ડીસી કેબલ્સ માટે ઇન્સ્યુલેશન આવશ્યકતાઓ અને પીપી સાથે સમસ્યાઓ

હાલમાં, સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતાઇન્સ્યુલેશન સામગ્રીડીસી કેબલ માટે પોલિઇથિલિનનો ઉપયોગ થાય છે. જોકે, સંશોધકો સતત વધુ સંભવિત ઇન્સ્યુલેશન સામગ્રી શોધી રહ્યા છે, જેમ કે પોલીપ્રોપીલિન (પીપી). તેમ છતાં, કેબલ ઇન્સ્યુલેશન સામગ્રી તરીકે પીપીનો ઉપયોગ ઘણી સમસ્યાઓ રજૂ કરે છે.

 

૧. યાંત્રિક ગુણધર્મો

ડીસી કેબલ્સના પરિવહન, સ્થાપન અને સંચાલન માટેની મૂળભૂત આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવા માટે, ઇન્સ્યુલેશન સામગ્રીમાં ચોક્કસ યાંત્રિક શક્તિ હોવી આવશ્યક છે, જેમાં સારી સુગમતા, તૂટતી વખતે લંબાવવું અને ઓછા-તાપમાનના પ્રભાવ પ્રતિકારનો સમાવેશ થાય છે. જો કે, પીપી, એક અત્યંત સ્ફટિકીય પોલિમર તરીકે, તેની કાર્યકારી તાપમાન શ્રેણીમાં કઠોરતા દર્શાવે છે. વધુમાં, તે નીચા-તાપમાન વાતાવરણમાં બરડપણું અને ક્રેકીંગ માટે સંવેદનશીલતા દર્શાવે છે, જે આ શરતોને પૂર્ણ કરવામાં નિષ્ફળ જાય છે. તેથી, આ મુદ્દાઓને સંબોધવા માટે પીપીને સખત બનાવવા અને સંશોધિત કરવા પર સંશોધન ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવું જોઈએ.

 

2. વૃદ્ધત્વ પ્રતિકાર

લાંબા ગાળાના ઉપયોગ દરમિયાન, ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ તીવ્રતા અને થર્મલ સાયકલિંગના સંયુક્ત પ્રભાવોને કારણે ડીસી કેબલ ઇન્સ્યુલેશન ધીમે ધીમે વૃદ્ધ થાય છે. આ વૃદ્ધત્વ યાંત્રિક અને ઇન્સ્યુલેશન ગુણધર્મોમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે, તેમજ ભંગાણ શક્તિમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે, જે આખરે કેબલની વિશ્વસનીયતા અને સેવા જીવનને અસર કરે છે. કેબલ ઇન્સ્યુલેશન વૃદ્ધત્વમાં યાંત્રિક, વિદ્યુત, થર્મલ અને રાસાયણિક પાસાઓનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં વિદ્યુત અને થર્મલ વૃદ્ધત્વ સૌથી ચિંતાજનક છે. જોકે એન્ટીઑકિસડન્ટો ઉમેરવાથી થર્મલ ઓક્સિડેટીવ વૃદ્ધત્વ સામે પીપીના પ્રતિકારમાં ચોક્કસ હદ સુધી સુધારો થઈ શકે છે, એન્ટીઑકિસડન્ટો અને પીપી વચ્ચે નબળી સુસંગતતા, સ્થળાંતર અને ઉમેરણો તરીકે તેમની અશુદ્ધિ પીપીના ઇન્સ્યુલેશન પ્રદર્શનને અસર કરે છે. તેથી, પીપીના વૃદ્ધત્વ પ્રતિકારને સુધારવા માટે ફક્ત એન્ટીઑકિસડન્ટો પર આધાર રાખવાથી ડીસી કેબલ ઇન્સ્યુલેશનની આયુષ્ય અને વિશ્વસનીયતા જરૂરિયાતો પૂરી થઈ શકતી નથી, જેના કારણે પીપીને સુધારવા પર વધુ સંશોધનની જરૂર પડે છે.

 

3. ઇન્સ્યુલેશન કામગીરી

સ્પેસ ચાર્જ, ગુણવત્તા અને આયુષ્યને પ્રભાવિત કરતા પરિબળોમાંના એક તરીકેહાઇ-વોલ્ટેજ ડીસી કેબલ્સ, સ્થાનિક ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન, ડાઇલેક્ટ્રિક સ્ટ્રેન્થ અને ઇન્સ્યુલેશન મટિરિયલ એજિંગ પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે. ડીસી કેબલ માટે ઇન્સ્યુલેશન મટિરિયલ્સને સ્પેસ ચાર્જના સંચયને દબાવવા, સમાન-ધ્રુવીયતા સ્પેસ ચાર્જના ઇન્જેક્શનને ઘટાડવા અને ઇન્સ્યુલેશન અને ઇન્ટરફેસમાં ઇલેક્ટ્રિકલ ફિલ્ડ ડિસ્ટોર્શનને રોકવા માટે અનલિસાઇક-ધ્રુવીયતા સ્પેસ ચાર્જના ઉત્પાદનને અવરોધવાની જરૂર છે, જેનાથી બ્રેકડાઉન સ્ટ્રેન્થ અને કેબલ લાઇફમાં કોઈ અસર થતી નથી.

જ્યારે DC કેબલ લાંબા સમય સુધી યુનિપોલર ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં રહે છે, ત્યારે ઇન્સ્યુલેશનની અંદર ઇલેક્ટ્રોડ મટિરિયલ પર ઉત્પન્ન થતા ઇલેક્ટ્રોન, આયનો અને અશુદ્ધ આયનીકરણ સ્પેસ ચાર્જ બની જાય છે. આ ચાર્જ ઝડપથી સ્થળાંતર કરે છે અને ચાર્જ પેકેટમાં એકઠા થાય છે, જેને સ્પેસ ચાર્જનું સંચય કહેવામાં આવે છે. તેથી, DC કેબલમાં PP નો ઉપયોગ કરતી વખતે, ચાર્જ જનરેશન અને સંચયને દબાવવા માટે ફેરફારો જરૂરી છે.

 

4. થર્મલ વાહકતા

નબળી થર્મલ વાહકતાને કારણે, PP-આધારિત DC કેબલ્સના સંચાલન દરમિયાન ઉત્પન્ન થતી ગરમી ઝડપથી વિસર્જન કરી શકતી નથી, જેના પરિણામે ઇન્સ્યુલેશન સ્તરની આંતરિક અને બાહ્ય બાજુઓ વચ્ચે તાપમાનમાં તફાવત થાય છે, જે અસમાન તાપમાન ક્ષેત્ર બનાવે છે. વધતા તાપમાન સાથે પોલિમર સામગ્રીની વિદ્યુત વાહકતા વધે છે. તેથી, ઓછી વાહકતાવાળા ઇન્સ્યુલેશન સ્તરની બાહ્ય બાજુ ચાર્જ સંચય માટે સંવેદનશીલ બને છે, જેના કારણે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તીવ્રતા ઓછી થાય છે. વધુમાં, તાપમાન ગ્રેડિયન્ટ્સ મોટી સંખ્યામાં સ્પેસ ચાર્જના ઇન્જેક્શન અને સ્થળાંતરનું કારણ બને છે, જે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રને વધુ વિકૃત કરે છે. તાપમાન ગ્રેડિયન્ટ જેટલું વધારે છે, તેટલું વધુ સ્પેસ ચાર્જ સંચય થાય છે, જે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર વિકૃતિને તીવ્ર બનાવે છે. જેમ અગાઉ ચર્ચા કરવામાં આવી હતી, ઉચ્ચ તાપમાન, સ્પેસ ચાર્જ સંચય અને ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર વિકૃતિ DC કેબલ્સના સામાન્ય સંચાલન અને સેવા જીવનને અસર કરે છે. તેથી, DC કેબલ્સના સલામત સંચાલન અને લાંબા સમય સુધી સેવા જીવન સુનિશ્ચિત કરવા માટે PP ની થર્મલ વાહકતામાં સુધારો કરવો જરૂરી છે.