Die elektriese veldspanningsverspreiding in WS-kabels is uniform, en die fokus van kabelisolasiemateriaal is op die diëlektriese konstante, wat nie deur temperatuur beïnvloed word nie. In teenstelling hiermee is die spanningsverspreiding in GS-kabels die hoogste by die binneste laag van die isolasie en word beïnvloed deur die weerstand van die isolasiemateriaal. Isolasiemateriaal vertoon 'n negatiewe temperatuurkoëffisiënt, wat beteken dat soos temperatuur toeneem, weerstand afneem.
Wanneer 'n kabel in werking is, veroorsaak die kernverliese dat die temperatuur styg, wat lei tot veranderinge in die weerstand van die isolasiemateriaal. Dit veroorsaak weer dat die elektriese veldspanning binne die isolasielaag wissel. Met ander woorde, vir dieselfde dikte isolasie neem die deurslagspanning af soos die temperatuur styg. Vir GS-hooflyne in verspreide kragstasies is die verouderingstempo van die isolasiemateriaal aansienlik vinniger as gevolg van skommelinge in omgewingstemperatuur in vergelyking met begrawe kabels, wat 'n kritieke punt is om daarop te let.
Tydens die produksie van kabel-isolasielae word onsuiwerhede onvermydelik ingebring. Hierdie onsuiwerhede het relatief laer isolasieweerstand en is oneweredig versprei langs die radiale rigting van die isolasielaag. Dit lei tot wisselende volumeweerstand op verskillende plekke. Onder GS-spanning sal die elektriese veld binne die isolasielaag ook wissel, wat veroorsaak dat die areas met die laagste volumeweerstand vinniger verouder en potensiële punte van mislukking word.
WS-kabels toon nie hierdie verskynsel nie. Eenvoudig gestel, die spanning op WS-kabelmateriale is eenvormig versprei, terwyl die isolasiespanning in GS-kabels altyd op die swakste punte gekonsentreer is. Daarom moet die vervaardigingsprosesse en standaarde vir WS- en GS-kabels anders bestuur word.
Kruisgekoppelde poliëtileen (XLPE)Geïsoleerde kabels word wyd gebruik in WS-toepassings as gevolg van hul uitstekende diëlektriese en fisiese eienskappe, sowel as hul hoë koste-prestasie-verhouding. Wanneer hulle egter as GS-kabels gebruik word, staar hulle 'n beduidende uitdaging in die gesig wat verband hou met ruimtelading, wat veral krities is in hoëspanning-GS-kabels. Wanneer polimere as GS-kabelisolasie gebruik word, veroorsaak 'n groot aantal gelokaliseerde lokvalle binne die isolasielaag die ophoping van ruimteladings. Die impak van ruimteladings op isolasiemateriaal word hoofsaaklik in twee aspekte weerspieël: elektriese veldvervorming en nie-elektriese veldvervormingseffekte, wat albei hoogs nadelig is vir die isolasiemateriaal.
Ruimtelading verwys na die oortollige lading bo elektriese neutraliteit binne 'n strukturele eenheid van 'n makroskopiese materiaal. In vaste stowwe is positiewe of negatiewe ruimteladings gebind aan gelokaliseerde energievlakke, wat polarisasie-effekte in die vorm van gebonde polarone veroorsaak. Ruimteladingspolarisasie vind plaas wanneer vry ione in 'n diëlektriese materiaal teenwoordig is. As gevolg van ioonbeweging versamel negatiewe ione by die koppelvlak naby die positiewe elektrode, en positiewe ione versamel by die koppelvlak naby die negatiewe elektrode. In 'n WS-elektriese veld kan die migrasie van positiewe en negatiewe ladings nie tred hou met die vinnige veranderinge in die kragfrekwensie-elektriese veld nie, dus vind ruimteladingseffekte nie plaas nie. In 'n GS-elektriese veld versprei die elektriese veld egter volgens weerstand, wat lei tot die vorming van ruimteladings en die verspreiding van die elektriese veld beïnvloed. XLPE-isolasie bevat 'n groot aantal gelokaliseerde toestande, wat ruimteladingseffekte besonder ernstig maak.
XLPE-isolasie is chemies kruisgebind, wat 'n geïntegreerde kruisgebinde struktuur vorm. As 'n nie-polêre polimeer kan die kabel self vergelyk word met 'n groot kapasitor. Wanneer GS-oordrag stop, is dit gelykstaande aan die laai van 'n kapasitor. Alhoewel die geleierkern geaard is, vind effektiewe ontlading nie plaas nie, wat 'n beduidende hoeveelheid GS-energie in die kabel as ruimteladings laat. Anders as WS-kragkabels, waar ruimteladings deur diëlektriese verliese versprei word, versamel hierdie ladings by defekte in die kabel.
Met verloop van tyd, met gereelde kragonderbrekings of skommelinge in stroomsterkte, versamel XLPE-geïsoleerde kabels al hoe meer ruimteladings, wat die veroudering van die isolasielaag versnel en die kabel se lewensduur verminder.
Plasingstyd: 10 Maart 2025