Actuellement, le plus couramment utilisématériau isolantLe polyéthylène est le matériau le plus utilisé pour les câbles CC. Cependant, les chercheurs recherchent constamment de nouveaux matériaux isolants potentiels, comme le polypropylène (PP). Cependant, l'utilisation du PP comme matériau d'isolation pour câbles présente plusieurs problèmes.
1. Propriétés mécaniques
Pour répondre aux exigences de base du transport, de l'installation et de l'exploitation des câbles CC, le matériau isolant doit posséder une certaine résistance mécanique, notamment une bonne flexibilité, un allongement à la rupture et une résistance aux chocs à basse température. Cependant, le PP, polymère hautement cristallin, présente une certaine rigidité dans sa plage de températures de fonctionnement. De plus, il présente une certaine fragilité et une certaine sensibilité aux fissures dans les environnements à basse température, ce qui l'empêche de remplir ces conditions. Par conséquent, la recherche doit se concentrer sur la consolidation et la modification du PP pour résoudre ces problèmes.
2. Résistance au vieillissement
Lors d'une utilisation prolongée, l'isolation des câbles CC vieillit progressivement sous l'effet combiné d'un champ électrique intense et des cycles thermiques. Ce vieillissement entraîne une diminution des propriétés mécaniques et d'isolation, ainsi qu'une diminution de la résistance au claquage, affectant ainsi la fiabilité et la durée de vie du câble. Le vieillissement de l'isolation des câbles comprend des aspects mécaniques, électriques, thermiques et chimiques, le vieillissement électrique et thermique étant le plus préoccupant. Bien que l'ajout d'antioxydants puisse améliorer dans une certaine mesure la résistance du PP au vieillissement oxydatif thermique, une mauvaise compatibilité entre les antioxydants et le PP, leur migration et leurs impuretés comme additifs affectent les performances d'isolation du PP. Par conséquent, s'appuyer uniquement sur les antioxydants pour améliorer la résistance au vieillissement du PP ne permet pas de répondre aux exigences de durée de vie et de fiabilité de l'isolation des câbles CC, ce qui nécessite des recherches plus approfondies sur la modification du PP.
3. Performances d'isolation
La charge d'espace, comme l'un des facteurs influençant la qualité et la durée de vie descâbles CC haute tension, a un impact significatif sur la distribution locale du champ électrique, la rigidité diélectrique et le vieillissement des matériaux isolants. Les matériaux isolants des câbles CC doivent supprimer l'accumulation de charges d'espace, réduire l'injection de charges d'espace de même polarité et empêcher la génération de charges d'espace de polarité différente afin d'éviter toute distorsion du champ électrique au sein de l'isolant et des interfaces, garantissant ainsi une résistance au claquage et une durée de vie du câble inchangées.
Lorsque les câbles CC sont exposés à un champ électrique unipolaire pendant une période prolongée, les électrons, les ions et l'ionisation des impuretés générés par le matériau d'électrode dans l'isolant se transforment en charges d'espace. Ces charges migrent rapidement et s'accumulent en paquets de charges, appelés accumulation de charges d'espace. Par conséquent, lors de l'utilisation de PP dans les câbles CC, des modifications sont nécessaires pour supprimer la génération et l'accumulation de charges.
4. Conductivité thermique
En raison de leur faible conductivité thermique, les câbles CC à base de PP ne peuvent pas se dissiper rapidement, ce qui entraîne des différences de température entre les faces intérieure et extérieure de la couche isolante, créant ainsi un champ thermique irrégulier. La conductivité électrique des matériaux polymères augmente avec la température. Par conséquent, la face extérieure de la couche isolante, moins conductrice, est sujette à l'accumulation de charges, ce qui réduit l'intensité du champ électrique. De plus, les gradients de température provoquent l'injection et la migration d'un grand nombre de charges d'espace, ce qui déforme davantage le champ électrique. Plus le gradient de température est important, plus l'accumulation de charges d'espace est importante, intensifiant la distorsion du champ électrique. Comme indiqué précédemment, les températures élevées, l'accumulation de charges d'espace et la distorsion du champ électrique affectent le fonctionnement normal et la durée de vie des câbles CC. Par conséquent, l'amélioration de la conductivité thermique du PP est nécessaire pour garantir un fonctionnement sûr et une durée de vie prolongée des câbles CC.
Date de publication : 04/01/2024