Роль антиоксидантів у збільшенні терміну служби кабелів із зшитого поліетилену (XLPE)
Зшитий поліетилен (XLPE)– це основний ізоляційний матеріал, що використовується в кабелях середньої та високої напруги. Протягом свого терміну експлуатації ці кабелі стикаються з різноманітними випробуваннями, включаючи різні кліматичні умови, коливання температури, механічні навантаження та хімічну взаємодію. Ці фактори разом впливають на довговічність та термін служби кабелів.
Важливість антиоксидантів у системах XLPE
Для забезпечення тривалого терміну служби кабелів з ізоляцією з XLPE, вибір відповідного антиоксиданту для поліетиленової системи має вирішальне значення. Антиоксиданти відіграють ключову роль у захисті поліетилену від окислювальної деградації. Швидко реагуючи з вільними радикалами, що утворюються в матеріалі, антиоксиданти утворюють більш стабільні сполуки, такі як гідропероксиди. Це особливо важливо, оскільки більшість процесів зшивання XLPE базуються на пероксиді.
Процес деградації полімерів
З часом більшість полімерів поступово стають крихкими через постійну деградацію. Кінець терміну служби полімерів зазвичай визначається як точка, в якій їхнє подовження при розриві зменшується до 50% від початкового значення. Після перевищення цього порогу навіть незначне вигинання кабелю може призвести до розтріскування та руйнування. Міжнародні стандарти часто використовують цей критерій для поліолефінів, включаючи зшиті поліолефіни, для оцінки характеристик матеріалу.
Модель Арреніуса для прогнозування терміну служби кабелю
Зв'язок між температурою та терміном служби кабелю зазвичай описується за допомогою рівняння Арреніуса. Ця математична модель виражає швидкість хімічної реакції як:
K= D e(-Ea/RT)
Де:
K: Питома швидкість реакції
D: Постійна
Ea: Енергія активації
R: Газова стала Больцмана (8,617 × 10⁻⁶ еВ/К)
T: Абсолютна температура в Кельвінах (273+ Температура в °C)
Переформульоване алгебраїчно, рівняння можна виразити у лінійній формі: y = mx+b
З цього рівняння енергію активації (Ea) можна отримати за допомогою графічних даних, що дозволяє точно прогнозувати термін служби кабелю за різних умов.
Тести на прискорене старіння
Щоб визначити термін служби кабелів з ізоляцією з зшитого поліетилену (XPE), випробувальні зразки слід піддати експериментам з прискореного старіння щонайменше за трьох (бажано чотирьох) різних температур. Ці температури повинні охоплювати достатній діапазон для встановлення лінійної залежності між часом до виходу з ладу та температурою. Зокрема, найнижча температура впливу повинна забезпечити середній час до кінцевої точки щонайменше 5000 годин, щоб забезпечити достовірність даних випробувань.
Завдяки такому ретельному підходу та вибору високоефективних антиоксидантів, можна значно підвищити експлуатаційну надійність та довговічність кабелів з ізоляцією із зшитого поліетилену.
Час публікації: 23 січня 2025 р.