Actualmente, el comúnmente utilizadomaterial aislantepara cables DC es polietileno. Sin embargo, los investigadores buscan continuamente más materiales aislantes potenciales, como el polipropileno (PP). No obstante, el uso de PP como material aislante de cables presenta varios problemas.
1. Propiedades mecánicas
Para cumplir con los requisitos básicos para el transporte, instalación y operación de cables de CC, el material aislante debe poseer cierta resistencia mecánica, incluida buena flexibilidad, alargamiento de rotura y resistencia al impacto a baja temperatura. Sin embargo, el PP, como polímero altamente cristalino, presenta rigidez dentro de su rango de temperatura de trabajo. Además, muestra fragilidad y susceptibilidad al agrietamiento en ambientes de baja temperatura, no cumpliendo estas condiciones. Por lo tanto, la investigación debe centrarse en endurecer y modificar el PP para abordar estos problemas.
2. Resistencia al envejecimiento
Durante el uso prolongado, el aislamiento del cable de CC envejece gradualmente debido a los efectos combinados de la alta intensidad del campo eléctrico y los ciclos térmicos. Este envejecimiento conduce a una reducción de las propiedades mecánicas y de aislamiento, así como a una disminución de la resistencia a la rotura, afectando en última instancia a la fiabilidad y vida útil del cable. El envejecimiento del aislamiento de los cables incluye aspectos mecánicos, eléctricos, térmicos y químicos, siendo el envejecimiento eléctrico y térmico los más preocupantes. Aunque agregar antioxidantes puede mejorar hasta cierto punto la resistencia del PP al envejecimiento oxidativo térmico, la mala compatibilidad entre los antioxidantes y el PP, la migración y su impureza como aditivos afectan el rendimiento de aislamiento del PP. Por lo tanto, depender únicamente de antioxidantes para mejorar la resistencia al envejecimiento del 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 del PP.
3. Rendimiento del aislamiento
La carga espacial, como uno de los factores que influyen en la calidad y vida útil decables CC de alto voltaje, afecta significativamente la distribución del campo eléctrico local, la rigidez dieléctrica y el envejecimiento del material aislante. Los materiales de aislamiento para cables de CC deben suprimir la acumulación de carga espacial, reducir la inyección de cargas espaciales de polaridad similar y dificultar la generación de cargas espaciales de polaridad diferente para evitar la distorsión del campo eléctrico dentro del aislamiento y las interfaces, asegurando una resistencia a la ruptura no afectada y vida útil del cable.
Cuando los cables de CC permanecen en un campo eléctrico unipolar durante un período prolongado, los electrones, los iones y la ionización de impurezas generados en el material del electrodo dentro del aislamiento se convierten en cargas espaciales. Estas cargas migran rápidamente y se acumulan en paquetes de carga, lo que se conoce como acumulación de carga espacial. Por lo tanto, cuando se utiliza 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 el funcionamiento de los cables de CC a base de PP no se puede disipar rápidamente, lo que genera diferencias de temperatura entre los lados interior y exterior de la capa de aislamiento, lo que crea un campo de temperatura desigual. La conductividad eléctrica de los materiales poliméricos aumenta con el aumento de la temperatura. Por lo tanto, el lado exterior de la capa aislante con menor conductividad se vuelve propenso a la acumulación de carga, lo que lleva a una reducción de la intensidad del campo eléctrico. Además, los gradientes de temperatura provocan la inyección y migración de una gran cantidad de cargas espaciales, distorsionando aún más el campo eléctrico. Cuanto mayor es el gradiente de temperatura, más acumulación de carga espacial se produce, intensificando la distorsión del campo eléctrico. Como se analizó anteriormente, las altas temperaturas, 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, es necesario mejorar la conductividad térmica del PP para garantizar el funcionamiento seguro y una vida útil prolongada de los cables de CC.
Hora de publicación: 04-ene-2024