현재 일반적으로 사용되는단열재DC 케이블의 경우 폴리에틸렌입니다. 그러나 연구자들은 폴리프로필렌(PP)과 같은 더 많은 잠재적인 단열재를 지속적으로 찾고 있습니다. 그럼에도 불구하고, PP를 케이블 절연재로 사용하는 데에는 몇 가지 문제점이 있습니다.
1. 기계적 성질
DC 케이블의 운송, 설치 및 작동에 대한 기본 요구 사항을 충족하려면 절연재는 우수한 유연성, 파단 신율 및 저온 충격 저항성을 비롯한 특정 기계적 강도를 보유해야 합니다. 그러나 PP는 결정성이 높은 폴리머로서 작동 온도 범위 내에서 강성을 나타냅니다. 또한 저온 환경에서 부서지기 쉽고 균열이 발생하기 쉬우므로 이러한 조건을 충족하지 못합니다. 따라서 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 PP를 강화하고 수정하는 데 중점을 두어야 합니다.
2. 노화 저항
장기간 사용하는 동안 DC 케이블 절연은 높은 전계 강도와 열 순환의 결합 효과로 인해 점차적으로 노화됩니다. 이러한 노후화는 기계적 특성 및 절연 특성의 감소와 파괴 강도의 감소로 이어져 궁극적으로 케이블의 신뢰성과 서비스 수명에 영향을 미칩니다. 케이블 절연 노화에는 기계적, 전기적, 열적, 화학적 측면이 포함되며, 전기적 및 열적 노화가 가장 우려됩니다. 산화방지제를 첨가하면 PP의 열산화 노화에 대한 저항성이 어느 정도 향상될 수 있지만 산화방지제와 PP 사이의 낮은 상용성, 이동 및 첨가제로서의 불순물은 PP의 절연 성능에 영향을 미칩니다. 따라서 PP의 내노화성을 개선하기 위해 산화방지제에만 의존하는 것은 DC 케이블 절연체의 수명 및 신뢰성 요구 사항을 충족할 수 없으므로 PP 수정에 대한 추가 연구가 필요합니다.
3. 단열 성능
공간전하는 품질과 수명에 영향을 미치는 요소 중 하나입니다.고전압 DC 케이블, 국부적인 전계 분포, 절연 내력 및 절연 재료 노화에 큰 영향을 미칩니다. DC 케이블용 절연 재료는 공간 전하의 축적을 억제하고, 같은 극성의 공간 전하 주입을 줄이고, 이종 극성 공간 전하의 생성을 방지하여 절연체와 인터페이스 내에서 전기장 왜곡을 방지하고, 영향을 받지 않는 항복 강도와 케이블 수명.
DC 케이블이 장기간 단극 전기장에 남아 있으면 절연체 내의 전극 재료에서 생성된 전자, 이온 및 불순물 이온화가 공간 전하가 됩니다. 이러한 전하는 빠르게 이동하여 공간 전하 축적으로 알려진 전하 패킷으로 축적됩니다. 따라서 DC 케이블에 PP를 사용할 경우 전하 생성 및 축적을 억제하기 위한 수정이 필요합니다.
4. 열전도율
열전도율이 낮기 때문에 PP 기반 DC 케이블 작동 중에 발생하는 열이 즉시 방출되지 않아 절연층 내부와 외부 사이에 온도 차이가 발생하여 온도가 고르지 않게 됩니다. 고분자 재료의 전기 전도도는 온도가 상승함에 따라 증가합니다. 따라서 전도성이 낮은 절연층의 바깥쪽은 전하 축적이 일어나기 쉽고 전계 강도가 감소합니다. 더욱이, 온도 구배로 인해 많은 수의 공간 전하가 주입되고 이동하여 전기장이 더욱 왜곡됩니다. 온도 구배가 클수록 공간 전하 축적이 더 많이 발생하여 전계 왜곡이 심해집니다. 앞서 논의한 바와 같이 고온, 공간 전하 축적 및 전계 왜곡은 DC 케이블의 정상적인 작동과 서비스 수명에 영향을 미칩니다. 따라서 DC 케이블의 안전한 작동과 수명 연장을 위해서는 PP의 열전도율 향상이 필요합니다.
게시 시간: 2024년 1월 4일