Распределбата на напрегањето на електричното поле кај каблите со наизменична струја е униформна, а фокусот на материјалите за изолација на кабли е на диелектричната константа, која не е под влијание на температурата. Спротивно на тоа, распределбата на напрегањето кај каблите со еднонасочна струја е највисока на внатрешниот слој на изолацијата и е под влијание на отпорноста на изолациониот материјал. Изолационите материјали покажуваат негативен температурен коефициент, што значи дека со зголемување на температурата, отпорноста се намалува.
Кога кабелот е во функција, загубите во јадрото предизвикуваат зголемување на температурата, што доведува до промени во отпорноста на изолациониот материјал. Ова, пак, предизвикува промена на напрегањето на електричното поле во изолациониот слој. Со други зборови, за иста дебелина на изолацијата, напонот на дефект се намалува со зголемувањето на температурата. За еднонасочни водови во дистрибуирани електрани, стапката на стареење на изолациониот материјал е значително побрза поради флуктуациите на температурата на околината во споредба со закопаните кабли, што е критична точка што треба да се забележи.
За време на производството на слоеви за изолација на кабел, неизбежно се внесуваат нечистотии. Овие нечистотии имаат релативно помала отпорност на изолација и се нерамномерно распоредени по радијалната насока на изолациониот слој. Ова резултира со различна волуменска отпорност на различни локации. Под еднонасочен напон, електричното поле во изолациониот слој исто така ќе варира, предизвикувајќи областите со најмала волуменска отпорност побрзо да стареат и да станат потенцијални точки на дефект.
Каблите за наизменична струја не го покажуваат овој феномен. Едноставно кажано, оптоварувањето на материјалите на каблите за наизменична струја е рамномерно распределено, додека кај каблите за еднонасочна струја, оптоварувањето на изолацијата е секогаш концентрирано на најслабите точки. Затоа, производствените процеси и стандарди за каблите за наизменична струја и еднонасочна струја треба да се управуваат различно.
Вкрстено поврзан полиетилен (XLPE)Изолираните кабли се широко користени во апликациите со наизменична струја поради нивните одлични диелектрични и физички својства, како и нивниот висок сооднос цена-перформанси. Меѓутоа, кога се користат како кабли со еднонасочна струја, тие се соочуваат со значителен предизвик поврзан со просторниот полнеж, што е особено критично кај високонапонските кабли со еднонасочна струја. Кога полимерите се користат како изолација на кабли со еднонасочна струја, голем број локализирани стапици во изолациониот слој предизвикуваат акумулација на просторни полнежи. Влијанието на просторните полнежи врз изолационите материјали главно се одразува во два аспекта: дисторзија на електричното поле и ефекти на дисторзија без електрично поле, кои се многу штетни за изолациониот материјал.
Просторниот полнеж се однесува на вишокот полнеж над електричната неутралност во рамките на структурна единица на макроскопски материјал. Во цврсти тела, позитивните или негативните просторни полнежи се врзани за локализирани енергетски нивоа, обезбедувајќи ефекти на поларизација во форма на врзани поларони. Поларизацијата на просторниот полнеж се јавува кога слободни јони се присутни во диелектричен материјал. Поради движењето на јоните, негативните јони се акумулираат на интерфејсот во близина на позитивната електрода, а позитивните јони се акумулираат на интерфејсот во близина на негативната електрода. Во електрично поле со наизменична струја, миграцијата на позитивните и негативните полнежи не може да ги следи брзите промени во електричното поле на енергетската фреквенција, па затоа не се јавуваат ефекти на просторен полнеж. Меѓутоа, во електрично поле со еднонасочна струја, електричното поле се распределува според отпорноста, што доведува до формирање на просторни полнежи и влијае на распределбата на електричното поле. XLPE изолацијата содржи голем број локализирани состојби, што ги прави ефектите на просторниот полнеж особено сериозни.
XLPE изолацијата е хемиски вкрстено поврзана, формирајќи интегрирана вкрстено поврзана структура. Како неполарен полимер, самиот кабел може да се спореди со голем кондензатор. Кога преносот на еднонасочна струја ќе престане, тоа е еквивалентно на полнење на кондензатор. Иако јадрото на проводникот е заземјено, не се јавува ефективно празнење, оставајќи значителна количина на еднонасочна енергија складирана во кабелот како просторни полнежи. За разлика од каблите за наизменична струја, каде што просторните полнежи се трошат преку диелектрични загуби, овие полнежи се акумулираат на дефекти во кабелот.
Со текот на времето, со чести прекини на електричната енергија или флуктуации на јачината на струјата, XLPE изолираните кабли акумулираат сè повеќе просторни полнежи, забрзувајќи го стареењето на изолациониот слој и намалувајќи го животниот век на кабелот.
Време на објавување: 10 март 2025 година