Atualmente, o comumente utilizadomaterial de isolamentopara cabos CC é o polietileno. No entanto, pesquisadores buscam continuamente materiais isolantes com potencial, como o polipropileno (PP). Contudo, o uso de PP como material isolante para cabos apresenta vários problemas.
1. Propriedades Mecânicas
Para atender aos requisitos básicos de transporte, instalação e operação de cabos 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 PP, por ser um polímero altamente cristalino, apresenta rigidez dentro de sua faixa de temperatura de trabalho. Além disso, apresenta fragilidade e suscetibilidade a rachaduras em ambientes de baixa temperatura, não atendendo a essas condições. Portanto, a pesquisa deve se concentrar no reforço e na modificação do PP para abordar essas 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. Esse envelhecimento leva à redução das propriedades mecânicas e de isolamento, bem como à diminuição da resistência à ruptura, 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 antioxidantes e PP, a migração e suas impurezas como aditivos afetam o desempenho do 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 do cabo CC, necessitando 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 doscabos CC de alta tensão, 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 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 a resistência à ruptura e a vida útil do cabo sem alterações.
Quando cabos CC permanecem em um campo elétrico unipolar por um longo período, os elétrons, íons e a ionização de impurezas geradas no material do eletrodo dentro do isolamento tornam-se cargas espaciais. Essas cargas migram rapidamente e se acumulam em pacotes de carga, o que é conhecido como acúmulo de carga espacial. Portanto, ao utilizar PP em cabos CC, 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 pode se dissipar prontamente, resultando em diferenças de temperatura entre os lados interno e externo da camada de isolamento, criando um campo de temperatura irregular. A condutividade elétrica de 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, 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 carga espacial, intensificando a distorção do campo elétrico. Conforme discutido anteriormente, altas temperaturas, acúmulo de carga espacial e 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 a vida útil prolongada dos cabos CC.
Horário da postagem: 04/01/2024