D'Spannungsverdeelung vum elektresche Feld an AC-Kabelen ass gläichméisseg, an de Fokus vun de Kabelisolatiounsmaterialien läit op der dielektrescher Konstant, déi net vun der Temperatur beaflosst gëtt. Am Géigesaz dozou ass d'Spannungsverdeelung an DC-Kabelen am héchsten an der bannenzeger Schicht vun der Isolatioun a gëtt vum Widderstand vum Isolatiounsmaterial beaflosst. Isolatiounsmaterialien weisen en negativen Temperaturkoeffizient op, dat heescht, datt wann d'Temperatur eropgeet, de Widderstand erofgeet.
Wann e Kabel a Betrib ass, verursaachen d'Kärverloschter eng Erhéijung vun der Temperatur, wat zu Ännerungen am Widderstand vum Isolatiounsmaterial féiert. Dëst féiert dann zu enger Ännerung vun der elektrescher Feldspannung an der Isolatiounsschicht. An anere Wierder, fir déiselwecht Isolatiounsdicke hëlt d'Duerchbrochspannung of, wann d'Temperatur eropgeet. Fir Gläichstroumleitungen an dezentrale Kraaftwierker ass d'Alterungsquote vum Isolatiounsmaterial däitlech méi séier wéinst Schwankungen vun der Ëmgéigungstemperatur am Verglach mat vergraffe Kabelen, wat e wichtege Punkt ass, deen et ze bemierken gëtt.
Wärend der Produktioun vu Kabelisolatiounsschichten ginn onvermeidlech Ongereimtheeten agefouert. Dës Ongereimtheeten hunn e relativ niddrege Isolatiounswiderstand a si sinn ongläichméisseg laanscht d'radial Richtung vun der Isolatiounsschicht verdeelt. Dëst féiert zu engem variéierende Volumenwiderstand op verschiddene Plazen. Ënner Gläichspannung variéiert och dat elektrescht Feld an der Isolatiounsschicht, wouduerch d'Beräicher mat dem niddregsten Volumenwiderstand méi séier altern a potenziell Ausfallpunkte ginn.
AC-Kabelen weisen dëst Phänomen net op. Einfach ausgedréckt ass d'Spannung op den AC-Kabelmaterialien gläichméisseg verdeelt, während bei DC-Kabelen d'Isolatiounsspannung ëmmer op de schwaachste Punkte konzentréiert ass. Dofir sollten d'Produktiounsprozesser an d'Standarden fir AC- a DC-Kabelen ënnerschiddlech geréiert ginn.
Vernetzte Polyethylen (XLPE)Isoléiert Kabelen gi wäit verbreet an AC-Uwendungen agesat wéinst hiren exzellenten dielektreschen a physikaleschen Eegeschaften, souwéi hirem héije Käschte-Leeschtungsverhältnis. Wéi och ëmmer, wa se als DC-Kabelen agesat ginn, stoussen se op enger bedeitender Erausfuerderung am Zesummenhang mat der Raumladung, déi besonnesch kritesch bei Héichspannungs-DC-Kabelen ass. Wann Polymeren als DC-Kabelisolatioun agesat ginn, verursaacht eng grouss Zuel vu lokaliséierte Fallen an der Isolatiounsschicht d'Akkumulatioun vu Raumladungen. Den Impakt vu Raumladungen op Isolatiounsmaterialien spigelt sech haaptsächlech an zwou Aspekter erëm: elektresch Feldverzerrung an net-elektresch Feldverzerrungseffekter, déi allebéid staark schiedlech fir d'Isolatiounsmaterial sinn.
Raumladung bezitt sech op déi iwwerschësseg Ladung iwwer d'elektresch Neutralitéit an enger struktureller Eenheet vun engem makroskopesche Material eraus. A Feststoffer sinn positiv oder negativ Raumladungen un lokaliséiert Energieniveauen gebonnen, wat Polarisatiounseffekter a Form vu gebonnene Polaronen ergëtt. Raumladungspolarisatioun geschitt wann fräi Ionen an engem dielektresche Material präsent sinn. Wéinst der Ionenbewegung sammelen sech negativ Ionen op der Grenzfläch no bei der positiver Elektrod, a positiv Ionen sammelen sech op der Grenzfläch no bei der negativer Elektrod. An engem elektresche Wiesselstroumfeld kann d'Migratioun vu positiven an negativen Ladungen net mat de schnelle Verännerungen am elektresche Feld vun der Stroumfrequenz mathalen, sou datt keng Raumladungseffekter optrieden. An engem elektresche Gläichstroumfeld verdeelt sech dat elektrescht Feld awer no dem Widderstand, wat zu der Bildung vu Raumladungen féiert an d'Verdeelung vum elektresche Feld beaflosst. XLPE-Isolatioun enthält eng grouss Zuel vu lokaliséierten Zoustänn, wat d'Raumladungseffekter besonnesch schwéier mécht.
XLPE-Isolatioun ass chemesch vernetzt a bildt eng integréiert vernetzt Struktur. Als netpolare Polymer kann de Kabel selwer mat engem grousse Kondensator verglach ginn. Wann d'Gläichstroumiwwerdroung ophält, ass dat gläichwäerteg mat der Opluedung vun engem Kondensator. Och wann de Leederkär geerdet ass, geschitt keng effektiv Entladung, wouduerch eng bedeitend Quantitéit un Gläichstroumenergie am Kabel als Raumladungen gespäichert bleift. Am Géigesaz zu Wiesselstroumkabelen, wou Raumladungen duerch dielektresch Verloschter ofgeleet ginn, sammelen sech dës Ladungen un Defekter am Kabel un.
Mat der Zäit, bei heefegen Stroumausbréch oder Schwankungen an der Stroumstäerkt, sammelen XLPE-isoléiert Kabelen ëmmer méi Raumladungen un, wat d'Alterung vun der Isolatiounsschicht beschleunegt an d'Liewensdauer vum Kabel reduzéiert.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 10. Mäerz 2025