Úloha antioxidantov pri predĺžení životnosti káblov izolovaných zosieťovaným polyetylénom (XLPE)
Zosieťovaný polyetylén (XLPE)je primárny izolačný materiál používaný v kábloch stredného a vysokého napätia. Počas svojej prevádzkovej životnosti sa tieto káble stretávajú s rôznymi výzvami vrátane rôznych klimatických podmienok, teplotných výkyvov, mechanického namáhania a chemických interakcií. Tieto faktory spoločne ovplyvňujú odolnosť a životnosť káblov.
Význam antioxidantov v systémoch XLPE
Pre zabezpečenie dlhšej životnosti káblov s izoláciou z XLPE je kľúčový výber vhodného antioxidantu pre polyetylénový systém. Antioxidanty zohrávajú kľúčovú úlohu v ochrane polyetylénu pred oxidačnou degradáciou. Rýchlou reakciou s voľnými radikálmi generovanými v materiáli antioxidanty vytvárajú stabilnejšie zlúčeniny, ako sú hydroperoxidy. To je obzvlášť dôležité, pretože väčšina procesov zosieťovania XLPE je založená na peroxide.
Proces degradácie polymérov
V priebehu času väčšina polymérov postupne krehne v dôsledku prebiehajúcej degradácie. Koniec životnosti polymérov sa zvyčajne definuje ako bod, v ktorom ich predĺženie pri pretrhnutí klesne na 50 % pôvodnej hodnoty. Za touto hranicou môže aj malé ohnutie kábla viesť k praskaniu a zlyhaniu. Medzinárodné normy často prijímajú toto kritérium pre polyolefíny vrátane zosieťovaných polyolefínov na posúdenie výkonnosti materiálu.
Arrheniov model pre predikciu životnosti káblov
Vzťah medzi teplotou a životnosťou kábla sa bežne opisuje pomocou Arrheniovej rovnice. Tento matematický model vyjadruje rýchlosť chemickej reakcie ako:
K = D e(-Ea/RT)
Kde:
K: Špecifická reakčná rýchlosť
D: Konštantné
Ea: Aktivačná energia
R: Boltzmannova plynová konštanta (8,617 x 10⁻⁶ eV/K)
T: Absolútna teplota v Kelvinoch (273+ teplota v °C)
Algebraicky upravená rovnica môže byť vyjadrená ako lineárny tvar: y = mx+b
Z tejto rovnice je možné odvodiť aktivačnú energiu (Ea) pomocou grafických údajov, čo umožňuje presné predpovede životnosti kábla za rôznych podmienok.
Testy zrýchleného starnutia
Na určenie životnosti káblov s XLPE izoláciou by sa testovacie vzorky mali podrobiť zrýchleným experimentom so starnutím pri minimálne troch (najlepšie štyroch) rôznych teplotách. Tieto teploty musia byť v dostatočnom rozsahu na stanovenie lineárneho vzťahu medzi časom do poruchy a teplotou. Najnižšia expozičná teplota by mala viesť k priemernému času do ukončenia minimálne 5 000 hodín, aby sa zabezpečila platnosť testovacích údajov.
Použitím tohto prísneho prístupu a výberom vysokoúčinných antioxidantov je možné výrazne zvýšiť prevádzkovú spoľahlivosť a životnosť káblov s izoláciou XLPE.
Čas uverejnenia: 23. januára 2025