Úloha antioxidantov pri zvyšovaní životnosti zosieťovaných káblov izolovaných polyetylénu (XLPE)
Zosieťovaný polyetylén (XLPE)je primárny izolačný materiál používaný v stredne a vysokonapäťových kábloch. Počas celého svojho prevádzkového života sa tieto káble stretávajú s rôznymi výzvami vrátane rôznych klimatických podmienok, kolísania teploty, mechanického stresu a chemických interakcií. Tieto faktory kolektívne ovplyvňujú trvanlivosť a dlhovekosť káblov.
Dôležitosť antioxidantov v systémoch XLPE
Aby sa zabezpečila rozšírená životnosť pre káble izolované XLPE, je rozhodujúci výber vhodného antioxidantu pre polyetylénový systém. Antioxidanty hrajú kľúčovú úlohu pri ochrane polyetylénu proti oxidačnej degradácii. Rýchlo reagovaním s voľnými radikálmi generovanými v materiáli tvoria antioxidanty stabilnejšie zlúčeniny, ako sú hydroperoxidy. Je to obzvlášť dôležité, pretože väčšina procesov zosieťovania pre XLPE je založená na peroxidoch.
Proces degradácie polymérov
V priebehu času sa väčšina polymérov postupne stáva krehkou kvôli prebiehajúcej degradácii. Koniec života polymérov je typicky definovaný ako bod, v ktorom sa ich predĺženie pri zlomení znižuje na 50% pôvodnej hodnoty. Okrem tejto prahovej hodnoty môže dokonca aj menšie ohýbanie kábla viesť k prasknutiu a zlyhaniu. Medzinárodné normy často prijímajú toto kritérium pre polyolefíny vrátane zosieťovaných polyolefínov na vyhodnotenie výkonnosti materiálu.
Model Arrhenius pre predpoveď života káblov
Vzťah medzi teplotou a životnosťou kábla sa bežne opisuje pomocou Arheniusovej rovnice. Tento matematický model vyjadruje rýchlosť chemickej reakcie ako:
K = d e (-ea/rt)
Kde:
K: Špecifická reakčná rýchlosť
D: Konštanta
EA: aktivačná energia
R: Boltzmann plynová konštanta (8,617 x 10-5 eV/k)
T: Absolútna teplota v Kelvin (273+ teplota v ° C)
Usporiadané algebraicky, rovnica môže byť vyjadrená ako lineárna forma: y = mx+b
Z tejto rovnice je možné aktivačnú energiu (EA) odvodiť pomocou grafických údajov, čo umožňuje presné predpovede životnosti kábla za rôznych podmienok.
Zrýchlené testy starnutia
Na stanovenie životnosti káblov izolovaných XLPE by sa testovacie vzorky mali podrobiť zrýchleným experimentom starnutia pri minimálnej úrovni tri (najlepšie štyri) odlišné teploty. Tieto teploty musia preklenúť dostatočný rozsah na stanovenie lineárneho vzťahu medzi časom do zlyhania a teplotou. Najmä najnižšia teplota expozície by mala mať za následok priemerný čas do konca najmenej 5 000 hodín, aby sa zabezpečila platnosť testovacích údajov.
Využitím tohto prísneho prístupu a výberom vysoko výkonných antioxidantov je možné výrazne zvýšiť operačnú spoľahlivosť a dlhovekosť káblov izolovaných XLPE.
Čas príspevku: január-23-2025