Размеркаванне напружання электрычнага поля ў кабелях пераменнага току раўнамернае, і ўвага ў ізаляцыйных матэрыялах кабеляў надаецца дыэлектрычнай пастаяннай, якая не залежыць ад тэмпературы. У адрозненне ад гэтага, размеркаванне напружання ў кабелях пастаяннага току найвышэйшае ва ўнутраным пласце ізаляцыі і залежыць ад удзельнага супраціўлення ізаляцыйнага матэрыялу. Ізаляцыйныя матэрыялы маюць адмоўны тэмпературны каэфіцыент, гэта значыць, што з павышэннем тэмпературы супраціўленне памяншаецца.
Падчас эксплуатацыі кабеля страты ў стрыжні выклікаюць павышэнне тэмпературы, што прыводзіць да змяненняў удзельнага супраціўлення ізаляцыйнага матэрыялу. Гэта, у сваю чаргу, прыводзіць да змены напружання электрычнага поля ўнутры ізаляцыйнага пласта. Іншымі словамі, пры аднолькавай таўшчыні ізаляцыі прабойнае напружанне памяншаецца з павышэннем тэмпературы. Для магістральных ліній пастаяннага току ў размеркаваных электрастанцыях хуткасць старэння ізаляцыйнага матэрыялу значна вышэйшая з-за ваганняў тэмпературы навакольнага асяроддзя ў параўнанні з закапанымі кабелямі, што з'яўляецца важным момантам.
Падчас вытворчасці ізаляцыйных слаёў кабеляў непазбежна трапляюць прымешкі. Гэтыя прымешкі маюць адносна ніжэйшае супраціўленне ізаляцыі і нераўнамерна размеркаваны ўздоўж радыяльнага кірунку ізаляцыйнага пласта. Гэта прыводзіць да рознага аб'ёмнага супраціўлення ў розных месцах. Пад уздзеяннем пастаяннага напружання электрычнае поле ўнутры ізаляцыйнага пласта таксама будзе змяняцца, што прывядзе да больш хуткага старэння участкаў з найменшым аб'ёмным супраціўленнем і іх ператварэння ў патэнцыйныя кропкі разбурэння.
Кабелі пераменнага току не маюць гэтай з'явы. Простымі словамі, нагрузка на матэрыялы кабеляў пераменнага току размеркавана раўнамерна, у той час як у кабелях пастаяннага току напружанне ізаляцыі заўсёды сканцэнтравана ў самых слабых месцах. Таму вытворчыя працэсы і стандарты для кабеляў пераменнага і пастаяннага току павінны кіравацца па-рознаму.
Зшыты поліэтылен (XLPE)Ізаляваныя кабелі шырока выкарыстоўваюцца ў пераменным току дзякуючы сваім выдатным дыэлектрычным і фізічным уласцівасцям, а таксама высокаму суадносінам кошту і якасці. Аднак пры выкарыстанні ў якасці кабеляў пастаяннага току яны сутыкаюцца са значнай праблемай, звязанай з аб'ёмным зарадам, што асабліва важна для высакавольтных кабеляў пастаяннага току. Пры выкарыстанні палімераў у якасці ізаляцыі кабеляў пастаяннага току вялікая колькасць лакалізаваных пастак у ізаляцыйным пласце выклікае назапашванне аб'ёмных зарадаў. Уплыў аб'ёмных зарадаў на ізаляцыйныя матэрыялы ў асноўным адлюстроўваецца ў двух аспектах: скажэнні электрычнага поля і эфектах скажэння неэлектрычнага поля, якія вельмі шкодныя для ізаляцыйнага матэрыялу.
Прасторавы зарад адносіцца да лішку зарада па-за межамі электрычнай нейтральнасці ўнутры структурнай адзінкі макраскапічнага матэрыялу. У цвёрдых целах станоўчыя або адмоўныя прасторавыя зарады звязаны з лакалізаванымі энергетычнымі ўзроўнямі, што стварае эфекты палярызацыі ў выглядзе звязаных паляронаў. Палярызацыя прасторавага зараду адбываецца, калі ў дыэлектрычным матэрыяле прысутнічаюць свабодныя іёны. З-за руху іёнаў адмоўныя іёны назапашваюцца на мяжы падзелу паблізу станоўчага электрода, а станоўчыя іёны назапашваюцца на мяжы падзелу паблізу адмоўнага электрода. У пераменным электрычным полі міграцыя станоўчых і адмоўных зарадаў не можа паспяваць за хуткімі зменамі электрычнага поля прамысловай частаты, таму эфекты прасторавага зараду не ўзнікаюць. Аднак у пастаянным электрычным полі электрычнае поле размяркоўваецца ў адпаведнасці з супраціўленнем, што прыводзіць да ўтварэння прасторавых зарадаў і ўплывае на размеркаванне электрычнага поля. Ізаляцыя з XLPE змяшчае вялікую колькасць лакалізаваных станаў, што робіць эфекты прасторавага зараду асабліва сур'ёзнымі.
Ізаляцыя з XLPE хімічна зшытая, утвараючы інтэграваную структуру. Як непалярны палімер, сам кабель можна параўнаць з вялікім кандэнсатарам. Калі перадача пастаяннага току спыняецца, гэта эквівалентна зарадцы кандэнсатара. Нягледзячы на тое, што стрыжань правадніка заземлены, эфектыўнага разраду не адбываецца, у выніку чаго значная колькасць энергіі пастаяннага току захоўваецца ў кабелі ў выглядзе аб'ёмных зарадаў. У адрозненне ад кабеляў пераменнага току, дзе аб'ёмныя зарады рассейваюцца праз дыэлектрычныя страты, гэтыя зарады назапашваюцца на дэфектах кабеля.
З часам, пры частых перапынках у падачы электраэнергіі або ваганнях сілы току, кабелі з ізаляцыяй з пашытага поліэтылену назапашваюць усё больш і больш аб'ёмных зарадаў, паскараючы старэнне ізаляцыйнага пласта і скарачаючы тэрмін службы кабеля.
Час публікацыі: 10 сакавіка 2025 г.