Atualmente, o mais comumente usadomaterial isolantePara cabos de corrente contínua, o polietileno é um material isolante comum. No entanto, pesquisadores continuam buscando outros materiais isolantes promissores, como o polipropileno (PP). Contudo, o uso de PP como isolante para cabos apresenta diversos problemas.
1. Propriedades Mecânicas
Para atender aos requisitos básicos de transporte, instalação e operação de cabos de corrente contínua (CC), o material isolante deve possuir certa resistência mecânica, incluindo boa flexibilidade, alongamento na ruptura e resistência ao impacto em baixas temperaturas. No entanto, o polipropileno (PP), por ser um polímero altamente cristalino, apresenta rigidez dentro de sua faixa de temperatura de trabalho. Além disso, demonstra fragilidade e suscetibilidade a fissuras em ambientes de baixa temperatura, não atendendo a essas condições. Portanto, a pesquisa deve se concentrar no aumento da resistência e na modificação do PP para solucionar esses problemas.
2. Resistência ao envelhecimento
Durante o uso prolongado, o isolamento de cabos CC envelhece gradualmente devido aos efeitos combinados da alta intensidade do campo elétrico e dos ciclos térmicos. Esse envelhecimento leva a uma redução nas propriedades mecânicas e de isolamento, bem como a uma diminuição na rigidez dielétrica, afetando, em última análise, a confiabilidade e a vida útil do cabo. O envelhecimento do isolamento do cabo inclui aspectos mecânicos, elétricos, térmicos e químicos, sendo o envelhecimento elétrico e térmico os mais preocupantes. Embora a adição de antioxidantes possa melhorar a resistência do PP ao envelhecimento oxidativo térmico até certo ponto, a baixa compatibilidade entre os antioxidantes e o PP, a migração e suas impurezas como aditivos afetam o desempenho do isolamento do PP. Portanto, depender exclusivamente de antioxidantes para melhorar a resistência ao envelhecimento do PP não atende aos requisitos de vida útil e confiabilidade do isolamento de cabos CC, o que torna necessária a realização de mais pesquisas sobre a modificação do PP.
3. Desempenho do isolamento
A carga espacial, como um dos fatores que influenciam a qualidade e a vida útil decabos CC de alta tensãoA presença de cargas espaciais impacta significativamente a distribuição do campo elétrico local, a rigidez dielétrica e o envelhecimento do material isolante. Os materiais isolantes para cabos CC precisam suprimir o acúmulo de cargas espaciais, reduzir a injeção de cargas espaciais de mesma polaridade e impedir a geração de cargas espaciais de polaridade oposta para evitar a distorção do campo elétrico dentro do isolamento e das interfaces, garantindo assim a integridade da rigidez dielétrica e a vida útil do cabo.
Quando cabos de corrente contínua permanecem em um campo elétrico unipolar por um período prolongado, os elétrons, íons e a ionização de impurezas gerados no material do eletrodo dentro do isolamento se transformam em cargas espaciais. Essas cargas migram rapidamente e se acumulam em pacotes de carga, um fenômeno conhecido como acúmulo de carga espacial. Portanto, ao utilizar PP em cabos de corrente contínua, são necessárias modificações para suprimir a geração e o acúmulo de carga.
4. Condutividade Térmica
Devido à baixa condutividade térmica, o calor gerado durante a operação de cabos CC baseados em PP não se dissipa prontamente, resultando em diferenças de temperatura entre as faces interna e externa da camada isolante, criando um campo térmico irregular. A condutividade elétrica de materiais poliméricos aumenta com o aumento da temperatura. Portanto, a face externa da camada isolante, com menor condutividade, torna-se propensa ao acúmulo de cargas, levando à redução da intensidade do campo elétrico. Além disso, os gradientes de temperatura causam a injeção e migração de um grande número de cargas espaciais, distorcendo ainda mais o campo elétrico. Quanto maior o gradiente de temperatura, maior o acúmulo de cargas espaciais, intensificando a distorção do campo elétrico. Como discutido anteriormente, a alta temperatura, o acúmulo de cargas espaciais e a distorção do campo elétrico afetam a operação normal e a vida útil dos cabos CC. Portanto, melhorar a condutividade térmica do PP é necessário para garantir a operação segura e prolongar a vida útil dos cabos CC.
Data da publicação: 04/01/2024