Actuellement, le couramment utilisématériau isolantpour les câbles DC est en polyéthylène. Cependant, les chercheurs recherchent continuellement davantage de matériaux isolants potentiels, tels que le polypropylène (PP). Néanmoins, l’utilisation du PP comme matériau d’isolation des câbles présente plusieurs problèmes.
1. Propriétés mécaniques
Pour répondre aux exigences de base relatives au transport, à l'installation et au fonctionnement 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, en tant que polymère hautement cristallin, présente une rigidité dans sa plage de températures de fonctionnement. De plus, il présente une fragilité et une susceptibilité à la fissuration dans des environnements à basse température, ne remplissant pas ces conditions. Par conséquent, la recherche doit se concentrer sur le renforcement et la modification du PP pour résoudre ces problèmes.
2. Résistance au vieillissement
Lors d'une utilisation à long terme, l'isolation des câbles CC vieillit progressivement en raison des effets combinés de l'intensité élevée du champ électrique et des cycles thermiques. Ce vieillissement entraîne une diminution des propriétés mécaniques et isolantes, ainsi qu'une diminution de la résistance à la rupture, affectant à terme 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 thermique par oxydation, une mauvaise compatibilité entre les antioxydants et le PP, leur migration et leurs impuretés en tant qu'additifs affectent les performances d'isolation du PP. Par conséquent, compter uniquement sur des antioxydants pour améliorer la résistance au vieillissement du PP ne peut pas répondre aux exigences de durée de vie et de fiabilité de l'isolation des câbles CC, ce qui nécessite des recherches supplémentaires 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 d'isolation pour 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 la distorsion du champ électrique dans l'isolation et les interfaces, garantissant ainsi une résistance aux claquages et une résistance aux pannes intactes. durée de vie du câble.
Lorsque les câbles CC restent dans un champ électrique unipolaire pendant une période prolongée, les électrons, les ions et l'ionisation des impuretés générés au niveau du matériau de l'électrode à l'intérieur de l'isolation deviennent des charges d'espace. Ces charges migrent rapidement et s’accumulent dans des paquets de charges, appelés accumulation de charges d’espace. Par conséquent, lors de l’utilisation du PP dans les câbles CC, des modifications sont nécessaires pour supprimer la génération et l’accumulation de charges.
4. Conductivité thermique
En raison d'une mauvaise conductivité thermique, la chaleur générée lors du fonctionnement des câbles CC à base de PP ne peut pas se dissiper rapidement, ce qui entraîne des différences de température entre les côtés intérieur et extérieur de la couche isolante, créant ainsi un champ de température inégal. La conductivité électrique des matériaux polymères augmente avec l'augmentation des températures. Par conséquent, le côté extérieur de la couche isolante ayant une conductivité plus faible devient sujet à l’accumulation de charges, entraînant une réduction de 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, déformant encore davantage le champ électrique. Plus le gradient de température est grand, plus l’accumulation de charges d’espace se produit, intensifiant ainsi 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.
Heure de publication : 04 janvier 2024