Hiện nay, thường được sử dụngvật liệu cách nhiệtđối với cáp DC là polyethylene. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu liên tục tìm kiếm nhiều vật liệu cách điện tiềm năng hơn, chẳng hạn như polypropylene (PP). Tuy nhiên, việc sử dụng PP làm vật liệu cách điện cho cáp lại nảy sinh một số vấn đề.
1. Tính chất cơ học
Để đáp ứng các yêu cầu cơ bản về vận chuyển, lắp đặt và vận hành cáp DC, vật liệu cách điện phải có độ bền cơ học nhất định, bao gồm độ linh hoạt tốt, độ giãn dài khi đứt và khả năng chống va đập ở nhiệt độ thấp. Tuy nhiên, PP, là một loại polyme có độ kết tinh cao, thể hiện độ cứng trong phạm vi nhiệt độ làm việc của nó. Ngoài ra, nó cho thấy độ giòn và dễ nứt trong môi trường nhiệt độ thấp, không đáp ứng được các điều kiện này. Do đó, nghiên cứu phải tập trung vào việc làm cứng và sửa đổi PP để giải quyết các vấn đề này.
2. 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 cường độ đánh thủng, cuối cùng ảnh hưởng đến độ tin cậy và tuổi thọ của cáp. Sự lão hóa của lớp cách điện của 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 bổ sung chất chống oxy hóa có thể cải thiện khả năng chống lão hóa oxy hóa nhiệt của PP ở một mức độ nhất định, nhưng khả năng tương thích kém giữa chất chống oxy hóa và PP, sự di chuyển và tạp chất của chúng dưới dạng chất phụ gia sẽ 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 các yêu cầu về tuổi thọ và độ tin cậy của lớp cách điện của cáp DC, đòi hỏi phải nghiên cứu thêm về việc sửa đổi PP.
3. Hiệu suất cách nhiệt
Điện tích không gian là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và tuổi thọ củacáp DC điện áp cao, tác động đáng kể đến sự phân bố trường điện cục bộ, cường độ điện môi và lão hóa vật liệu cách điện. Vật liệu cách điện cho cáp DC cần ngăn chặn sự tích tụ điện tích không gian, giảm sự đưa vào các điện tích không gian cùng cực và ngăn cản sự tạo ra các điện tích không gian khác cực để ngăn ngừa sự biến dạng trường điện trong lớp cách điện và giao diện, đảm bảo cường độ đánh thủng không bị ảnh hưởng và tuổi thọ của cáp.
Khi cáp DC duy trì trong trường điện đơn cực trong thời gian dài, các electron, ion và ion hóa tạp chất được tạo ra tại vật liệu điện cực bên trong lớp cách điện trở thành điện tích không gian. Các 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 sửa đổi để ngăn chặn sự tạo ra và tích tụ điện tích.
4. Độ dẫn nhiệt
Do độ dẫn nhiệt kém, nhiệt sinh ra trong quá trình vận hành cáp DC gốc PP không thể tản ra kịp thời, dẫn đến chênh lệch nhiệt độ giữa mặt trong và mặt ngoài của lớp cách điện, tạo ra trường nhiệt không đều. Độ dẫn điện của vật liệu polyme tăng theo nhiệt độ tăng. Do đó, mặt ngoài của lớp cách điện có độ dẫn điện thấp hơn dễ tích tụ điện tích, dẫn đến cường độ điện trường giảm. Hơn nữa, các gradient nhiệt độ gây ra sự tiêm và di chuyển của một số lượng lớn điện tích không gian, làm méo mó thêm điện trường. Gradient nhiệt độ càng lớn thì sự tích tụ điện tích không gian càng nhiều, làm tăng cường độ méo mó điện trường. Như đã thảo luận trước đó, nhiệt độ cao, tích tụ điện tích không gian và méo mó điện trường ảnh hưởng đến hoạt động bình thường và tuổi thọ sử dụng của cáp DC. Do đó, cần phải cải thiện độ dẫn nhiệt của PP để đảm bảo hoạt động an toàn và kéo dài tuổi thọ sử dụng của cáp DC.
Thời gian đăng: 04-01-2024