ترکیبات ZPE برای کابل های برق: خواص و مزایا

در زیرساخت های برق مدرن، ترکیب عایق داخل کابل به اندازه خود هادی حیاتی است. ترکیبات ZPE برای کابل های برق - فرمول‌های قابل اتصال متقابل مبتنی بر پلی اتیلن صفر هالوژن - به عنوان جایگزینی با کارایی بالا برای مواد معمولی ظاهر شده‌اند که ترکیبی از یکپارچگی عایق الکتریکی، استقامت حرارتی و قابلیت اطمینان پردازش را ارائه می‌کنند که اپراتورهای شبکه و تولیدکنندگان کابل اکنون در ولتاژهای سیستم‌های ولتاژ متوسط تا فوق‌بالا (EHV) درخواست می‌کنند.

ترکیبات ZPE چیست و چرا اهمیت دارند

ترکیبات ZPE فرمولاسیون پلی اتیلن متقابل پراکسید هستند که به طور خاص برای عایق کابل برق مهندسی شده اند. فرآیند اتصال عرضی - که توسط گرما در طول اکستروژن یا در یک لوله ولکانیزاسیون پیوسته (CV) ایجاد می شود - زنجیره های پلی اتیلن خطی را به یک شبکه ترموست سه بعدی تبدیل می کند. این ساختار شبکه چیزی است که به عایق ZPE ترکیبی استثنایی از استحکام مکانیکی و پایداری الکتریکی در طیف وسیعی از دمای سرویس می دهد.

بازار جهانی عایق کابل های پلی اتیلن متقابل در سال 2023 بیش از 6.8 میلیارد دلار ارزش داشت و پیش بینی می شود تا سال 2030 با CAGR بالای 5.9 درصد افزایش یابد، که توسط برنامه های نوسازی شبکه در سراسر آسیا-اقیانوسیه، اروپا و آمریکای شمالی هدایت می شود. در این رشد، انواع بدون هالوژن مانند ترکیبات ZPE سهم فزاینده‌ای را به خود اختصاص می‌دهند، زیرا مقررات ایمنی آتش‌سوزی در تونل‌ها، سیستم‌های حمل و نقل و مسیرهای پرجمعیت کابل شهری سخت‌تر می‌شوند.

عملکرد عایق الکتریکی: مزیت اصلی

ترکیبات ZPE خواص عایق الکتریکی را ارائه می دهند که الزامات IEC 60502 و IEC 60840 را برای ساخت کابل های فشار متوسط و بالا برآورده می کند یا از آن فراتر می رود. سه پارامتر برتری آنها را در کاربردهای شبکه ای پرکار تعریف می کند:

• قدرت دی الکتریک مقادیر پیوسته بالای 30 کیلو ولت بر میلی‌متر، دیوارهای عایق نازک‌تر را با درجه‌بندی ولتاژ معادل امکان‌پذیر می‌سازد - فاصله هادی تا هادی و قطر کلی کابل را تا 12 درصد در مقایسه با XLPE استاندارد در برخی از طرح‌های MV کاهش می‌دهد.
• ضریب اتلاف کم (دلتای قهوهای مایل به زرد) دلتای قهوهای مایل به زرد زیر 10x1 ^-4 در فرکانس توان، تلفات حرارتی دی الکتریک را به حداقل می رساند، یک معیار عملکرد حیاتی برای کابل هایی که به طور مداوم در فاکتورهای بار بالا در راهروهای انتقال زیرزمینی کار می کنند.
• مقاومت تخلیه جزئی مورفولوژی تمیز و همگن قابل دستیابی با ترکیبات ZPE - نتیجه پراکندگی مواد افزودنی به شدت کنترل شده - عایق با حداقل محتوای خالی تولید می کند و مستقیماً حساسیت به تخریب جزئی تخلیه را در طول عمر طراحی 40 ساله کابل کاهش می دهد.

پایداری حرارتی در شرایط پیوسته و خطا

پایداری حرارتی در عایق کابل در سه رژیم متمایز ارزیابی می شود: سرویس مداوم، اضافه بار و اتصال کوتاه. ترکیبات ZPE به گونه‌ای فرموله شده‌اند که بدون تخریب ساختاری یا از دست دادن ویژگی دی‌الکتریک، عملکرد قابل‌اطمینانی در هر سه مورد داشته باشند.

تحت عملیات مداوم در دمای هادی 90 درجه سانتیگراد، عایق ZPE پیوندی بیش از 95 درصد از طول اولیه خود را پس از 20000 ساعت پیری حرارتی حفظ می کند - نتیجه ای که در مطالعات پیری تسریع شده توسط روش شناسی IEC 60216 تایید شده است. در شرایط اتصال کوتاه، شبکه ترموست دماهای گذرا بیش از 250 درجه سانتیگراد را بدون ذوب یا جریان تحمل می کند، یک حالت خرابی که پلی اتیلن ترموپلاستیک را به طور کامل از کاربردهای HV دارای رتبه اتصال کوتاه حذف می کند.

ترکیبات ZPE در مقابل ترکیبات XLPE: مقایسه مستقیم

بحث ZPE در مقابل XLPE اساساً یک سؤال از محیط برنامه است. هر دو سیستم پلی اتیلن متقابل هستند - تمایز در محتوای هالوژن، رفتار احتراق و انطباق با مقررات نهفته است.

برای مشخصاتی که توسط CPR (مقررات محصولات ساختمانی) در اروپا یا کدهای ملی ایمنی ملی برابری می‌شود، ترکیبات ZPE مسیری مطابق فنی برای طبقه‌بندی عملکرد آتش‌سوزی Cca و Dca بدون طراحی مجدد هادی کابل یا معماری صفحه فلزی هستند.

عملکرد پردازش در خطوط اکستروژن با سرعت بالا

عملکرد میدانی یک ترکیب اگر نتوان آن را به طور قابل اعتماد در سرعت های خط تولید پردازش کرد، معنایی ندارد. ترکیبات ZPE برای کابل های برق با عملکرد پردازش به عنوان یک معیار طراحی اولیه در کنار خواص الکتریکی مهندسی شده‌اند.

زمان سوختگی کنترل شده از نظر عملیاتی حیاتی ترین مشخصات است. این پنجره پردازش بین پلاستیک سازی ترکیب در بشکه اکسترودر و شروع اتصال عرضی در لوله CV را تعریف می کند - اتصال عرضی خیلی کوتاه و زودرس باعث زبری سطح و نقص های خروج از مرکز می شود. طولانی بودن و چگالی پخت در هسته کابل ممکن است برای تست های صلاحیت IEC کافی نباشد.

خواص دی الکتریک که قابلیت اطمینان طولانی مدت را تعریف می کند

حالت‌های خرابی عایق کابل عمدتاً منشأ الکتریکی دارند - تجمع بار فضایی، درختکاری آب و فرار حرارتی تحت تنش میدانی زیاد. فرمول‌های ترکیبی ZPE هر سه مکانیسم را از طریق طراحی مواد بررسی می‌کنند.

• سرکوب شارژ فضایی: بسته‌های آنتی‌اکسیدانی و تثبیت‌کننده ولتاژ انتخابی ویژه، تجمع هتروشارژ را در رابط صفحه رسانا کاهش می‌دهند - مکانیزمی که برای تقویت تنش میدان الکتریکی موضعی تا 40 درصد در XLPE درمان‌نشده تحت شرایط DC شناخته شده است.
• عقب ماندگی درختان آب: گریدهای ZPE بازدارنده درخت (TR-ZPE) دارای افزودنی‌های سطح مولکولی هستند که مسیر اکسیداسیون الکتروشیمیایی مسئول شروع درخت آب را قطع می‌کنند و عمر عایق را در محیط‌های دفن مستقیم مرطوب فراتر از طرح‌های خط پایه IEC 60502 افزایش می‌دهند.
• حاشیه فرار حرارتی: ویژگی دلتای کم رنگ عایق ZPE تضمین می کند که خود گرمایش دی الکتریک در گرادیان های میدان عملیاتی بسیار کمتر از آستانه ای است که در آن ناپایداری حرارتی بازخورد مثبت می تواند ایجاد شود - الزامی که به صراحت در IEC 62067 برای طراحی کابل EHV به آن اشاره شده است.

تعیین ترکیبات ZPE: پارامترهای کلیدی برای تعریف

انتخاب گرید مرکب ZPE مناسب برای طراحی کابل نیاز به تراز در شش محور مشخصات دارد. تامین کننده ترکیب خود را با اهداف مشخصی برای هرکدام ارائه دهید تا یک توصیه فنی مطابق با آن دریافت کنید: