მუდმივი დენის კაბელების მასალა და საიზოლაციო თვისებები: ენერგიის ეფექტური და საიმედო გადაცემის უზრუნველყოფა

ცვლადენოვანი დენის კაბელებში ელექტრული ველის დაძაბულობის განაწილება ერთგვაროვანია და კაბელის საიზოლაციო მასალების ფოკუსი დიელექტრიკულ მუდმივაზეა, რომელზეც ტემპერატურა გავლენას არ ახდენს. ამის საპირისპიროდ, მუდმივი დენის კაბელებში დაძაბულობის განაწილება ყველაზე მაღალია იზოლაციის შიდა ფენაზე და მასზე გავლენას ახდენს საიზოლაციო მასალის წინაღობა. საიზოლაციო მასალებს ახასიათებთ უარყოფითი ტემპერატურის კოეფიციენტი, რაც ნიშნავს, რომ ტემპერატურის მატებასთან ერთად, წინაღობა მცირდება.

როდესაც კაბელი მუშაობს, ბირთვის დანაკარგები იწვევს ტემპერატურის მატებას, რაც იწვევს საიზოლაციო მასალის წინაღობის ცვლილებებს. ეს, თავის მხრივ, იწვევს იზოლაციის ფენაში ელექტრული ველის დაძაბულობის ცვლილებას. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, იზოლაციის ერთი და იგივე სისქის შემთხვევაში, დაშლის ძაბვა მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. განაწილებულ ელექტროსადგურებში მუდმივი დენის მაგისტრალური ხაზებისთვის, საიზოლაციო მასალის დაბერების ტემპი მნიშვნელოვნად სწრაფია გარემოს ტემპერატურის რყევების გამო, დამარხულ კაბელებთან შედარებით, რაც კრიტიკულად მნიშვნელოვანი პუნქტია.

კაბელის იზოლაციის ფენების წარმოების დროს, გარდაუვლად შედის მინარევები. ამ მინარევებს აქვთ შედარებით დაბალი იზოლაციის წინაღობა და არათანაბრად არიან განაწილებულნი იზოლაციის ფენის რადიალური მიმართულებით. ეს იწვევს მოცულობითი წინაღობის ცვალებადობას სხვადასხვა ადგილას. მუდმივი დენის ძაბვის დროს, იზოლაციის ფენაში ელექტრული ველიც იცვლება, რაც იწვევს ყველაზე დაბალი მოცულობითი წინაღობის მქონე უბნების უფრო სწრაფად დაბერებას და პოტენციურად დაზიანების წერტილებად გადაქცევას.

ცვლადენოვანი დენის კაბელები ამ ფენომენს არ ავლენენ. მარტივად რომ ვთქვათ, ცვლადენოვანი დენის კაბელის მასალებზე დაძაბულობა თანაბრად ნაწილდება, ხოლო მუდმივი დენის კაბელებში იზოლაციის დაძაბულობა ყოველთვის ყველაზე სუსტ წერტილებშია კონცენტრირებული. ამიტომ, ცვლადენოვანი და მუდმივი დენის კაბელების წარმოების პროცესები და სტანდარტები განსხვავებულად უნდა იმართებოდეს.

ჯვარედინი შეკავშირებული პოლიეთილენი (XLPE)იზოლირებული კაბელები ფართოდ გამოიყენება ცვლადი დენის აპლიკაციებში მათი შესანიშნავი დიელექტრული და ფიზიკური თვისებების, ასევე მაღალი ფასისა და ხარისხის თანაფარდობის გამო. თუმცა, როდესაც ისინი გამოიყენება როგორც მუდმივი დენის კაბელები, ისინი აწყდებიან მნიშვნელოვან გამოწვევას, რომელიც დაკავშირებულია სივრცულ მუხტთან, რაც განსაკუთრებით კრიტიკულია მაღალი ძაბვის მუდმივი დენის კაბელებში. როდესაც პოლიმერები გამოიყენება როგორც მუდმივი დენის კაბელის იზოლაცია, იზოლაციის ფენაში ლოკალიზებული ხაფანგების დიდი რაოდენობა იწვევს სივრცული მუხტების დაგროვებას. სივრცული მუხტების გავლენა იზოლაციის მასალებზე ძირითადად აისახება ორ ასპექტში: ელექტრული ველის დამახინჯება და არაელექტრული ველის დამახინჯების ეფექტები, რომლებიც ორივე ძალიან საზიანოა იზოლაციის მასალისთვის.

სივრცული მუხტი მაკროსკოპული მასალის სტრუქტურულ ერთეულში ელექტრული ნეიტრალიტეტის მიღმა ჭარბ მუხტს გულისხმობს. მყარ სხეულებში დადებითი ან უარყოფითი სივრცული მუხტები დაკავშირებულია ლოკალიზებულ ენერგიის დონეებთან, რაც პოლარიზაციის ეფექტებს შეკავშირებული პოლარონების სახით ქმნის. სივრცული მუხტის პოლარიზაცია ხდება მაშინ, როდესაც დიელექტრიკულ მასალაში თავისუფალი იონებია. იონების მოძრაობის გამო, უარყოფითი იონები გროვდება დადებით ელექტროდთან ახლოს მდებარე ინტერფეისზე, ხოლო დადებითი იონები - უარყოფით ელექტროდთან ახლოს მდებარე ინტერფეისზე. ცვლადენოვანი დენის ელექტრულ ველში დადებითი და უარყოფითი მუხტების მიგრაცია ვერ აჰყვება სიმძლავრის სიხშირის ელექტრული ველის სწრაფ ცვლილებებს, ამიტომ სივრცული მუხტის ეფექტები არ ხდება. თუმცა, მუდმივ ელექტრულ ველში ელექტრული ველი ნაწილდება წინაღობის მიხედვით, რაც იწვევს სივრცული მუხტების წარმოქმნას და გავლენას ახდენს ელექტრული ველის განაწილებაზე. XLPE იზოლაცია შეიცავს ლოკალიზებული მდგომარეობების დიდ რაოდენობას, რაც სივრცული მუხტის ეფექტებს განსაკუთრებით მწვავს ხდის.

XLPE იზოლაცია ქიმიურად არის გადაჯაჭვული, რაც ქმნის ინტეგრირებულ გადაჯაჭვულ სტრუქტურას. როგორც არაპოლარული პოლიმერი, თავად კაბელი შეიძლება შევადაროთ დიდ კონდენსატორს. როდესაც მუდმივი დენის გადაცემა წყდება, ეს ექვივალენტურია კონდენსატორის დატენვისა. მიუხედავად იმისა, რომ გამტარის ბირთვი დამიწებულია, ეფექტური განმუხტვა არ ხდება, რის გამოც კაბელში მუდმივი დენის ენერგიის მნიშვნელოვანი რაოდენობა ინახება სივრცითი მუხტების სახით. ცვლადი დენის კაბელებისგან განსხვავებით, სადაც სივრცითი მუხტები დიელექტრიკული დანაკარგების გამო იფანტება, ეს მუხტები გროვდება კაბელის დეფექტებზე.

დროთა განმავლობაში, ელექტროენერგიის ხშირი შეწყვეტის ან დენის სიძლიერის რყევების გამო, XLPE იზოლირებული კაბელები სულ უფრო მეტ სივრცულ მუხტს აგროვებენ, რაც აჩქარებს იზოლაციის ფენის დაბერებას და ამცირებს კაბელის მომსახურების ვადას.