AC kablolarda elektrik alan gerilim dağılımı homojendir ve kablo yalıtım malzemelerinin odak noktası, sıcaklıktan etkilenmeyen dielektrik sabitidir. Buna karşılık, DC kablolarda gerilim dağılımı yalıtımın iç katmanında en yüksektir ve yalıtım malzemesinin özdirencinden etkilenir. Yalıtım malzemeleri negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir, yani sıcaklık arttıkça özdirenç azalır.
Bir kablo çalışırken, çekirdek kayıpları sıcaklığın artmasına ve dolayısıyla yalıtım malzemesinin özdirencinde değişikliklere neden olur. Bu da yalıtım katmanı içindeki elektrik alan geriliminin değişmesine neden olur. Başka bir deyişle, aynı yalıtım kalınlığında, sıcaklık arttıkça arıza gerilimi azalır. Dağıtık güç santrallerindeki DC ana hatlarda, ortam sıcaklığındaki dalgalanmalar nedeniyle yalıtım malzemesinin eskime hızı, gömülü kablolara kıyasla önemli ölçüde daha hızlıdır; bu da dikkat edilmesi gereken kritik bir noktadır.
Kablo yalıtım katmanlarının üretimi sırasında, kaçınılmaz olarak kirlilikler ortaya çıkar. Bu kirlilikler nispeten daha düşük yalıtım özdirencine sahiptir ve yalıtım katmanının radyal yönü boyunca eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır. Bu durum, farklı noktalarda hacim özdirencinin değişmesine neden olur. DC voltaj altında, yalıtım katmanı içindeki elektrik alanı da değişecek ve bu da en düşük hacim özdirencine sahip bölgelerin daha hızlı eskimesine ve potansiyel arıza noktaları haline gelmesine neden olacaktır.
AC kablolarda bu durum görülmez. Basitçe söylemek gerekirse, AC kablo malzemeleri üzerindeki stres eşit olarak dağılırken, DC kablolarda yalıtım stresi her zaman en zayıf noktalarda yoğunlaşır. Bu nedenle, AC ve DC kabloların üretim süreçleri ve standartları farklı şekilde yönetilmelidir.
Çapraz bağlı polietilen (XLPE)Yalıtımlı kablolar, mükemmel dielektrik ve fiziksel özelliklerinin yanı sıra yüksek maliyet-performans oranları nedeniyle AC uygulamalarında yaygın olarak kullanılır. Ancak, DC kablo olarak kullanıldıklarında, özellikle yüksek gerilimli DC kablolarda kritik öneme sahip olan uzay yüküyle ilgili önemli bir zorlukla karşı karşıya kalırlar. Polimerler DC kablo yalıtımı olarak kullanıldığında, yalıtım katmanındaki çok sayıda yerel tuzak, uzay yüklerinin birikmesine neden olur. Uzay yüklerinin yalıtım malzemeleri üzerindeki etkisi temel olarak iki şekilde ortaya çıkar: elektrik alanı bozulması ve elektrik alanı bozulması olmayan etkiler. Her ikisi de yalıtım malzemesi için oldukça zararlıdır.
Uzay yükü, makroskobik bir malzemenin yapısal bir birimi içindeki elektriksel nötrlüğün ötesindeki aşırı yükü ifade eder. Katılarda, pozitif veya negatif uzay yükleri, bağlı polaronlar şeklinde polarizasyon etkileri sağlayarak yerelleştirilmiş enerji seviyelerine bağlıdır. Uzay yükü polarizasyonu, bir dielektrik malzemede serbest iyonlar mevcut olduğunda meydana gelir. İyon hareketi nedeniyle, negatif iyonlar pozitif elektrot yakınındaki arayüzde, pozitif iyonlar ise negatif elektrot yakınındaki arayüzde birikir. Bir AC elektrik alanında, pozitif ve negatif yüklerin göçü, güç frekansı elektrik alanındaki hızlı değişikliklere ayak uyduramaz, bu nedenle uzay yükü etkileri meydana gelmez. Ancak bir DC elektrik alanında, elektrik alanı özdirence göre dağılır ve bu da uzay yüklerinin oluşumuna yol açar ve elektrik alan dağılımını etkiler. XLPE yalıtımı çok sayıda yerelleştirilmiş durum içerir ve bu da uzay yükü etkilerini özellikle şiddetli hale getirir.
XLPE yalıtımı kimyasal olarak çapraz bağlı olup, entegre bir çapraz bağlı yapı oluşturur. Polar olmayan bir polimer olan kablonun kendisi büyük bir kapasitöre benzetilebilir. DC iletimi durduğunda, bu bir kapasitörün şarj edilmesiyle eşdeğerdir. İletken çekirdek topraklanmış olsa da, etkili deşarj gerçekleşmez ve kabloda önemli miktarda DC enerjisi uzay yükleri olarak depolanır. Uzay yüklerinin dielektrik kayıplarla dağıldığı AC güç kablolarının aksine, bu yükler kablodaki kusurlarda birikir.
Zamanla, sık sık yaşanan elektrik kesintileri veya akım şiddetindeki dalgalanmalar nedeniyle XLPE izoleli kablolar giderek daha fazla alan yükü biriktirir, bu da izolasyon tabakasının eskimesini hızlandırır ve kablonun kullanım ömrünü azaltır.
Gönderi zamanı: 10 Mart 2025