एसी केबलों में विद्युत क्षेत्र तनाव वितरण एकसमान होता है, और केबल इन्सुलेशन सामग्री का मुख्य फोकस परावैद्युत स्थिरांक पर होता है, जो तापमान से अप्रभावित रहता है। इसके विपरीत, डीसी केबलों में तनाव वितरण इन्सुलेशन की भीतरी परत पर सबसे अधिक होता है और इन्सुलेशन सामग्री की प्रतिरोधकता से प्रभावित होता है। इन्सुलेशन सामग्री में ऋणात्मक तापमान गुणांक होता है, जिसका अर्थ है कि तापमान बढ़ने पर प्रतिरोधकता घटती है।
जब कोई केबल चालू अवस्था में होती है, तो कोर लॉस के कारण तापमान बढ़ जाता है, जिससे इंसुलेशन सामग्री की प्रतिरोधकता में परिवर्तन होता है। इसके परिणामस्वरूप, इंसुलेशन परत के भीतर विद्युत क्षेत्र तनाव में बदलाव आता है। दूसरे शब्दों में, इंसुलेशन की समान मोटाई के लिए, तापमान बढ़ने पर ब्रेकडाउन वोल्टेज कम हो जाता है। वितरित बिजली स्टेशनों में डीसी ट्रंक लाइनों के लिए, परिवेश के तापमान में उतार-चढ़ाव के कारण इंसुलेशन सामग्री के क्षरण की दर भूमिगत केबलों की तुलना में काफी तेज होती है, जो ध्यान देने योग्य एक महत्वपूर्ण बिंदु है।
केबल इन्सुलेशन परतों के उत्पादन के दौरान, अशुद्धियाँ आना अपरिहार्य है। इन अशुद्धियों का इन्सुलेशन प्रतिरोध अपेक्षाकृत कम होता है और ये इन्सुलेशन परत की त्रिज्या दिशा में असमान रूप से वितरित होती हैं। इसके परिणामस्वरूप विभिन्न स्थानों पर आयतन प्रतिरोध में भिन्नता आती है। डीसी वोल्टेज के तहत, इन्सुलेशन परत के भीतर विद्युत क्षेत्र भी बदलता रहता है, जिससे सबसे कम आयतन प्रतिरोध वाले क्षेत्र तेजी से खराब होने लगते हैं और विफलता के संभावित बिंदु बन जाते हैं।
एसी केबलों में यह घटना नहीं देखी जाती। सरल शब्दों में कहें तो, एसी केबल सामग्री पर तनाव समान रूप से वितरित होता है, जबकि डीसी केबलों में, इन्सुलेशन तनाव हमेशा सबसे कमजोर बिंदुओं पर केंद्रित होता है। इसलिए, एसी और डीसी केबलों के निर्माण प्रक्रियाओं और मानकों को अलग-अलग तरीके से प्रबंधित किया जाना चाहिए।
क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथिलीन (XLPE)उत्कृष्ट परावैद्युत और भौतिक गुणों के साथ-साथ उच्च लागत-प्रदर्शन अनुपात के कारण इन्सुलेटेड केबलों का व्यापक रूप से एसी अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। हालांकि, डीसी केबलों के रूप में उपयोग किए जाने पर, उन्हें स्पेस चार्ज से संबंधित एक महत्वपूर्ण चुनौती का सामना करना पड़ता है, जो विशेष रूप से उच्च-वोल्टेज डीसी केबलों में गंभीर होती है। जब पॉलिमर का उपयोग डीसी केबल इन्सुलेशन के रूप में किया जाता है, तो इन्सुलेशन परत के भीतर बड़ी संख्या में स्थानीयकृत ट्रैप स्पेस चार्ज के संचय का कारण बनते हैं। इन्सुलेशन सामग्री पर स्पेस चार्ज का प्रभाव मुख्य रूप से दो पहलुओं में परिलक्षित होता है: विद्युत क्षेत्र विरूपण और गैर-विद्युत क्षेत्र विरूपण प्रभाव, ये दोनों ही इन्सुलेशन सामग्री के लिए अत्यधिक हानिकारक हैं।
स्पेस चार्ज से तात्पर्य किसी स्थूल पदार्थ की संरचनात्मक इकाई के भीतर विद्युत तटस्थता से अधिक आवेश से है। ठोस पदार्थों में, धनात्मक या ऋणात्मक स्पेस चार्ज स्थानीय ऊर्जा स्तरों से बंधे होते हैं, जिससे बंधित पोलरॉन के रूप में ध्रुवीकरण प्रभाव उत्पन्न होते हैं। स्पेस चार्ज ध्रुवीकरण तब होता है जब किसी परावैद्युत पदार्थ में मुक्त आयन मौजूद होते हैं। आयनों की गति के कारण, धनात्मक इलेक्ट्रोड के निकट इंटरफ़ेस पर ऋणात्मक आयन और ऋणात्मक इलेक्ट्रोड के निकट इंटरफ़ेस पर धनात्मक आयन जमा हो जाते हैं। एसी विद्युत क्षेत्र में, धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों का स्थानांतरण विद्युत क्षेत्र की शक्ति-आवृत्ति में होने वाले तीव्र परिवर्तनों के साथ तालमेल नहीं रख पाता, इसलिए स्पेस चार्ज प्रभाव उत्पन्न नहीं होते। हालांकि, डीसी विद्युत क्षेत्र में, विद्युत क्षेत्र प्रतिरोधकता के अनुसार वितरित होता है, जिससे स्पेस चार्ज का निर्माण होता है और विद्युत क्षेत्र वितरण प्रभावित होता है। एक्सएलपीई इन्सुलेशन में बड़ी संख्या में स्थानीयकृत अवस्थाएँ होती हैं, जिससे स्पेस चार्ज प्रभाव विशेष रूप से गंभीर हो जाते हैं।
XLPE इन्सुलेशन रासायनिक रूप से क्रॉस-लिंक्ड होता है, जिससे एक एकीकृत क्रॉस-लिंक्ड संरचना बनती है। एक गैर-ध्रुवीय बहुलक होने के कारण, केबल की तुलना एक बड़े संधारित्र से की जा सकती है। जब DC संचरण बंद हो जाता है, तो यह एक संधारित्र को चार्ज करने के बराबर होता है। यद्यपि चालक कोर ग्राउंडेड होता है, फिर भी प्रभावी डिस्चार्ज नहीं होता है, जिससे केबल में काफी मात्रा में DC ऊर्जा स्पेस चार्ज के रूप में संग्रहित रहती है। AC पावर केबलों के विपरीत, जहाँ स्पेस चार्ज परावैद्युत हानियों के माध्यम से नष्ट हो जाते हैं, यहाँ ये चार्ज केबल में दोषों पर जमा होते हैं।
समय के साथ, बार-बार बिजली की रुकावटों या करंट की तीव्रता में उतार-चढ़ाव के कारण, एक्सएलपीई इन्सुलेटेड केबलों में अधिक से अधिक स्पेस चार्ज जमा हो जाता है, जिससे इन्सुलेशन परत की उम्र बढ़ने की प्रक्रिया तेज हो जाती है और केबल का सेवा जीवन कम हो जाता है।
पोस्ट करने का समय: 10 मार्च 2025