Ролята на антиоксидантите за удължаване на живота на кабели с изолация от омрежен полиетилен (XLPE)
Омрежен полиетилен (XLPE)е основен изолационен материал, използван в кабели за средно и високо напрежение. През целия си експлоатационен живот тези кабели се сблъскват с различни предизвикателства, включително различни климатични условия, температурни колебания, механично напрежение и химични взаимодействия. Тези фактори заедно влияят върху издръжливостта и дълготрайността на кабелите.
Значение на антиоксидантите в XLPE системите
За да се осигури удължен експлоатационен живот на кабели, изолирани с XLPE, изборът на подходящ антиоксидант за полиетиленовата система е от решаващо значение. Антиоксидантите играят ключова роля в защитата на полиетилена от окислително разграждане. Чрез бърза реакция със свободните радикали, генерирани в материала, антиоксидантите образуват по-стабилни съединения, като хидропероксиди. Това е особено важно, тъй като повечето процеси на омрежване за XLPE са базирани на пероксид.
Процесът на разграждане на полимерите
С течение на времето повечето полимери постепенно стават крехки поради непрекъснатото разграждане. Краят на жизнения цикъл на полимерите обикновено се определя като точката, в която тяхното удължение при скъсване намалява до 50% от първоначалната стойност. След този праг, дори леко огъване на кабела може да доведе до напукване и повреда. Международните стандарти често приемат този критерий за полиолефини, включително омрежени полиолефини, за да оценят характеристиките на материала.
Модел на Арениус за прогнозиране на живота на кабелите
Връзката между температурата и живота на кабела обикновено се описва с помощта на уравнението на Арениус. Този математически модел изразява скоростта на химическа реакция като:
K = D e(-Ea/RT)
Къде:
K: Специфична скорост на реакцията
D: Постоянно
Ea: Активационна енергия
R: Газова константа на Болцман (8,617 x 10⁻⁶ eV/K)
T: Абсолютна температура в Келвини (273+ Температура в °C)
Пренаредено алгебрично, уравнението може да се изрази като линейна форма: y = mx+b
От това уравнение, активиращата енергия (Ea) може да се изведе с помощта на графични данни, което позволява прецизни прогнози за живота на кабела при различни условия.
Тестове за ускорено стареене
За да се определи срокът на експлоатация на кабели с XLPE изолация, изпитваните образци трябва да бъдат подложени на експерименти за ускорено стареене при минимум три (за предпочитане четири) различни температури. Тези температури трябва да обхващат достатъчен диапазон, за да се установи линейна зависимост между времето до повреда и температурата. Важно е да се отбележи, че най-ниската температура на експозиция трябва да доведе до средно време до крайна точка от поне 5000 часа, за да се гарантира валидността на изпитвателните данни.
Чрез прилагането на този строг подход и избора на високоефективни антиоксиданти, експлоатационната надеждност и дълготрайността на кабелите с XLPE изолация могат да бъдат значително подобрени.
Време на публикуване: 23 януари 2025 г.