Neue Isoliermaterialien bilden eine Leistungsschutzbarriere für hochtemperaturbeständige Stromkabel

Neben den Flammen metallurgischer Öfen und zwischen Hochtemperaturgeräten in Kraftwerken für neue Energiequellen werden Energieübertragungssysteme Temperaturtests ausgesetzt, die weit über die Norm hinausgehen. Als „Lebensader“ zur Gewährleistung einer stabilen Energieübertragung ist die zentrale Wettbewerbsfähigkeit von Hochtemperaturbeständiges Stromkabel konzentriert sich auf seine Isolationsleistung. Diese Leistung ist nicht einfach eine Überlagerung hitzebeständiger Eigenschaften, sondern verleiht dem Kabel durch die präzise Gestaltung der Molekularstruktur des Materials die Fähigkeit, der Alterung zu widerstehen und die Isolierung in einer Umgebung mit hohen Temperaturen aufrechtzuerhalten, wodurch die Sicherheitsrisiken herkömmlicher Kabel unter extremen Arbeitsbedingungen grundlegend beseitigt werden.
Polyvinylchlorid (PVC)-Isoliermaterialien, die üblicherweise in herkömmlichen Stromkabeln verwendet werden, können grundlegende Isolationsanforderungen bei Raumtemperatur erfüllen, ihre molekularen Struktureigenschaften bestimmen jedoch die inhärenten Mängel bei der Anpassungsfähigkeit an hohe Temperaturen. Die PVC-Molekülkette besteht aus polymerisierten Vinylchloridmonomeren mit schwachen Zwischenkettenkräften und enthält eine große Anzahl leicht zersetzbarer Chloratome. Wenn die Umgebungstemperatur 70 °C überschreitet, beginnt die PVC-Molekülkette, sich thermisch zu zersetzen, wodurch korrosive Gase wie Chlorwasserstoff freigesetzt werden; Steigt die Temperatur weiter auf über 100 °C, erweicht und verformt sich das Material schnell, die Integrität der Isolationsschicht wird zerstört und die Gefahr von Undichtigkeiten steigt stark an.
Der revolutionäre Durchbruch hochtemperaturbeständiger Stromkabel ist auf die Forschung, Entwicklung und Anwendung neuer Isoliermaterialien zurückzuführen. Silikonkautschuk, Polyimid und andere Materialien sind mit ihrer einzigartigen Molekularstruktur zu den Hauptkräften auf dem Gebiet der Hochtemperaturisolierung geworden. Diese Struktur verleiht dem Material drei wesentliche Vorteile: Die π-Elektronenwolke im konjugierten System ist gleichmäßig verteilt und die chemische Bindungsenergie wird erheblich erhöht, sodass die thermische Zersetzungstemperatur von Polyimid bis zu 500 °C oder mehr beträgt und die Langzeitgebrauchstemperatur stabil bei 260 °C gehalten wird; Die starre Molekülkette lässt sich aufgrund der thermischen Bewegung nicht leicht verdrehen und brechen, und selbst in einer Umgebung mit hohen Temperaturen kann die Integrität der Molekülkette aufrechterhalten werden, um sicherzustellen, dass es keine Löcher oder Risse in der Isolierschicht gibt; Zwischen den Molekülen bestehen starke Van-der-Waals-Kräfte und Wasserstoffbrückenbindungen, die eine dichte molekulare Stapelstruktur bilden, die Elektronenmigration wirksam verhindern und hervorragende dielektrische Eigenschaften aufrechterhalten. Wenn das Kabel in einer metallurgischen Werkstatt in einer Hochtemperaturumgebung von 300 °C betrieben wird, wirkt die Polyimid-Isolierschicht wie eine solide Panzerung, die die Hitze vor der Erosion des Leiters schützt und Kurzschlüsse durch Isolationsfehler verhindert.
Neben Polyimid weisen auch Isoliermaterialien aus Silikonkautschuk eine einzigartige Hochtemperaturanpassungsfähigkeit auf. Seine Hauptmolekülkette besteht aus Silizium-Sauerstoff-Bindungen (Si-O). Die Bindungsenergie von Si-O-Bindungen beträgt bis zu 460 kJ/mol, was viel höher ist als die der üblichen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen (C-C) und weist eine natürliche thermische Stabilität auf. Die Flexibilität der Silikonkautschuk-Molekülkette ermöglicht eine gute Elastizität bei hohen Temperaturen und vermeidet Risse in der Isolierschicht, die durch Verhärtung und Sprödigkeit des Materials verursacht werden. Silikonkautschuk hat eine niedrige Oberflächenenergie und nimmt Feuchtigkeit und Verunreinigungen nur schwer auf, was die Zuverlässigkeit der Isolierung in Umgebungen mit hohen Temperaturen zusätzlich gewährleistet. Im Wechselrichter-Anschlusskabel des Photovoltaik-Kraftwerks hält die Isolierschicht aus Silikonkautschuk den hohen Temperaturen stand, die durch direkte Sonneneinstrahlung entstehen, und widersteht Wind- und Sanderosion, um eine stabile Übertragung elektrischer Energie zu gewährleisten.
Vom molekularen Strukturdesign bis zur Realisierung der Materialleistung definiert der Durchbruch in der Isolationstechnologie des hochtemperaturbeständigen Stromkabels den Standard der Stromübertragung in extremen Umgebungen neu. Indem die inhärenten Mängel traditioneller Materialien aufgegeben und neue Materialien mit thermisch stabilen Molekularstrukturen eingesetzt werden, kann das Kabel weiterhin seine Isolationsleistung unter Hochtemperaturbedingungen aufrechterhalten.