Hiện nay, phương pháp được sử dụng phổ biếnvật liệu cách nhiệtđối với cáp DC là polyetylen. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu vẫn đang tiếp tục tìm kiếm những vật liệu cách nhiệt tiềm năng hơn, chẳng hạn như polypropylene (PP). Tuy nhiên, việc sử dụng PP làm vật liệu cách điện cáp có 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 tính 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 tinh thể cao, thể hiện độ cứng trong phạm vi nhiệt độ làm việc của nó. Ngoài ra, nó còn có độ giòn và dễ bị nứt trong môi trường nhiệt độ thấp, không đáp ứng được các điều kiện này. Do đó, nghiên cứu phải tập trung vào việc tăng cường và biến tính PP để giải quyết những vấn đề này.
2. Chống lão hóa
Trong quá trình sử dụng lâu dài, lớp cách điện của cáp DC sẽ già đi dần do tác động tổng hợp của cường độ điện trường cao và chu trình nhiệt. Sự lão hóa này dẫn đến giảm các đặc tính cơ học và cách điện, cũng như giảm độ bền khi đánh thủng, cuối cùng ảnh hưởng đến độ tin cậy và tuổi thọ sử dụng của cáp. Lão hóa cách điện cáp bao gồm các khía cạnh cơ, điện, nhiệt và hóa học, trong đó lão hóa điện và nhiệt là vấn đề 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 làm chất phụ gia ảnh hưởng đến hiệu suất cách nhiệt 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 các yêu cầu về tuổi thọ và độ tin cậy của cách điện cáp DC, đòi hỏi phải nghiên cứu thêm về sửa đổi PP.
3. Hiệu suất cách nhiệt
Phí không gian, là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và tuổi thọ củacáp DC cao áp, tác động đáng kể đến sự phân bố điện trường cục bộ, độ bền điện môi và sự lão hóa của vật liệu cách điện. Vật liệu cách điện cho cáp DC cần ngăn chặn sự tích tụ điện tích trong không gian, giảm việc đưa vào các điện tích không gian cùng cực và cản trở việc tạo ra các điện tích không gian khác cực để tránh biến dạng điện trường trong lớp cách điện và các giao diện, đảm bảo cường độ đánh thủng không bị ảnh hưởng và tuổi thọ cáp.
Khi cáp DC duy trì trong điện trường đơn cực trong thời gian dài, các electron, ion và sự ion hóa tạp chất được tạo ra ở vật liệu điện cực trong lớp cách điện sẽ trở thành điện tích không gian. Những điện tích này nhanh chóng di chuyển và tích lũy 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 việc tạo và tích lũy điện tích.
4. Độ dẫn nhiệt
Do tính dẫn nhiệt kém nên nhiệt sinh ra trong quá trình hoạt động của cáp DC gốc PP không thể tiêu tán kịp thời, dẫn đến chênh lệch nhiệt độ giữa mặt trong và mặt ngoài của lớp cách nhiệt, tạo ra trường nhiệt độ không đồng đều. Độ dẫn điện của vật liệu polymer tăng khi nhiệt độ tăng. Vì vậy, mặt ngoài của lớp cách nhiệt có độ dẫn điện thấp hơn sẽ dễ bị tích tụ điện dẫn đến cường độ điện trường giảm. Hơn nữa, gradient nhiệt độ gây ra sự xâm nhập và di chuyển của một lượng lớn điện tích không gian, làm biến dạng thêm điện trường. Độ dốc nhiệt độ càng lớn thì sự tích tụ điện tích không gian càng xảy ra nhiều, làm tăng độ biến dạng của điện trường. Như đã thảo luận trước đó, nhiệt độ cao, tích tụ điện tích không gian và biến dạng điện trường ảnh hưởng đến hoạt động bình thường và tuổi thọ của cáp DC. Do đó, việc cải thiện tính dẫn nhiệt của PP là cần thiết để đảm bảo cáp DC vận hành an toàn và kéo dài tuổi thọ.
Thời gian đăng: Jan-04-2024