Saat ini, yang umum digunakanbahan isolasiUntuk kabel DC, bahan isolasi yang umum digunakan adalah polietilen. Namun, para peneliti terus mencari bahan isolasi yang lebih potensial, seperti polipropilen (PP). Meskipun demikian, penggunaan PP sebagai bahan isolasi kabel menghadirkan beberapa masalah.
1. Sifat Mekanik
Untuk memenuhi persyaratan dasar transportasi, instalasi, dan pengoperasian kabel DC, material isolasi harus memiliki kekuatan mekanik tertentu, termasuk fleksibilitas yang baik, perpanjangan saat putus, dan ketahanan benturan suhu rendah. Namun, PP, sebagai polimer yang sangat kristalin, menunjukkan kekakuan dalam kisaran suhu kerjanya. Selain itu, PP menunjukkan kerapuhan dan kerentanan terhadap retak di lingkungan suhu rendah, sehingga gagal memenuhi kondisi tersebut. Oleh karena itu, penelitian harus fokus pada penguatan dan modifikasi PP untuk mengatasi masalah ini.
2. Ketahanan terhadap 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 isolasi, serta penurunan kekuatan tembus, yang pada akhirnya memengaruhi keandalan dan masa pakai kabel. Penuaan isolasi kabel meliputi aspek mekanik, listrik, termal, dan kimia, dengan penuaan listrik dan termal menjadi yang paling mengkhawatirkan. 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 isolasi PP. Oleh karena itu, hanya mengandalkan antioksidan untuk meningkatkan ketahanan penuaan PP tidak dapat memenuhi persyaratan masa pakai dan keandalan isolasi kabel DC, sehingga diperlukan penelitian lebih lanjut tentang modifikasi PP.
3. Kinerja Isolasi
Muatan ruang, sebagai salah satu faktor yang memengaruhi kualitas dan masa pakaikabel DC tegangan tinggiHal ini secara signifikan memengaruhi distribusi medan listrik lokal, kekuatan dielektrik, dan penuaan material isolasi. Material isolasi untuk kabel DC perlu menekan akumulasi muatan ruang, mengurangi injeksi muatan ruang dengan polaritas yang sama, dan menghambat pembentukan muatan ruang dengan polaritas yang berbeda untuk mencegah distorsi medan listrik di dalam isolasi dan antarmuka, sehingga memastikan kekuatan tembus dan umur kabel tetap terjaga.
Ketika kabel DC tetap berada dalam medan listrik unipolar untuk jangka waktu yang lama, elektron, ion, dan ionisasi pengotor yang dihasilkan pada material elektroda di dalam isolasi menjadi muatan ruang. Muatan-muatan ini dengan cepat bermigrasi dan terakumulasi menjadi paket muatan, yang dikenal sebagai akumulasi muatan ruang. Oleh karena itu, ketika menggunakan PP pada kabel 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, sehingga menyebabkan perbedaan suhu antara sisi dalam dan luar lapisan isolasi, menciptakan medan suhu yang tidak merata. Konduktivitas listrik material polimer meningkat seiring dengan kenaikan suhu. Oleh karena itu, sisi luar lapisan isolasi dengan konduktivitas yang lebih rendah menjadi rentan terhadap akumulasi muatan, yang menyebabkan penurunan intensitas medan listrik. Selain itu, gradien suhu menyebabkan injeksi dan migrasi sejumlah besar muatan ruang, yang selanjutnya mendistorsi medan listrik. Semakin besar gradien suhu, semakin banyak akumulasi muatan ruang yang terjadi, sehingga memperparah distorsi medan listrik. Seperti yang telah dibahas sebelumnya, suhu tinggi, akumulasi muatan ruang, dan distorsi medan listrik memengaruhi 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-Jan-2024