Atualmente, o comumente usadomaterial de isolamentopara cabos DC é polietileno. No entanto, os pesquisadores estão continuamente buscando materiais de isolamento com maior potencial, como o polipropileno (PP). No entanto, a utilização de PP como material de isolamento de cabos apresenta vários problemas.
1. Propriedades Mecânicas
Para atender aos requisitos básicos para o transporte, instalação e operação de cabos CC, o material de isolamento deve possuir certa resistência mecânica, incluindo boa flexibilidade, alongamento na ruptura e resistência ao impacto em baixas temperaturas. Entretanto, o PP, por ser um polímero altamente cristalino, apresenta rigidez dentro de sua faixa de temperatura de trabalho. Além disso, apresenta fragilidade e suscetibilidade a trincas em ambientes de baixa temperatura, não atendendo a essas condições. Portanto, a investigação deve centrar-se no reforço e modificação da PP para abordar estas questões.
2. Resistência ao envelhecimento
Durante o uso prolongado, o isolamento do cabo CC envelhece gradualmente devido aos efeitos combinados da alta intensidade do campo elétrico e dos ciclos térmicos. Este envelhecimento leva a uma redução nas propriedades mecânicas e de isolamento, bem como a uma diminuição na resistência à ruptura, afetando em última análise a fiabilidade e a vida útil do cabo. O envelhecimento do isolamento dos cabos inclui aspectos mecânicos, elétricos, térmicos e químicos, sendo o envelhecimento elétrico e térmico o mais preocupante. Embora a adição de antioxidantes possa melhorar até certo ponto a resistência do PP ao envelhecimento termo-oxidativo, a baixa compatibilidade entre antioxidantes e PP, a migração e sua impureza como aditivos afetam o desempenho de isolamento do PP. Portanto, confiar apenas em antioxidantes para melhorar a resistência ao envelhecimento do PP não pode atender aos requisitos de vida útil e confiabilidade do isolamento de cabos CC, necessitando de mais pesquisas sobre a modificação do PP.
3. Desempenho de isolamento
Carga espacial, como um dos fatores que influenciam a qualidade e a vida útil doscabos CC de alta tensão, impacta significativamente a distribuição do campo elétrico local, a rigidez dielétrica e o envelhecimento do material de isolamento. Os materiais de isolamento para cabos CC precisam suprimir o acúmulo de carga espacial, reduzir a injeção de cargas espaciais de polaridade semelhante e impedir a geração de cargas espaciais de polaridade diferente para evitar a distorção do campo elétrico dentro do isolamento e das interfaces, garantindo resistência à ruptura não afetada e vida útil do cabo.
Quando os cabos CC permanecem em um campo elétrico unipolar por um longo período, os elétrons, íons e impurezas de ionização geradas no material do eletrodo dentro do isolamento tornam-se cargas espaciais. Essas cobranças migram rapidamente e se acumulam em pacotes de cobrança, conhecidos como acúmulo de carga espacial. Portanto, ao utilizar PP em cabos CC, são necessárias modificações para suprimir a geração e acúmulo de carga.
4. Condutividade Térmica
Devido à baixa condutividade térmica, o calor gerado durante a operação de cabos CC baseados em PP não pode ser dissipado imediatamente, resultando em diferenças de temperatura entre os lados interno e externo da camada de isolamento, criando um campo de temperatura irregular. A condutividade elétrica dos materiais poliméricos aumenta com o aumento da temperatura. Portanto, o lado externo da camada de isolamento com menor condutividade torna-se propenso ao acúmulo de carga, levando à redução da intensidade do campo elétrico. Além disso, os gradientes de temperatura provocam a injeção e migração de um grande número de cargas espaciais, distorcendo ainda mais o campo elétrico. Quanto maior o gradiente de temperatura, mais ocorre o acúmulo de carga espacial, intensificando a distorção do campo elétrico. Conforme discutido anteriormente, a alta temperatura, o acúmulo de carga espacial e a distorção do campo elétrico afetam a operação normal e a vida útil dos cabos CC. Portanto, é necessário melhorar a condutividade térmica do PP para garantir a operação segura e a vida útil prolongada dos cabos CC.
Horário da postagem: 04/01/2024