Cómo la carga espacial revela la autorregulación del campo eléctrico en composites no lineales rellenados con ZnO

La distorsión del campo eléctrico sigue siendo un desafío fundamental para la fiabilidad operativa de los accesorios de cable HVDC, donde el estrés localizado intensifica la inyección de carga espacial y acelera la degradación del aislamiento. Aunque los composites conductores no lineales que incorporan rellenos funcionales como ZnO han mostrado potencial para la graduación adaptativa del campo, su interacción dinámica con la carga espacial bajo campos no uniformes aún no se ha resuelto completamente. Este estudio examina experimentalmente la evolución espacio-temporal de la carga espacial en estructuras dieléctricas de doble capa que comprenden polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) y composites no lineales basados en ZnO, utilizando la técnica del pulso de presión inducido por láser (LIPP). Se introduce un aumento localizado del campo mediante defectos metálicos tipo pasador incrustados en el lado del cátodo. El análisis comparativo revela que los composites con 40 vol% de microvaristores de ZnO suprimen notablemente la inyección de carga en comparación con capas semiconductoras convencionales de acetato de vinilo de etileno (EVA). Específicamente, la acumulación de carga interfacial durante la polarización se reduce en un 71%, y la densidad residual de carga después de la despolarización disminuye en un 88%, conduciendo a una distribución de campo interno más uniforme. Estos hallazgos proporcionan evidencia experimental directa del mecanismo de regulación del campo de los composites no lineales desde la perspectiva de la dinámica de cargas, apoyando su aplicación en sistemas inteligentes de aislamiento HVDC.