एसी केबल्समध्ये विद्युत क्षेत्राचा ताण वितरण एकसमान असतो आणि केबल इन्सुलेशन मटेरियलचा फोकस डायलेक्ट्रिक स्थिरांकावर असतो, ज्यावर तापमानाचा परिणाम होत नाही. याउलट, डीसी केबल्समध्ये ताण वितरण इन्सुलेशनच्या आतील थरात सर्वाधिक असते आणि इन्सुलेशन मटेरियलच्या प्रतिरोधकतेमुळे प्रभावित होते. इन्सुलेशन मटेरियलमध्ये नकारात्मक तापमान गुणांक असतो, म्हणजेच तापमान वाढते तसे प्रतिरोधकता कमी होते.
जेव्हा केबल चालू असते तेव्हा कोर लॉसमुळे तापमान वाढते, ज्यामुळे इन्सुलेशन मटेरियलच्या रेझिस्टिव्हिटीमध्ये बदल होतात. यामुळे, इन्सुलेशन लेयरमधील इलेक्ट्रिक फील्ड स्ट्रेसमध्ये बदल होतो. दुसऱ्या शब्दांत, इन्सुलेशनच्या समान जाडीसाठी, तापमान वाढल्याने ब्रेकडाउन व्होल्टेज कमी होतो. वितरित पॉवर स्टेशनमधील डीसी ट्रंक लाईन्ससाठी, पुरलेल्या केबल्सच्या तुलनेत सभोवतालच्या तापमानात चढउतारांमुळे इन्सुलेशन मटेरियलचा वृद्धत्वाचा दर लक्षणीयरीत्या वेगवान असतो, जो लक्षात घेण्यासारखा एक महत्त्वाचा मुद्दा आहे.
केबल इन्सुलेशन थरांच्या उत्पादनादरम्यान, अशुद्धता अपरिहार्यपणे समाविष्ट केल्या जातात. या अशुद्धतेमध्ये इन्सुलेशन प्रतिरोधकता तुलनेने कमी असते आणि इन्सुलेशन थराच्या रेडियल दिशेने असमानपणे वितरित केली जाते. यामुळे वेगवेगळ्या ठिकाणी वेगवेगळ्या आकारमान प्रतिरोधकतेत परिणाम होतो. डीसी व्होल्टेज अंतर्गत, इन्सुलेशन थरातील विद्युत क्षेत्र देखील बदलेल, ज्यामुळे सर्वात कमी आकारमान प्रतिरोधकता असलेले क्षेत्र जलद वयस्कर होतात आणि अपयशाचे संभाव्य बिंदू बनतात.
एसी केबल्समध्ये ही घटना दिसून येत नाही. सोप्या भाषेत सांगायचे तर, एसी केबल मटेरियलवरील ताण समान रीतीने वितरित केला जातो, तर डीसी केबल्समध्ये, इन्सुलेशन ताण नेहमीच सर्वात कमकुवत बिंदूंवर केंद्रित असतो. म्हणून, एसी आणि डीसी केबल्ससाठी उत्पादन प्रक्रिया आणि मानके वेगळ्या पद्धतीने व्यवस्थापित केली पाहिजेत.
क्रॉस-लिंक्ड पॉलीथिलीन (XLPE)इन्सुलेटेड केबल्स त्यांच्या उत्कृष्ट डायलेक्ट्रिक आणि भौतिक गुणधर्मांमुळे तसेच त्यांच्या उच्च किमती-कार्यक्षमता गुणोत्तरामुळे एसी अनुप्रयोगांमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरल्या जातात. तथापि, जेव्हा डीसी केबल्स म्हणून वापरले जातात तेव्हा त्यांना स्पेस चार्जशी संबंधित एक महत्त्वपूर्ण आव्हान सामोरे जावे लागते, जे विशेषतः उच्च-व्होल्टेज डीसी केबल्समध्ये गंभीर असते. जेव्हा पॉलिमर डीसी केबल इन्सुलेशन म्हणून वापरले जातात, तेव्हा इन्सुलेशन लेयरमध्ये मोठ्या प्रमाणात स्थानिकीकृत सापळे स्पेस चार्ज जमा करण्यास कारणीभूत ठरतात. इन्सुलेशन मटेरियलवरील स्पेस चार्जचा प्रभाव प्रामुख्याने दोन पैलूंमध्ये दिसून येतो: इलेक्ट्रिक फील्ड डिस्टॉर्शन आणि नॉन-इलेक्ट्रिक फील्ड डिस्टॉर्शन इफेक्ट्स, जे दोन्ही इन्सुलेशन मटेरियलसाठी अत्यंत हानिकारक आहेत.
स्पेस चार्ज म्हणजे मॅक्रोस्कोपिक मटेरियलच्या स्ट्रक्चरल युनिटमध्ये इलेक्ट्रिकल न्यूट्रॅलिटीच्या पलीकडे असलेले अतिरिक्त चार्ज. घन पदार्थांमध्ये, पॉझिटिव्ह किंवा निगेटिव्ह स्पेस चार्ज स्थानिक ऊर्जा पातळीशी बांधलेले असतात, ज्यामुळे बाउंड पोलरॉन्सच्या स्वरूपात ध्रुवीकरण परिणाम होतात. जेव्हा डायलेक्ट्रिक मटेरियलमध्ये मुक्त आयन असतात तेव्हा स्पेस चार्ज ध्रुवीकरण होते. आयन हालचालीमुळे, पॉझिटिव्ह इलेक्ट्रोडजवळील इंटरफेसवर नकारात्मक आयन जमा होतात आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोडजवळील इंटरफेसवर सकारात्मक आयन जमा होतात. एसी इलेक्ट्रिक फील्डमध्ये, पॉझिटिव्ह आणि निगेटिव्ह चार्जचे स्थलांतर पॉवर फ्रिक्वेन्सी इलेक्ट्रिक फील्डमधील जलद बदलांसोबत राहू शकत नाही, त्यामुळे स्पेस चार्ज इफेक्ट्स होत नाहीत. तथापि, डीसी इलेक्ट्रिक फील्डमध्ये, इलेक्ट्रिक फील्ड रेझिस्टिव्हिटीनुसार वितरित होते, ज्यामुळे स्पेस चार्ज तयार होतात आणि इलेक्ट्रिक फील्ड डिस्ट्रिब्युशनवर परिणाम होतो. XLPE इन्सुलेशनमध्ये मोठ्या प्रमाणात स्थानिकीकृत अवस्था असतात, ज्यामुळे स्पेस चार्ज इफेक्ट्स विशेषतः गंभीर होतात.
XLPE इन्सुलेशन रासायनिकदृष्ट्या क्रॉस-लिंक्ड असते, ज्यामुळे एक एकात्मिक क्रॉस-लिंक्ड स्ट्रक्चर तयार होते. नॉन-पोलर पॉलिमर म्हणून, केबलची तुलना मोठ्या कॅपेसिटरशी करता येते. जेव्हा DC ट्रान्समिशन थांबते तेव्हा ते कॅपेसिटर चार्ज करण्यासारखे असते. जरी कंडक्टर कोर ग्राउंड केलेला असला तरी, प्रभावी डिस्चार्ज होत नाही, ज्यामुळे केबलमध्ये स्पेस चार्ज म्हणून मोठ्या प्रमाणात DC ऊर्जा साठवली जाते. AC पॉवर केबल्सच्या विपरीत, जिथे स्पेस चार्ज डायलेक्ट्रिक लॉसद्वारे विरघळतात, केबलमधील दोषांवर हे चार्ज जमा होतात.
कालांतराने, वारंवार वीज खंडित होत असताना किंवा विद्युत प्रवाहाच्या ताकदीत चढ-उतार होत असताना, XLPE इन्सुलेटेड केबल्समध्ये अधिकाधिक जागा चार्ज जमा होतात, ज्यामुळे इन्सुलेशन लेयरचे वय वाढते आणि केबलचे आयुष्य कमी होते.
पोस्ट वेळ: मार्च-१०-२०२५