Antioxidanters roll för att öka livslängden hos isolerade kablar av tvärbunden polyeten (XLPE)
Tvärbunden polyeten (XLPE)är ett primärt isoleringsmaterial som används i mellan- och högspänningskablar. Under hela sin livslängd möter dessa kablar en mängd olika utmaningar, inklusive varierande klimatförhållanden, temperaturfluktuationer, mekanisk stress och kemisk interaktion. Dessa faktorer påverkar tillsammans kablarnas hållbarhet och livslängd.
Vikten av antioxidanter i XLPE-system
För att säkerställa en förlängd livslängd för XLPE-isolerade kablar är det avgörande att välja en lämplig antioxidant för polyetensystemet. Antioxidanter spelar en avgörande roll för att skydda polyeten mot oxidativ nedbrytning. Genom att snabbt reagera med fria radikaler som genereras i materialet bildar antioxidanter mer stabila föreningar, såsom hydroperoxider. Detta är särskilt viktigt eftersom de flesta tvärbindningsprocesser för XLPE är peroxidbaserade.
Polymerernas nedbrytningsprocessen
Med tiden blir de flesta polymerer gradvis spröda på grund av kontinuerlig nedbrytning. Utgångstiden för polymerer definieras vanligtvis som den punkt då deras brottöjning minskar till 50 % av det ursprungliga värdet. Bortom denna tröskel kan även mindre böjning av kabeln leda till sprickbildning och fel. Internationella standarder antar ofta detta kriterium för polyolefiner, inklusive tvärbundna polyolefiner, för att bedöma materialets prestanda.
Arrhenius-modell för kabellivslängdsprognos
Sambandet mellan temperatur och kabelns livslängd beskrivs vanligtvis med hjälp av Arrhenius-ekvationen. Denna matematiska modell uttrycker hastigheten för en kemisk reaktion som:
K = D e(-Ea/RT)
Där:
K: Specifik reaktionshastighet
D: Konstant
Ea: Aktiveringsenergi
R: Boltzmanns gaskonstant (8,617 x 10⁻5 eV/K)
T: Absolut temperatur i Kelvin (273+ temperatur i °C)
Omarrangerad algebraiskt kan ekvationen uttryckas linjärt: y = mx+b
Från denna ekvation kan aktiveringsenergin (Ea) härledas med hjälp av grafiska data, vilket möjliggör exakta förutsägelser av kabelns livslängd under olika förhållanden.
Accelererade åldrandetest
För att bestämma livslängden för PEX-isolerade kablar bör provbitar utsättas för accelererade åldringsexperiment vid minst tre (helst fyra) olika temperaturer. Dessa temperaturer måste spänna över ett tillräckligt intervall för att etablera ett linjärt samband mellan tid till fel och temperatur. Det är värt att notera att den lägsta exponeringstemperaturen bör resultera i en genomsnittlig tid till slutpunkt på minst 5 000 timmar för att säkerställa testdatans giltighet.
Genom att använda denna rigorösa metod och välja högpresterande antioxidanter kan driftsäkerheten och livslängden hos PEX-isolerade kablar förbättras avsevärt.
Publiceringstid: 23 januari 2025