Actualmente, el uso comúnmaterial aislanteEl polietileno es el material aislante más utilizado en los cables de corriente continua. Sin embargo, los investigadores buscan constantemente materiales aislantes más prometedores, como el polipropileno (PP). No obstante, el uso de PP como material aislante para cables presenta diversos 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 bajas temperaturas. 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 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 solucionar estos problemas.
2. Resistencia al envejecimiento
Durante el uso prolongado, el aislamiento de los cables de CC envejece gradualmente debido a la combinación de la alta intensidad del campo eléctrico y los ciclos térmicos. Este envejecimiento reduce las propiedades mecánicas y de aislamiento, así como la rigidez dieléctrica, lo que afecta la fiabilidad y la vida útil del cable. El envejecimiento del aislamiento del cable abarca aspectos mecánicos, eléctricos, térmicos y químicos, siendo los más preocupantes el envejecimiento eléctrico y térmico. Si bien la adición de antioxidantes puede mejorar la resistencia del PP al envejecimiento termooxidativo hasta cierto punto, la escasa compatibilidad entre los antioxidantes y el PP, su migración y su presencia como impurezas afectan el rendimiento del aislamiento del PP. Por lo tanto, depender únicamente de los antioxidantes para mejorar la resistencia al envejecimiento del PP no cumple con los requisitos de vida útil y fiabilidad del aislamiento de los cables de CC, lo que exige una mayor investigación sobre la modificación del PP.
3. Rendimiento del aislamiento
La carga espacial, como uno de los factores que influyen en la calidad y la vida útil decables de CC de alta tensiónEsto 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 carga espacial, reducir la inyección de cargas espaciales de polaridad similar y dificultar la generación de cargas espaciales de polaridad opuesta para evitar la distorsión del campo eléctrico dentro del aislamiento y las interfaces, garantizando así una rigidez dieléctrica y una vida útil del cable sin alteraciones.
Cuando los cables de CC permanecen en un campo eléctrico unipolar durante un período prolongado, los electrones, iones e impurezas generados en el material del electrodo dentro del aislamiento se convierten en cargas espaciales. Estas cargas migran rápidamente y se acumulan formando paquetes de carga, fenómeno conocido 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 su baja conductividad térmica, el calor generado durante el funcionamiento de los cables de CC basados en PP no se disipa rápidamente, lo que provoca diferencias de temperatura entre las caras interna y externa de la capa aislante, creando un campo térmico desigual. La conductividad eléctrica de los materiales poliméricos aumenta con la temperatura. Por lo tanto, la cara externa de la capa aislante, con menor conductividad, es propensa a la acumulación de carga, 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, distorsionando aún más el campo eléctrico. Cuanto mayor sea el gradiente de temperatura, mayor será la acumulación de carga espacial, intensificando la distorsión del campo eléctrico. Como se mencionó 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 consiguiente, es necesario mejorar la conductividad térmica del PP para garantizar el funcionamiento seguro y la mayor vida útil de los cables de CC.
Fecha de publicación: 4 de enero de 2024