Saat ini, yang umum digunakanbahan isolasiuntuk kabel DC adalah polietilen. Namun, para peneliti terus mencari bahan insulasi yang lebih potensial, seperti polipropilen (PP). Meskipun demikian, penggunaan PP sebagai bahan insulasi kabel menimbulkan beberapa permasalahan.
1. Sifat Mekanik
Untuk memenuhi persyaratan dasar pengangkutan, pemasangan, dan pengoperasian kabel DC, bahan insulasi harus memiliki kekuatan mekanik tertentu, termasuk fleksibilitas yang baik, perpanjangan putus, dan ketahanan benturan suhu rendah. Namun, PP, sebagai polimer berkristal tinggi, menunjukkan kekakuan dalam kisaran suhu kerjanya. Selain itu, ia menunjukkan kerapuhan dan kerentanan terhadap retak di lingkungan bersuhu rendah, jika tidak memenuhi kondisi ini. Oleh karena itu, penelitian harus fokus pada penguatan dan modifikasi PP untuk mengatasi masalah ini.
2. Resistensi Penuaan
Selama penggunaan jangka panjang, isolasi kabel DC secara bertahap menua karena efek gabungan dari intensitas medan listrik yang tinggi dan siklus termal. Penuaan ini menyebabkan penurunan sifat mekanik dan insulasi, serta penurunan kekuatan tembus, yang pada akhirnya mempengaruhi keandalan dan masa pakai kabel. Penuaan isolasi kabel mencakup aspek mekanik, 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 pengotornya sebagai aditif mempengaruhi kinerja isolasi PP. Oleh karena itu, hanya mengandalkan antioksidan untuk meningkatkan ketahanan PP terhadap penuaan tidak dapat memenuhi persyaratan masa pakai dan keandalan isolasi kabel DC, sehingga memerlukan penelitian lebih lanjut tentang modifikasi PP.
3. Kinerja Isolasi
Muatan ruang, sebagai salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas dan umurkabel DC tegangan tinggi, berdampak signifikan terhadap distribusi medan listrik lokal, kekuatan dielektrik, dan penuaan bahan insulasi. Bahan isolasi untuk kabel DC perlu menekan akumulasi muatan ruang, mengurangi injeksi muatan ruang dengan polaritas serupa, dan menghambat pembentukan muatan ruang dengan polaritas berbeda untuk mencegah distorsi medan listrik dalam insulasi dan antarmuka, memastikan kekuatan kerusakan dan antarmuka tidak terpengaruh. umur kabel.
Ketika kabel DC tetap berada dalam medan listrik unipolar untuk waktu yang lama, elektron, ion, dan ionisasi pengotor yang dihasilkan pada bahan elektroda di dalam insulasi menjadi muatan ruang. Muatan ini dengan cepat bermigrasi dan terakumulasi menjadi paket muatan, yang dikenal sebagai akumulasi muatan ruang. Oleh karena itu, ketika menggunakan kabel PP dalam DC, modifikasi diperlukan untuk menekan pembangkitan dan akumulasi muatan.
4. Konduktivitas Termal
Karena konduktivitas termal yang buruk, panas yang dihasilkan selama pengoperasian kabel DC berbasis PP tidak dapat segera hilang, 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 isolasi dengan konduktivitas yang lebih rendah menjadi rentan terhadap akumulasi muatan, sehingga menyebabkan berkurangnya intensitas medan listrik. Selain itu, gradien suhu menyebabkan injeksi dan migrasi sejumlah besar muatan ruang, sehingga semakin mendistorsi medan listrik. Semakin besar gradien suhu, semakin banyak akumulasi muatan ruang yang terjadi, sehingga memperkuat distorsi medan listrik. Seperti dibahas sebelumnya, suhu tinggi, akumulasi muatan ruang, dan distorsi medan listrik mempengaruhi pengoperasian normal dan masa pakai kabel DC. Oleh karena itu, peningkatan konduktivitas termal PP diperlukan untuk memastikan pengoperasian yang aman dan masa pakai kabel DC yang lebih lama.
Waktu posting: 04 Januari 2024