térmicos y químicos, con el envejecimiento eléctrico y térmico el más preocupante. Aunque agregar antioxidantes puede mejorar la resistencia de PP al envejecimiento oxidativo térmico en cierta medida, la mala compatibilidad entre los antioxidantes y el PP, la migración y su impureza como aditivos afectan el rendimiento del aislamiento de PP. Por lo tanto, confiar únicamente en los antioxidantes para mejorar la resistencia al envejecimiento de PP no puede cumplir con los requisitos de vida útil y confiabilidad del aislamiento del cable de CC, lo que requiere más investigaciones sobre la modificación de PP.
3. Rendimiento de aislamiento
Cargo espacial, como uno de los factores que influyen en la calidad y la vida útil decables de CC de alto voltaje, impacta significativamente la distribución local del campo eléctrico, la resistencia dieléctrica y el envejecimiento del material de aislamiento. Los materiales de aislamiento para los cables de CC deben suprimir la acumulación de carga espacial, reducir la inyección de cargas espaciales de polaridad similar y obstaculizar la generación de cargas espaciales de polaridad diferentes para evitar la distorsión del campo eléctrico dentro del aislamiento e interfaces, asegurando la resistencia de descomposición no afectada y la vida útil del cable.
Cuando los cables de CC permanecen en un campo eléctrico unipolar durante un período prolongado, los electrones, iones e ionización de impurezas generados en el material del electrodo dentro del aislamiento se convierten en cargas espaciales. Estas cargas migran y se acumulan rápidamente en paquetes de carga, conocidos como la acumulación de carga espacial. Por lo tanto, cuando se usa PP en cables de CC, son necesarias modificaciones para suprimir la generación y acumulación de carga.
4. Conductividad térmica
Debido a la mala conductividad térmica, el calor generado durante la operación de los cables de CC basados en PP no puede disiparse de inmediato, lo que resulta en diferencias de temperatura entre los lados internos y externos de la capa de aislamiento, creando un campo de temperatura desigual. La conductividad eléctrica de los materiales polímeros aumenta con las temperaturas crecientes. Por lo tanto, el lado exterior de la capa de aislamiento con menor conductividad se vuelve propensa a la acumulación de carga, lo que lleva a una menor intensidad del campo eléctrico. Además, los gradientes de temperatura causan la inyección y la migración de una gran cantidad de cargas espaciales, distorsionando aún más el campo eléctrico. Cuanto mayor sea el gradiente de temperatura, más acumulación de carga espacial ocurre, intensificando la distorsión del campo eléctrico. Como se discutió anteriormente, la alta temperatura, la acumulación de carga espacial y la distorsión del campo eléctrico afectan el funcionamiento normal y la vida útil de los cables de CC. Por lo tanto, la mejora de la conductividad térmica de PP es necesaria para garantizar la operación segura y la vida útil prolongada de los cables de CC.
Tiempo de publicación: enero-04-2024