Saat ini, yang umum digunakanbahan isolasiuntuk kabel DC adalah polietilena. Akan tetapi, para peneliti terus mencari bahan isolasi yang lebih potensial, seperti polipropilena (PP). Meskipun demikian, penggunaan PP sebagai bahan isolasi kabel menimbulkan beberapa masalah.
1. Sifat Mekanik
Untuk memenuhi persyaratan dasar untuk pengangkutan, pemasangan, dan pengoperasian kabel DC, bahan insulasi harus memiliki kekuatan mekanis tertentu, termasuk fleksibilitas yang baik, perpanjangan putus, dan ketahanan benturan suhu rendah. Namun, PP, sebagai polimer yang sangat kristalin, menunjukkan kekakuan dalam kisaran suhu kerjanya. Selain itu, bahan ini menunjukkan kerapuhan dan kerentanan terhadap keretakan di lingkungan suhu rendah, sehingga gagal memenuhi persyaratan ini. Oleh karena itu, penelitian harus difokuskan pada pengerasan dan modifikasi PP untuk mengatasi masalah ini.
2. Tahan terhadap Penuaan
Selama penggunaan jangka panjang, insulasi kabel DC secara bertahap menua karena efek gabungan dari intensitas medan listrik yang tinggi dan siklus termal. Penuaan ini menyebabkan penurunan sifat mekanis dan insulasi, serta penurunan kekuatan putus, yang pada akhirnya memengaruhi keandalan dan masa pakai kabel. Penuaan insulasi kabel meliputi aspek mekanis, listrik, termal, dan kimia, dengan penuaan listrik dan termal menjadi yang paling memprihatinkan. Meskipun penambahan antioksidan dapat meningkatkan ketahanan PP terhadap penuaan oksidatif termal sampai batas tertentu, kompatibilitas yang buruk antara antioksidan dan PP, migrasi, dan ketidakmurniannya sebagai aditif memengaruhi kinerja insulasi PP. Oleh karena itu, hanya mengandalkan antioksidan untuk meningkatkan ketahanan penuaan PP tidak dapat memenuhi persyaratan umur dan keandalan insulasi kabel DC, sehingga memerlukan penelitian lebih lanjut tentang modifikasi PP.
3. Kinerja Isolasi
Muatan ruang, sebagai salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas dan umur pakaikabel DC tegangan tinggi, berdampak signifikan pada distribusi medan listrik lokal, kekuatan dielektrik, dan penuaan material isolasi. Material isolasi untuk kabel DC perlu menekan akumulasi muatan ruang, mengurangi penyuntikan muatan ruang dengan polaritas yang sama, dan menghalangi pembentukan muatan ruang dengan polaritas yang berbeda untuk mencegah distorsi medan listrik dalam isolasi dan antarmuka, memastikan kekuatan kerusakan dan masa pakai kabel yang tidak terpengaruh.
Bila kabel DC tetap berada dalam medan listrik unipolar dalam jangka waktu lama, elektron, ion, dan ionisasi pengotor yang dihasilkan pada material elektroda di dalam isolasi menjadi muatan ruang. Muatan ini dengan cepat bermigrasi dan terakumulasi menjadi paket muatan, yang dikenal sebagai akumulasi muatan ruang. Oleh karena itu, bila menggunakan PP pada kabel DC, modifikasi diperlukan untuk menekan pembentukan dan akumulasi muatan.
4. Konduktivitas Termal
Karena konduktivitas termal yang buruk, panas yang dihasilkan selama pengoperasian kabel DC berbasis PP tidak dapat segera hilang, sehingga mengakibatkan perbedaan suhu antara sisi dalam dan luar lapisan insulasi, sehingga menciptakan medan suhu yang tidak merata. Konduktivitas listrik bahan polimer meningkat seiring dengan meningkatnya suhu. Oleh karena itu, sisi luar lapisan insulasi dengan konduktivitas yang lebih rendah menjadi rentan terhadap akumulasi muatan, yang menyebabkan berkurangnya intensitas medan listrik. Selain itu, gradien suhu menyebabkan penyuntikan dan migrasi sejumlah besar muatan ruang, yang selanjutnya mendistorsi medan listrik. Semakin besar gradien suhu, semakin banyak akumulasi muatan ruang yang terjadi, yang mengintensifkan distorsi medan listrik. Seperti yang dibahas sebelumnya, suhu tinggi, akumulasi muatan ruang, dan distorsi medan listrik memengaruhi operasi normal dan masa pakai kabel DC. Oleh karena itu, peningkatan konduktivitas termal PP diperlukan untuk memastikan operasi yang aman dan masa pakai kabel DC yang lebih lama.
Waktu posting: 04-Jan-2024