En la actualidad, el método comúnmente utilizado esmaterial de aislamientoEl polietileno es el material más adecuado para los cables de CC. Sin embargo, los investigadores buscan continuamente materiales aislantes con mayor potencial, como el polipropileno (PP). No obstante, su uso como material aislante presenta varios problemas.
1. Propiedades mecánicas
Para cumplir con los requisitos básicos de transporte, instalación y operación de cables de CC, el material aislante debe poseer cierta resistencia mecánica, incluyendo buena flexibilidad, elongación a la rotura y resistencia al impacto a baja temperatura. Sin embargo, el PP, al ser un polímero altamente cristalino, presenta rigidez dentro de su rango de temperatura de trabajo. Además, presenta fragilidad y susceptibilidad al agrietamiento en entornos de baja temperatura, por lo que no cumple con estas condiciones. Por lo tanto, la investigación debe centrarse en el endurecimiento y la modificación del PP para abordar estos problemas.
2. Resistencia al envejecimiento
Durante el uso prolongado, el aislamiento de los cables de CC se envejece gradualmente debido a los efectos combinados de la alta intensidad del campo eléctrico y los ciclos térmicos. Este envejecimiento provoca una reducción de las propiedades mecánicas y de aislamiento, así como una disminución de la resistencia a la rotura, lo que afecta en última instancia la fiabilidad y la 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. Si bien la adición de antioxidantes puede mejorar en cierta medida la resistencia del PP al envejecimiento oxidativo térmico, la mala compatibilidad entre antioxidantes y PP, la migración y sus impurezas como aditivos afectan el rendimiento del aislamiento del PP. Por lo tanto, confiar únicamente en antioxidantes para mejorar la resistencia del PP al envejecimiento no puede satisfacer los requisitos de vida útil y fiabilidad del aislamiento de los cables de CC, lo que requiere más investigación 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 de CC de alto voltaje, afecta significativamente la distribución del campo eléctrico local, la rigidez dieléctrica y el envejecimiento del material aislante. Los materiales aislantes para cables de CC deben suprimir la acumulación de cargas espaciales, reducir la inyección de cargas espaciales de polaridad similar e impedir la generación de cargas espaciales de polaridad diferente para evitar la distorsión del campo eléctrico en el aislamiento y las interfaces, garantizando así una resistencia a la ruptura y una vida útil del cable sin afectar la vida útil.
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 rápidamente y se acumulan en paquetes de carga, lo que se conoce como acumulación de carga espacial. Por lo tanto, al utilizar PP en cables de CC, es necesario realizar modificaciones para suprimir la generación y acumulación de carga.
4. Conductividad térmica
Debido a la baja conductividad térmica, el calor generado durante el funcionamiento de los cables de CC de PP no se disipa rápidamente, lo que genera diferencias de temperatura entre el interior y el exterior de la capa de aislamiento, creando un campo térmico desigual. La conductividad eléctrica de los materiales poliméricos aumenta con el aumento de la temperatura. Por lo tanto, la cara exterior de la capa de aislamiento con menor conductividad se vuelve propensa a la acumulación de cargas, lo que reduce la intensidad del campo eléctrico. Además, los gradientes de temperatura provocan la inyección y migración de una gran cantidad de cargas espaciales, lo que distorsiona aún más el campo eléctrico. Cuanto mayor sea el gradiente de temperatura, mayor será la acumulación de cargas espaciales, lo que intensificará la distorsión del campo eléctrico. Como se mencionó anteriormente, las altas temperaturas, la acumulación de cargas espaciales 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 un funcionamiento seguro y una vida útil prolongada de los cables de CC.
Hora de publicación: 04-ene-2024