Az antioxidánsok szerepe a térhálósított polietilén (XLPE) szigetelésű kábelek élettartamának növelésében
Térhálós polietilén (XLPE)egy elsődleges szigetelőanyag, amelyet közép- és nagyfeszültségű kábelekben használnak. Üzemeltetési élettartamuk során ezek a kábelek különféle kihívásokkal szembesülnek, beleértve a változó éghajlati viszonyokat, a hőmérséklet-ingadozásokat, a mechanikai igénybevételt és a kémiai kölcsönhatásokat. Ezek a tényezők együttesen befolyásolják a kábelek tartósságát és élettartamát.
Az antioxidánsok fontossága az XLPE rendszerekben
Az XLPE szigetelésű kábelek hosszabb élettartamának biztosítása érdekében kulcsfontosságú a megfelelő antioxidáns kiválasztása a polietilén rendszerhez. Az antioxidánsok kulcsszerepet játszanak a polietilén oxidatív lebomlással szembeni védelmében. Az anyagban keletkező szabad gyökökkel való gyors reakciójuk révén az antioxidánsok stabilabb vegyületeket, például hidroperoxidokat képeznek. Ez különösen azért fontos, mert az XLPE legtöbb térhálósítási folyamata peroxid alapú.
A polimerek lebomlási folyamata
Idővel a legtöbb polimer fokozatosan rideggé válik a folyamatos degradáció miatt. A polimerek élettartamának végét jellemzően az a pontként definiálják, amikor a szakadási nyúlásuk az eredeti érték 50%-ára csökken. Ezen küszöbértéken túl a kábel még kismértékű hajlítása is repedéshez és meghibásodáshoz vezethet. A nemzetközi szabványok gyakran alkalmazzák ezt a kritériumot a poliolefinek, köztük a térhálósított poliolefinek esetében az anyagteljesítmény értékelésére.
Arrhenius modell a kábelek élettartamának előrejelzésére
A hőmérséklet és a kábel élettartama közötti összefüggést általában az Arrhenius-egyenlettel írják le. Ez a matematikai modell a kémiai reakció sebességét a következőképpen fejezi ki:
K= D e(-Ea/RT)
Ahol:
K: Fajlagos reakciósebesség
D: Állandó
Ea: Aktiválási energia
R: Boltzmann-gázállandó (8,617 x 10⁻⁶ eV/K)
T: Abszolút hőmérséklet Kelvinben (273+ hőmérséklet °C-ban)
Algebrailag átrendezve az egyenlet lineáris alakban fejezhető ki: y = mx+b
Ebből az egyenletből grafikus adatok segítségével levezethető az aktiválási energia (Ea), ami lehetővé teszi a kábel élettartamának pontos előrejelzését különböző körülmények között.
Gyorsított öregedési tesztek
Az XLPE szigetelésű kábelek élettartamának meghatározásához a vizsgálati mintákat legalább három (lehetőleg négy) különböző hőmérsékleten gyorsított öregítési kísérleteknek kell alávetni. Ezeknek a hőmérsékleteknek elegendő tartományt kell átfogniuk ahhoz, hogy lineáris összefüggést lehessen megállapítani a meghibásodási idő és a hőmérséklet között. Fontos megjegyezni, hogy a legalacsonyabb expozíciós hőmérsékletnek legalább 5000 órás átlagos meghibásodási időt kell eredményeznie a vizsgálati adatok érvényességének biztosítása érdekében.
Ezzel a szigorú megközelítéssel és nagy teljesítményű antioxidánsok kiválasztásával az XLPE szigetelésű kábelek működési megbízhatósága és hosszú élettartama jelentősen javítható.
Közzététel ideje: 2025. január 23.