Айнымалы ток кабельдеріндегі электр өрісінің кернеу таралуы біркелкі, ал кабель оқшаулағыш материалдарының назары температураға әсер етпейтін диэлектрлік тұрақтыға аударылады. Керісінше, тұрақты ток кабельдеріндегі кернеу таралуы оқшаулағыштың ішкі қабатында ең жоғары болады және оқшаулағыш материалдың кедергісіне әсер етеді. Оқшаулау материалдары теріс температура коэффициентін көрсетеді, яғни температура жоғарылаған сайын кедергі төмендейді.
Кабель жұмыс істеп тұрған кезде, өзектің жоғалуы температураның көтерілуіне әкеледі, бұл оқшаулағыш материалдың кедергісінің өзгеруіне әкеледі. Бұл өз кезегінде оқшаулағыш қабаттағы электр өрісінің кернеуінің өзгеруіне әкеледі. Басқаша айтқанда, оқшаулағыштың бірдей қалыңдығы үшін температура көтерілген сайын бұзылу кернеуі төмендейді. Таратылған электр станцияларындағы тұрақты ток магистральдық желілері үшін оқшаулағыш материалдың тозу жылдамдығы жерленген кабельдермен салыстырғанда қоршаған орта температурасының ауытқуына байланысты айтарлықтай жылдамырақ, бұл ескеру қажет маңызды мәселе.
Кабель оқшаулағыш қабаттарын өндіру кезінде қоспалар сөзсіз енгізіледі. Бұл қоспалардың оқшаулағыш кедергісі салыстырмалы түрде төмен және оқшаулағыш қабаттың радиалды бағыты бойынша біркелкі емес таралған. Бұл әртүрлі жерлерде көлемдік кедергінің әртүрлі болуына әкеледі. Тұрақты ток кернеуі кезінде оқшаулағыш қабаттың ішіндегі электр өрісі де өзгереді, бұл көлемдік кедергісі ең төмен аймақтардың тезірек ескіруіне және істен шығудың ықтимал нүктелеріне айналуына әкеледі.
Айнымалы ток кабельдерінде бұл құбылыс байқалмайды. Қарапайым тілмен айтқанда, айнымалы ток кабель материалдарына түсетін кернеу біркелкі таралған, ал тұрақты ток кабельдерінде оқшаулау кернеуі әрқашан ең әлсіз нүктелерде шоғырланған. Сондықтан айнымалы және тұрақты ток кабельдерінің өндірістік процестері мен стандарттары әртүрлі басқарылуы керек.
Айқас байланысқан полиэтилен (XLPE)Оқшауланған кабельдер тамаша диэлектрлік және физикалық қасиеттеріне, сондай-ақ жоғары шығын-өнімділік қатынасына байланысты айнымалы ток қолданбаларында кеңінен қолданылады. Дегенмен, тұрақты ток кабельдері ретінде пайдаланылған кезде, олар кеңістіктік зарядқа байланысты айтарлықтай қиындыққа тап болады, бұл әсіресе жоғары вольтты тұрақты ток кабельдерінде өте маңызды. Полимерлер тұрақты ток кабельдерін оқшаулау ретінде пайдаланылған кезде, оқшаулау қабатындағы көптеген локализацияланған тұзақтар кеңістіктік зарядтардың жиналуына әкеледі. Кеңістіктік зарядтардың оқшаулағыш материалдарға әсері негізінен екі аспектіде көрінеді: электр өрісінің бұрмалануы және электрлік емес өрістің бұрмалану әсерлері, екеуі де оқшаулағыш материалға өте зиянды.
Кеңістік заряды макроскопиялық материалдың құрылымдық бірлігіндегі электрлік бейтараптықтан тыс артық зарядты білдіреді. Қатты денелерде оң немесе теріс кеңістік зарядтары локализацияланған энергия деңгейлерімен байланысқан, бұл байланысқан полярондар түрінде поляризация эффектілерін тудырады. Кеңістік зарядының поляризациясы диэлектрлік материалда бос иондар болған кезде пайда болады. Иондардың қозғалысына байланысты оң электродтың жанындағы шекарада теріс иондар, ал теріс электродтың жанындағы шекарада оң иондар жиналады. Айнымалы ток электр өрісінде оң және теріс зарядтардың миграциясы қуат жиілігінің электр өрісіндегі жылдам өзгерістерге ілесе алмайды, сондықтан кеңістік зарядының эффектілері болмайды. Алайда, тұрақты ток электр өрісінде электр өрісі кедергіге сәйкес таралады, бұл кеңістік зарядтарының пайда болуына әкеледі және электр өрісінің таралуына әсер етеді. XLPE оқшаулағышында көптеген локализацияланған күйлер бар, бұл кеңістік зарядының эффектілерін ерекше ауыр етеді.
XLPE оқшаулағышы химиялық тұрғыдан көлденең байланысқан, интеграцияланған көлденең байланысқан құрылымды құрайды. Полярлы емес полимер ретінде кабельдің өзін үлкен конденсаторға теңестіруге болады. Тұрақты ток берілісі тоқтаған кезде, ол конденсаторды зарядтауға тең. Өткізгіш өзегі жерге қосылғанымен, тиімді разряд болмайды, бұл кабельде кеңістіктік зарядтар ретінде сақталатын тұрақты ток энергиясының айтарлықтай мөлшерін қалдырады. Кеңістіктік зарядтар диэлектрлік шығындар арқылы таралатын айнымалы ток қуат кабельдерінен айырмашылығы, бұл зарядтар кабельдегі ақауларда жиналады.
Уақыт өте келе, электр қуатының жиі үзілуі немесе ток күшінің ауытқуы кезінде XLPE оқшауланған кабельдері кеңістіктік зарядтарды көбірек жинайды, бұл оқшаулағыш қабаттың тозуын жеделдетеді және кабельдің қызмет ету мерзімін қысқартады.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 10 наурыз