DC కేబుల్స్ యొక్క పదార్థ మరియు ఇన్సులేషన్ లక్షణాలు: సమర్థవంతమైన మరియు విశ్వసనీయమైన శక్తి ప్రసారాన్ని సాధ్యం చేయడం

AC కేబుల్స్‌లో విద్యుత్ క్షేత్ర ప్రతిబల పంపిణీ ఏకరీతిగా ఉంటుంది, మరియు కేబుల్ ఇన్సులేషన్ పదార్థాలలో ప్రధానంగా డైఎలెక్ట్రిక్ స్థిరాంకంపై దృష్టి ఉంటుంది, ఇది ఉష్ణోగ్రత వల్ల ప్రభావితం కాదు. దీనికి విరుద్ధంగా, DC కేబుల్స్‌లో ప్రతిబల పంపిణీ ఇన్సులేషన్ యొక్క లోపలి పొర వద్ద అత్యధికంగా ఉంటుంది మరియు ఇది ఇన్సులేషన్ పదార్థం యొక్క నిరోధకతచే ప్రభావితమవుతుంది. ఇన్సులేషన్ పదార్థాలు రుణాత్మక ఉష్ణోగ్రత గుణకాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి, అంటే ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ నిరోధకత తగ్గుతుంది.

ఒక కేబుల్ పనిచేస్తున్నప్పుడు, కోర్ నష్టాల కారణంగా ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుంది, ఇది ఇన్సులేషన్ పదార్థం యొక్క నిరోధకతలో మార్పులకు దారితీస్తుంది. దీని ఫలితంగా, ఇన్సులేషన్ పొరలోని విద్యుత్ క్షేత్ర ఒత్తిడి మారుతుంది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ఇన్సులేషన్ మందం ఒకే విధంగా ఉన్నప్పటికీ, ఉష్ణోగ్రత పెరిగే కొద్దీ బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్ తగ్గుతుంది. భూగర్భ కేబుళ్లతో పోలిస్తే, పంపిణీ చేయబడిన విద్యుత్ కేంద్రాలలోని DC ట్రంక్ లైన్లలో పరిసర ఉష్ణోగ్రతలోని హెచ్చుతగ్గుల కారణంగా ఇన్సులేషన్ పదార్థం యొక్క క్షీణత రేటు గణనీయంగా వేగంగా ఉంటుంది, ఇది గమనించవలసిన ఒక కీలకమైన విషయం.

కేబుల్ ఇన్సులేషన్ పొరల తయారీ సమయంలో, మలినాలు అనివార్యంగా ప్రవేశిస్తాయి. ఈ మలినాలు సాపేక్షంగా తక్కువ ఇన్సులేషన్ నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి మరియు ఇన్సులేషన్ పొర యొక్క వ్యాసార్థ దిశలో అసమానంగా పంపిణీ చేయబడతాయి. దీని ఫలితంగా వివిధ ప్రదేశాలలో వేర్వేరు ఘనపరిమాణ నిరోధకత ఏర్పడుతుంది. DC వోల్టేజ్ కింద, ఇన్సులేషన్ పొరలోని విద్యుత్ క్షేత్రం కూడా మారుతుంది, దీనివల్ల అతి తక్కువ ఘనపరిమాణ నిరోధకత ఉన్న ప్రాంతాలు వేగంగా క్షీణించి, వైఫల్యానికి సంభావ్య కేంద్రాలుగా మారతాయి.

AC కేబుల్స్‌లో ఈ దృగ్విషయం కనిపించదు. సులభంగా చెప్పాలంటే, AC కేబుల్ పదార్థాలపై ఒత్తిడి ఏకరీతిగా పంపిణీ చేయబడుతుంది, అయితే DC కేబుల్స్‌లో, ఇన్సులేషన్ ఒత్తిడి ఎల్లప్పుడూ బలహీనమైన పాయింట్ల వద్ద కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది. అందువల్ల, AC మరియు DC కేబుల్స్ తయారీ ప్రక్రియలు మరియు ప్రమాణాలను విభిన్నంగా నిర్వహించాలి.

క్రాస్-లింక్డ్ పాలిథిలిన్ (XLPE)ఇన్సులేటెడ్ కేబుల్స్ వాటి అద్భుతమైన విద్యున్నిరోధక మరియు భౌతిక లక్షణాల కారణంగా, అలాగే వాటి అధిక ధర-పనితీరు నిష్పత్తి వల్ల AC అనువర్తనాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి. అయితే, వాటిని DC కేబుల్స్‌గా ఉపయోగించినప్పుడు, అవి స్పేస్ ఛార్జ్‌కు సంబంధించిన ఒక ముఖ్యమైన సవాలును ఎదుర్కొంటాయి, ఇది ముఖ్యంగా అధిక-వోల్టేజ్ DC కేబుల్స్‌లో చాలా క్లిష్టమైనది. DC కేబుల్ ఇన్సులేషన్‌గా పాలిమర్‌లను ఉపయోగించినప్పుడు, ఇన్సులేషన్ పొరలోని అధిక సంఖ్యలో స్థానికీకరించబడిన ట్రాప్‌లు స్పేస్ ఛార్జ్‌లు పేరుకుపోవడానికి కారణమవుతాయి. ఇన్సులేషన్ పదార్థాలపై స్పేస్ ఛార్జ్‌ల ప్రభావం ప్రధానంగా రెండు అంశాలలో ప్రతిబింబిస్తుంది: విద్యుత్ క్షేత్ర వక్రీకరణ మరియు విద్యుత్ క్షేత్రేతర వక్రీకరణ ప్రభావాలు, ఈ రెండూ ఇన్సులేషన్ పదార్థానికి అత్యంత హానికరమైనవి.

స్థూల పదార్థం యొక్క నిర్మాణ యూనిట్‌లో విద్యుత్ తటస్థతకు మించి ఉండే అదనపు ఆవేశాన్ని స్పేస్ ఛార్జ్ అంటారు. ఘనపదార్థాలలో, ధన లేదా రుణ స్పేస్ ఛార్జ్‌లు స్థానికీకరించిన శక్తి స్థాయిలకు బంధించబడి ఉంటాయి, ఇవి బౌండ్ పోలరాన్‌ల రూపంలో ధ్రువణ ప్రభావాలను అందిస్తాయి. ఒక విద్యున్నిరోధక పదార్థంలో స్వేచ్ఛా అయాన్లు ఉన్నప్పుడు స్పేస్ ఛార్జ్ ధ్రువణత సంభవిస్తుంది. అయాన్ల కదలిక కారణంగా, ధన ఎలక్ట్రోడ్ సమీపంలోని ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద రుణ అయాన్లు, మరియు రుణ ఎలక్ట్రోడ్ సమీపంలోని ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద ధన అయాన్లు పేరుకుపోతాయి. ఒక AC విద్యుత్ క్షేత్రంలో, ధన మరియు రుణ ఆవేశాల వలస, పవర్ ఫ్రీక్వెన్సీ విద్యుత్ క్షేత్రంలోని వేగవంతమైన మార్పులకు అనుగుణంగా జరగలేదు, కాబట్టి స్పేస్ ఛార్జ్ ప్రభావాలు సంభవించవు. అయితే, ఒక DC విద్యుత్ క్షేత్రంలో, విద్యుత్ క్షేత్రం నిరోధకతకు అనుగుణంగా పంపిణీ చేయబడుతుంది, ఇది స్పేస్ ఛార్జ్‌ల ఏర్పాటుకు దారితీసి, విద్యుత్ క్షేత్ర పంపిణీని ప్రభావితం చేస్తుంది. XLPE ఇన్సులేషన్‌లో అధిక సంఖ్యలో స్థానికీకరించిన స్థితులు ఉంటాయి, ఇది స్పేస్ ఛార్జ్ ప్రభావాలను ప్రత్యేకంగా తీవ్రతరం చేస్తుంది.

XLPE ఇన్సులేషన్ రసాయనికంగా క్రాస్-లింక్ చేయబడి, ఒక సమీకృత క్రాస్-లింక్డ్ నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. ఒక నాన్-పోలార్ పాలిమర్ అయినందున, ఈ కేబుల్‌ను ఒక పెద్ద కెపాసిటర్‌తో పోల్చవచ్చు. DC ప్రసారం ఆగిపోయినప్పుడు, అది ఒక కెపాసిటర్‌ను ఛార్జ్ చేయడంతో సమానం. కండక్టర్ కోర్ గ్రౌండ్ చేయబడినప్పటికీ, సమర్థవంతమైన డిశ్చార్జ్ జరగదు, దీనివల్ల గణనీయమైన మొత్తంలో DC శక్తి స్పేస్ ఛార్జ్‌ల రూపంలో కేబుల్‌లో నిల్వ ఉంటుంది. డైఎలెక్ట్రిక్ నష్టాల ద్వారా స్పేస్ ఛార్జ్‌లు వెదజల్లబడే AC పవర్ కేబుల్స్‌లా కాకుండా, ఈ ఛార్జ్‌లు కేబుల్‌లోని లోపాల వద్ద పేరుకుపోతాయి.

కాలక్రమేణా, తరచుగా విద్యుత్ అంతరాయాలు లేదా కరెంట్ బలంలో హెచ్చుతగ్గుల కారణంగా, XLPE ఇన్సులేటెడ్ కేబుల్స్‌లో స్పేస్ ఛార్జీలు అంతకంతకూ ఎక్కువగా పేరుకుపోతాయి. ఇది ఇన్సులేషన్ పొర యొక్క వృద్ధాప్యాన్ని వేగవంతం చేసి, కేబుల్ యొక్క సేవా జీవితాన్ని తగ్గిస్తుంది.