Hiện nay, các phương pháp thường được sử dụngvật liệu cách nhiệtVật liệu cách điện phổ biến cho cáp DC là polyethylene. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu vẫn đang liên tục tìm kiếm các vật liệu cách điện tiềm năng hơn, chẳng hạn như polypropylene (PP). Mặc dù vậy, việc sử dụng PP làm vật liệu cách điện cho cáp vẫn gặp phải một số vấn đề.
1. Tính chất cơ học
Để đáp ứng các yêu cầu cơ bản cho việc vận chuyển, lắp đặt và vận hành cáp DC, vật liệu cách điện phải có độ bền cơ học nhất định, bao gồm độ dẻo tốt, độ giãn dài khi đứt và khả năng chịu va đập ở nhiệt độ thấp. Tuy nhiên, PP, là một loại polymer có độ kết tinh cao, lại thể hiện độ cứng trong phạm vi nhiệt độ hoạt động của nó. Thêm vào đó, nó còn giòn và dễ bị nứt trong môi trường nhiệt độ thấp, không đáp ứng được các điều kiện này. Do đó, nghiên cứu cần tập trung vào việc làm tăng độ bền và cải tiến PP để giải quyết những vấn đề này.
2. Khả năng chống lão hóa
Trong quá trình sử dụng lâu dài, lớp cách điện của cáp DC dần bị lão hóa do tác động kết hợp của cường độ điện trường cao và chu kỳ nhiệt. Sự lão hóa này dẫn đến giảm các đặc tính cơ học và cách điện, cũng như giảm độ bền điện môi, cuối cùng ảnh hưởng đến độ tin cậy và tuổi thọ của cáp. Sự lão hóa lớp cách điện cáp bao gồm các khía cạnh cơ học, điện, nhiệt và hóa học, trong đó lão hóa điện và nhiệt là đáng lo ngại nhất. Mặc dù việc thêm chất chống oxy hóa có thể cải thiện khả năng chống lão hóa oxy hóa nhiệt của PP đến một mức độ nhất định, nhưng sự không tương thích giữa chất chống oxy hóa và PP, sự di chuyển và tạp chất của chúng khi được sử dụng làm chất phụ gia ảnh hưởng đến hiệu suất cách điện của PP. Do đó, chỉ dựa vào chất chống oxy hóa để cải thiện khả năng chống lão hóa của PP không thể đáp ứng được yêu cầu về tuổi thọ và độ tin cậy của lớp cách điện cáp DC, cần phải nghiên cứu thêm về việc cải tiến PP.
3. Hiệu suất cách nhiệt
Điện tích không gian, là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và tuổi thọ của...cáp DC cao ápĐiều này ảnh hưởng đáng kể đến sự phân bố điện trường cục bộ, độ bền điện môi và sự lão hóa vật liệu cách điện. Vật liệu cách điện cho cáp DC cần phải ngăn chặn sự tích tụ điện tích không gian, giảm sự tiêm điện tích không gian cùng cực và cản trở sự hình thành điện tích không gian trái cực để ngăn ngừa sự biến dạng điện trường bên trong lớp cách điện và các giao diện, đảm bảo độ bền điện môi và tuổi thọ cáp không bị ảnh hưởng.
Khi cáp DC nằm trong điện trường đơn cực trong thời gian dài, các electron, ion và sự ion hóa tạp chất được tạo ra tại vật liệu điện cực bên trong lớp cách điện sẽ trở thành điện tích không gian. Những điện tích này nhanh chóng di chuyển và tích tụ thành các gói điện tích, được gọi là sự tích tụ điện tích không gian. Do đó, khi sử dụng PP trong cáp DC, cần phải có những điều chỉnh để ngăn chặn sự tạo ra và tích tụ điện tích.
4. Độ dẫn nhiệt
Do khả năng dẫn nhiệt kém, nhiệt lượng sinh ra trong quá trình hoạt động của cáp DC làm từ PP không thể tản nhiệt kịp thời, dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ giữa mặt trong và mặt ngoài của lớp cách điện, tạo ra trường nhiệt không đồng đều. Độ dẫn điện của vật liệu polymer tăng lên khi nhiệt độ tăng. Do đó, mặt ngoài của lớp cách điện có độ dẫn điện thấp hơn dễ bị tích tụ điện tích, dẫn đến giảm cường độ điện trường. Hơn nữa, sự chênh lệch nhiệt độ gây ra sự tích tụ và di chuyển của một lượng lớn điện tích không gian, làm biến dạng điện trường hơn nữa. Sự chênh lệch nhiệt độ càng lớn, lượng điện tích không gian tích tụ càng nhiều, làm tăng cường độ biến dạng điện trường. Như đã thảo luận ở trên, nhiệt độ cao, sự tích tụ điện tích không gian và sự biến dạng điện trường ảnh hưởng đến hoạt động bình thường và tuổi thọ của cáp DC. Do đó, việc cải thiện khả năng dẫn nhiệt của PP là cần thiết để đảm bảo hoạt động an toàn và kéo dài tuổi thọ của cáp DC.
Thời gian đăng bài: 04/01/2024