隨著能源需求和電網(wǎng)的膨脹過程中的一系列的瓶頸，在高溫下的超導電纜逐漸成為一種新的類型的傳輸模式特別適合于短距離的，即使S他們遠非工業(yè)化。導電纜的在高溫下的基本結(jié)構(gòu)包括：支撐體，動力傳遞超導體層，電絕緣層，屏蔽層，隔熱層和包[1]。為整個電纜的電壓載體，絕緣層對高溫超導電纜的電性能和使用壽命具有顯著影響。此，有必要了解所使用的常規(guī)的絕緣材料和設計原則，從而使超導電纜高溫反映穩(wěn)定性和更好的安全性，并且需要超導電纜的最大優(yōu)點高溫。使用一定時期后的絕緣材料的絕緣和老化將惡化，由于電場，應力，溫度和humidité.La惡化絕緣材料的性能的影響將直接影響電纜的性能，并最終導致其絕緣失效。種現(xiàn)象稱為“絕緣老化”。老化，熱老化和機械老化是老化絕緣的三個主要表現(xiàn)形式。老化電老化是指由電場的長期作用引起的絕緣材料的老化，包括由局部放電和電氣分支引起的老化。部放電是在電場作用下在電氣設備的絕緣材料的局部范圍內(nèi)發(fā)生的放電現(xiàn)象[2]。絕緣材料的主體包含雜質(zhì)，裂縫，空隙和極不均勻的電場分布時，可能發(fā)生局部放電。
　　高能電子的影響下，每次放電都會引起絕緣材料的物理或化學變化，最終會導致老化，甚至絕緣材料的破裂。外，局部放電也可能導致絕緣劑損失的增加。局部放電發(fā)生時，也不會影響該電氣設備在很短的時間，但所造成的上絕緣的局部放電的損害隨著時間的推移逐漸增加。
　　固體絕緣材料是由高電壓電場分解，類似于樹枝狀分布擊穿的軌道被發(fā)現(xiàn)，也被稱為“電業(yè)”。的電場的連續(xù)動作，電動分支將連續(xù)地延伸，以形成非常小的裂紋或中空管，從而導致該材料的電特性的劣化。枝狀放電也是一種局部放電。老化熱老化是指在熱作用下由絕緣材料引起的電性能的劣化，其基本上是化學老化。

　　老化過程中的熱源主要是外部環(huán)境，設備引起的溫升和放電引起的熱量變化。前，聚合物材料一般用作絕緣材料，在熱作用下，經(jīng)受化學反應，主要是氧化反應，以抑制化學反應，提高材料的壽命，最常見的做法是聚合物。合要求的添加劑將添加到材料中。究表明，除了降低絕緣材料的電性能外，熱老化還會降低絕緣材料的機械性能。械老化機械老化是在電纜的制造，安裝和操作期間由各種機械應力引起的老化。的機械力的作用下，絕緣材料可產(chǎn)生各種顯微裂紋，這可能成為局部放電，這最終導致絕緣材料的失效和電氣設備的故障的起始點。述三個材料的老化的最終結(jié)果是絕緣材料的擊穿，這可以通過“停電”和“熱故障” [3]的理論來解釋：電源故障時的場電絕緣材料達到一定水平電子數(shù)量增加很多，放電導致絕緣材料破裂;熱中斷之后，在絕緣材料上施加電壓時，由于雜質(zhì)和其他因素的影響之后，微電流流過的材料和所產(chǎn)生的熱量會導致失敗材料絕緣被機械力的作用損壞，并且退化點成為導致材料破裂的電氣故障點。械電氣故障是一種電氣故障。緣材料退化的原因是多種多樣的，包括：不均勻的材料，孔隙，裂縫，雜質(zhì)和凸起。緣材料的類型和性能傳統(tǒng)電氣設備的絕緣分為固體，液體和氣體絕緣。

　　高溫下，在室溫下的超導電纜，所述電絕緣層是在常溫下，使設計原理，所用的制備方法和材料類似于那些傳統(tǒng)的電力電纜的：聚氯乙烯（PVC），交聯(lián)聚乙烯（XLPE）和乙烯丙烯。膠（EPR），礦用電纜硅橡膠（SR）和氟化塑料[4]。統(tǒng)的PVCPVC絕緣材料是通過在引發(fā)劑的作用下聚合氯乙烯而獲得的熱塑性樹脂。PVC具有良好的機械性能和優(yōu)異的介電性能。是，它是光熱敏感：晴到高于100℃的溫度或暴露于陽光下很長一段時間，它分解產(chǎn)生氯化氫，然后再分解自催化劑，導致變色及其物理和機械性能也迅速降低。過幾十年的發(fā)展，PVC制造和加工技術(shù)已經(jīng)非常成熟，并廣泛應用于電線電纜領域。燒過程中氯化氫和致癌物質(zhì)的釋放也限制了其應用。前，PVC主要用于家用電器，照明，儀器儀表和1kV及以下的額定電壓。
　　XLPEXLPE是基于聚乙烯的（PE）基材料，其是可以將PE分子從二維結(jié)構(gòu)改變?yōu)槿S晶格結(jié)構(gòu)的交聯(lián)反應。PE相比，材料的化學和物理性質(zhì)以及耐溫度和耐壓性得到了顯著改善。電線和電纜領域，XLPE主要包括三種類型，包括化學交聯(lián)的過氧化物交聯(lián)，硅烷交聯(lián)和輻射交聯(lián)。氧化物交聯(lián)：使用有機過氧化物作為交聯(lián)劑在一定溫度下分解形成自由基。些基團與碳鏈結(jié)合形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。方法適用于高壓，大截面和長線電纜的生產(chǎn)。烷交聯(lián)：通過與乙烯基硅烷的熔融聚合物的引發(fā)劑的作用下進行反應，然后硅烷醇催化劑的作用下水解，以形成在氧化烯鏈型的交聯(lián)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡。方法適用于小尺寸和低電壓的小尺寸電纜的生產(chǎn)。聯(lián)通過照射：通過γ射線或其他高能量射線，所述PE大分子產(chǎn)生自由基，以形成交聯(lián)的碳 - 碳鏈（C-C）照射。適用于生產(chǎn)耐高溫的低溫絕緣和耐火電纜。PE相比，XLPE具有更高的機械強度，耐老化性和溶劑性，可在120-150°C長時間和200°C以上短時間內(nèi)使用。前，XLPE主要用于礦山，船舶和機車的電線和電纜。XLPE的缺點是當在標稱溫度以上使用時，XLPE會變軟并容易導致電線之間的短路。EPREPR分為二元和三元，首先由乙烯和丙烯的單烯烴和所述第二通過共聚合乙烯，丙烯和非共軛二烯的少量的共聚而得到的。EPR具有老化和良好的耐腐蝕性，以及極性的化學品，例如醇，酸，堿，氧化劑，制冷劑，清潔劑，動物和植物油，酮和脂肪;電絕緣性能和耐電暈性，電性能優(yōu)于苯乙烯 - 丁二烯橡膠（SBR）和XLPE;缺點是抗撕裂性低。EPR可以在120℃下被使用了很長時間，并且可以臨時地或間歇地被用于150?200℃，主要用于汽車電器，醫(yī)療和一般的內(nèi)部布線。SRSR是硅 - 氧鍵合的聚合物。有優(yōu)異的介電性能和抗老化性。突出的表現(xiàn)是SR寬的溫度范圍，并且可以被用于-60和250℃，但其機械性能如抗張強度和抗撕裂性差之間的時間長，以及耐溶劑性。物理和機械性能在室溫下不如大多數(shù)合成橡膠那么好，因此SR通常僅用于特定應用。塑料的氟塑料的是其中一些或全部氫被氟取代的鏈烷烴的聚合物，包括聚四氟乙烯樹脂（PTFE），全氟（乙烯 - 丙烯）的共聚物（FEP），polyperfluoroalcoxy的（PFA），共聚物乙烯和四氟乙烯（ETFE），聚偏二氟乙烯（PVDF）等所述氟化塑料具有良好的熱穩(wěn)定性，并可以持續(xù)在150和250℃之間它們具有良好的柔韌性，并且可以用于生產(chǎn)電纜的超薄壁具有缺點環(huán)境條件很長的時間：材料成本高，制造工藝困難，效率低。統(tǒng)的絕緣材料通常是聚合材料，因此擠壓絕緣是最常見的生產(chǎn)工藝。

　　冷絕緣超導電纜與分離冷的超導電纜的絕緣操作時，該絕緣層是在液氮溫度（-196℃）和常規(guī)的絕緣材料XLPE和EPR不能被用于此由于應力開裂導致的溫度。于冷絕緣超導電纜的絕緣材料主要是復合材料，并且通常通過包裝工藝制造。型的復合材料是：聚丙烯層壓紙（PPLP），芳綸紙（Nomex）和聚酰亞胺（PI）。PPLPPPLP由雙層多孔牛皮紙和單層PP薄膜制成，呈“三明治”幾何形狀。PPLP具有196℃。是在冷絕緣超導電纜中使用的最常見的絕緣材料的高介電強度和低介電損耗和良好的機械性能。PPLP在液氮溫度下的介電常數(shù)，介電強度和介電損耗分別為2.21，40-45kV / mm和8×10-4。NomexNomex是由DuPont在美國生產(chǎn)的3層聚酯復合膜。了與PPLP類似的結(jié)構(gòu)外，Nomex在液氮溫度下也具有優(yōu)異的電氣和機械性能。外，諾梅克斯具有良好的熱穩(wěn)定性和酸和堿具有耐腐蝕性，具有介電常數(shù)，介電強度和介電損耗在3.1，35千伏/毫米液氮的溫度，并5 x 10-10。PI是與酰亞胺基的重復單元的類型的聚合物的大多數(shù)有機聚合物材料的綜合性能，能夠在范圍從-200到300℃的時間長，高溫到達溫度工作短期內(nèi)溫度為400°C。該溫度（-269℃），也沒有脆性斷裂，并且其介電常數(shù)，介電強度和在液態(tài)氮的溫度下的介電損耗分別是3.1，150千伏/ mm和-3到10-4。冷絕緣超導電纜通過纏繞絕緣時，涂層之間的間隙可能導致局部放電。用液氮填充真空之后，初始局部放電電壓增加。此，在為了平滑的電場，絕緣超導電纜冷通常使用具有低介電常數(shù)的絕緣層材料中的PPLP。緣層的設計原理是支撐電纜張力的支撐。緣層的厚度不足，在工作期間可以切斷電壓，這可能導致整個電纜的故障。果厚度太大，則電纜的尺寸太大而且成本太高。此，需要合理地設計絕緣層。室溫下將超導電纜的絕緣層的設計是類似的常規(guī)電纜的，僅在絕緣超導電纜的冷的絕緣層的設計原理在這里引入。
　　于冷絕緣超導電纜的絕緣層在液氮中操作時，該材料的老化，溫度的影響和安全余量應考慮到在設計中。超導電纜的操作期間的材料老化，它們受到溫度，濕度，電場，機械強度和對外部環(huán)境的影響，使得絕緣質(zhì)量逐漸減小可能導致絕緣失效。K1通常所采用的值從1到4溫度系數(shù)K2：絕緣高溫冷超導電纜的絕緣層是在液氮的溫度的長時間穩(wěn)定。

　　K2通常需要1凈空К3：為了確保在高溫超導電纜的安全運行，安全系數(shù)通常包括在設計。K3通常從1到1.5。冷絕緣超導電纜的絕緣層（以作為一個例子的PPLP）[5]設計的兩種方法：TIMP：作為沖擊電壓的函數(shù)計算出的絕緣厚度; Vimp：系統(tǒng)電壓; К1：脈沖電壓的老化系數(shù); K2：脈沖電壓溫度系數(shù); К3：脈沖電壓的安全裕度; Eimp：對沖擊失效的抵抗力最小。Ta c：計算絕緣厚度作為平均頻率電壓的函數(shù); Va c：最大工作電壓; К1：交流電壓的老化系數(shù); K2：交流電壓的溫度系數(shù); K3：交流電壓的安全裕度; Ea c：工業(yè)頻率的最小電壓磨損力。論高溫超導電纜具有低電壓，高電流的特點，工作時必須使用液氮作為制冷劑。絕緣的高溫超導電纜是當前發(fā)展的主流。緣層在液氮溫度下工作，對材料要求很高。了確保超導電纜的可靠性和長壽命，必須謹慎地選擇絕緣層的材料，并根據(jù)工作條件的要求同時設置一個合理的絕緣厚度;當通過纏繞制備絕緣層時，應避免使用絕緣層。材料產(chǎn)生皺紋和凸起，降低局部放電的風險。之，在高溫下的超導電纜中，絕緣層的設計是電纜，它是基于它的設計和制造，理性這就決定了它的能源效率和壽命的整體設計的關鍵點生命。
　　本文轉(zhuǎn)載自
　　電纜價格 http://jslianhai.cn