Actuellement, l'utilisation courantematériau isolantLe polyéthylène est couramment utilisé pour l'isolation des câbles à courant continu. Cependant, les chercheurs explorent sans cesse de nouveaux matériaux isolants potentiels, comme le polypropylène (PP). Néanmoins, l'utilisation du PP comme isolant pour câbles présente plusieurs inconvénients.
1. Propriétés mécaniques
Pour répondre aux exigences fondamentales de transport, d'installation et d'exploitation des câbles à courant continu, le matériau isolant doit posséder certaines propriétés mécaniques, notamment une bonne flexibilité, un allongement à la rupture et une résistance aux chocs à basse température. Or, le polypropylène (PP), polymère hautement cristallin, présente une rigidité dans sa plage de températures de fonctionnement. De plus, sa fragilité et sa sensibilité à la fissuration à basse température le rendent inadapté à ces conditions. Par conséquent, la recherche doit se concentrer sur le renforcement et la modification du PP afin de remédier à ces problèmes.
2. Résistance au vieillissement
Lors d'une utilisation prolongée, l'isolation des câbles à courant continu vieillit progressivement sous l'effet combiné d'une forte intensité de champ électrique et de cycles thermiques. Ce vieillissement entraîne une réduction des propriétés mécaniques et d'isolation, ainsi qu'une diminution de la rigidité diélectrique, 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, les vieillissements électrique et thermique étant les plus préoccupants. Bien que l'ajout d'antioxydants puisse améliorer, dans une certaine mesure, la résistance du polypropylène (PP) au vieillissement thermo-oxydatif, la faible compatibilité entre les antioxydants et le PP, leur migration et la présence d'impuretés dans les additifs affectent les performances d'isolation du PP. Par conséquent, le recours exclusif aux antioxydants pour améliorer la résistance au vieillissement du PP ne permet pas de satisfaire aux exigences de durée de vie et de fiabilité de l'isolation des câbles à courant continu, ce qui nécessite des recherches supplémentaires sur la modification du PP.
3. Performance d'isolation
La charge d'espace, en tant que l'un des facteurs influençant la qualité et la durée de vie decâbles CC haute tensionCela influe considérablement sur la distribution du champ électrique local, la rigidité diélectrique et le vieillissement des matériaux isolants. Les matériaux isolants des câbles à courant continu doivent limiter 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 opposée afin de prévenir toute distorsion du champ électrique au sein de l'isolant et aux interfaces, garantissant ainsi une rigidité diélectrique et une durée de vie optimales du câble.
Lorsqu'un câble à courant continu est maintenu dans un champ électrique unipolaire pendant une période prolongée, les électrons, les ions et l'ionisation des impuretés générés au niveau du matériau d'électrode dans l'isolant deviennent des charges d'espace. Ces charges migrent et s'accumulent rapidement, formant des paquets de charges. Par conséquent, l'utilisation de polypropylène (PP) dans les câbles à courant continu nécessite des modifications afin de limiter la génération et l'accumulation de charges.
4. Conductivité thermique
En raison de leur faible conductivité thermique, la chaleur générée lors du fonctionnement des câbles CC à base de polypropylène (PP) ne peut se dissiper rapidement, ce qui engendre des différences de température entre les faces interne et externe de la couche isolante et crée un champ thermique non uniforme. La conductivité électrique des polymères augmente avec la température. Par conséquent, la face externe 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, distordant davantage le champ électrique. Plus le gradient de température est important, plus l'accumulation de charges d'espace est grande, intensifiant ainsi la distorsion du champ électrique. Comme mentionné 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. Il est donc nécessaire d'améliorer la conductivité thermique du PP pour garantir le fonctionnement sûr et prolonger la durée de vie des câbles CC.
Date de publication : 4 janvier 2024