HVDCケーブル断熱材の架橋ポリマーの副産物移動に関する位相フィールドモデリング

架橋副産物は、架橋ポリエチレンの誘電特性の重要な要因の1つと考えられており、高電圧直流（HVDC）ケーブルの断熱性能に重要な役割を果たします。空間電荷効果、導電率の温度変動などを組み込んだケーブル断熱材を横切って移動し、特に電圧レベルの増加に伴い、HVDCケーブル絶縁の電界分布を操作する長年のパズルになります。それにもかかわらず、特にかなりの寸法のケーブル断熱材の場合、副産物の移動を説明する理論モデルがまだありません。この記事では、濃度勾配と副換えによって引き起こされる拡散によって駆動される拡散と上り坂の拡散によって駆動される拡散との間の競合を考慮して、自由エネルギー環境を計算することにより、アセトフェノン（すなわち副産物の1つ）の移動をシミュレートするための位相フィールドモデルが確立されています。製品集約。結果は、脱ガス中の時間依存的移動がケーブル断熱材全体のアセトフェノンの不均一な分布につながることを示しており、これはフルサイズのケーブルの測定結果と良好な偶然の一致です。したがって、アセトフェノンの放射状分布の変動によるHVDCケーブル断熱材の電界の歪みは、副産物含有量と導電率との関係と、アセトフェノンの分布を操作する方法に関して推定されています。ケーブル断熱材の電界。私たちの研究は、断熱用途向けの架橋ポリマーにおける副産物移動のシミュレーションのための数値的アプローチを提供します。

Cross-linking by-products has been considered as one of the crucial factors for dielectric properties of cross-linked polyethylene, which plays an important role in the insulation performance of high voltage direct current (HVDC) cables. It migrates across cable insulation incorporating space charge effect, temperature variation of conductivity, etc., which makes it a long-standing puzzle of manipulating the electric field distribution for HVDC cable insulation, especially with the increasing voltage level. Nevertheless, there still lacks a theoretical model describing the migration of the by-products, especially for cable insulation with sizeable dimensions. In this article, a phase field model is established to simulate the migration of acetophenone (i.e., one of the by-products) through calculating the free energy landscape considering the competition between the diffusion driven by concentration gradient and the uphill diffusion caused by by-product aggregation. The results show that the time-dependence migration during degassing leads to an uneven distribution of acetophenone across the cable insulation, which is in good coincidence with the measured results for a full-size cable. Accordingly, the distortion of the electric field in HVDC cable insulation due to the radial distribution variation of acetophenone has been estimated regarding the relationship between by-product content and conductivity, and a method of manipulating the distribution of acetophenone is proposed to optimize the distribution of the electric field in cable insulation. Our work provides a numerical approach for the simulation of by-product migration in crosslinked polymers for insulation applications.