Antioxidanters rolle i at forlænge levetiden for isolerede kabler af tværbundet polyethylen (XLPE)
Tværbundet polyethylen (XLPE)er et primært isoleringsmateriale, der anvendes i mellem- og højspændingskabler. Gennem hele deres levetid møder disse kabler forskellige udfordringer, herunder varierende klimatiske forhold, temperaturudsving, mekanisk belastning og kemiske interaktioner. Disse faktorer påvirker tilsammen kablernes holdbarhed og levetid.
Vigtigheden af antioxidanter i XLPE-systemer
For at sikre en forlænget levetid for XLPE-isolerede kabler er det afgørende at vælge en passende antioxidant til polyethylensystemet. Antioxidanter spiller en central rolle i at beskytte polyethylen mod oxidativ nedbrydning. Ved hurtigt at reagere med frie radikaler, der genereres i materialet, danner antioxidanter mere stabile forbindelser, såsom hydroperoxider. Dette er især vigtigt, fordi de fleste tværbindingsprocesser for XLPE er peroxidbaserede.
Nedbrydningsprocessen af polymerer
Med tiden bliver de fleste polymerer gradvist sprøde på grund af løbende nedbrydning. Polymerers levetid defineres typisk som det punkt, hvor deres brudforlængelse falder til 50 % af den oprindelige værdi. Ud over denne tærskel kan selv mindre bøjning af kablet føre til revner og svigt. Internationale standarder anvender ofte dette kriterium for polyolefiner, herunder tværbundne polyolefiner, for at vurdere materialets ydeevne.
Arrhenius-model til forudsigelse af kabellevetid
Forholdet mellem temperatur og kabellevetid beskrives almindeligvis ved hjælp af Arrhenius-ligningen. Denne matematiske model udtrykker hastigheden af en kemisk reaktion som:
K = D e(-Ea/RT)
Hvor:
K: Specifik reaktionshastighed
D: Konstant
Ea: Aktiveringsenergi
R: Boltzmanns gaskonstant (8,617 x 10⁻⁶ eV/K)
T: Absolut temperatur i Kelvin (273+ temperatur i °C)
Omarrangeret algebraisk kan ligningen udtrykkes lineært: y = mx+b
Ud fra denne ligning kan aktiveringsenergien (Ea) udledes ved hjælp af grafiske data, hvilket muliggør præcise forudsigelser af kablets levetid under forskellige forhold.
Accelererede aldringstests
For at bestemme levetiden for XLPE-isolerede kabler bør testprøver underkastes accelererede ældningsforsøg ved mindst tre (helst fire) forskellige temperaturer. Disse temperaturer skal spænde over et tilstrækkeligt interval til at etablere en lineær sammenhæng mellem tid til svigt og temperatur. Det er værd at bemærke, at den laveste eksponeringstemperatur bør resultere i en gennemsnitlig tid til slutpunkt på mindst 5.000 timer for at sikre gyldigheden af testdataene.
Ved at anvende denne grundige tilgang og vælge højtydende antioxidanter kan driftssikkerheden og levetiden af XLPE-isolerede kabler forbedres betydeligt.
Opslagstidspunkt: 23. januar 2025