Antioksidanters rolle i å forlenge levetiden til isolerte kabler av tverrbundet polyetylen (XLPE)
Tverrbundet polyetylen (XLPE)er et primært isolasjonsmateriale som brukes i mellom- og høyspenningskabler. Gjennom hele levetiden møter disse kablene ulike utfordringer, inkludert varierende klimatiske forhold, temperatursvingninger, mekanisk stress og kjemiske interaksjoner. Disse faktorene påvirker samlet sett kablenes holdbarhet og levetid.
Betydningen av antioksidanter i XLPE-systemer
For å sikre forlenget levetid for XLPE-isolerte kabler er det avgjørende å velge en passende antioksidant for polyetylensystemet. Antioksidanter spiller en sentral rolle i å beskytte polyetylen mot oksidativ nedbrytning. Ved å reagere raskt med frie radikaler som genereres i materialet, danner antioksidanter mer stabile forbindelser, som hydroperoksider. Dette er spesielt viktig fordi de fleste tverrbindingsprosesser for XLPE er peroksidbaserte.
Nedbrytningsprosessen av polymerer
Over tid blir de fleste polymerer gradvis sprø på grunn av kontinuerlig nedbrytning. Utløpsdatoen for polymerer er vanligvis definert som det punktet der bruddforlengelsen reduseres til 50 % av den opprinnelige verdien. Utover denne terskelen kan selv mindre bøying av kabelen føre til sprekker og svikt. Internasjonale standarder bruker ofte dette kriteriet for polyolefiner, inkludert tverrbundne polyolefiner, for å vurdere materialytelse.
Arrhenius-modell for kabellevetidsprog
Forholdet mellom temperatur og kabelens levetid beskrives ofte ved hjelp av Arrhenius-ligningen. Denne matematiske modellen uttrykker hastigheten på en kjemisk reaksjon som:
K = D e(-Ea/RT)
Hvor:
K: Spesifikk reaksjonshastighet
D: Konstant
Ea: Aktiveringsenergi
R: Boltzmanns gasskonstant (8,617 x 10⁻⁶ eV/K)
T: Absolutt temperatur i Kelvin (273+ temperatur i °C)
Omorganisert algebraisk kan ligningen uttrykkes lineært: y = mx+b
Fra denne ligningen kan aktiveringsenergien (Ea) utledes ved hjelp av grafiske data, noe som muliggjør presise forutsigelser av kabelens levetid under ulike forhold.
Akselererte aldringstester
For å bestemme levetiden til PEX-isolerte kabler, bør testprøvene utsettes for akselererte aldringsforsøk ved minst tre (helst fire) forskjellige temperaturer. Disse temperaturene må spenne over et tilstrekkelig område til å etablere et lineært forhold mellom tid til svikt og temperatur. Det er verdt å merke seg at den laveste eksponeringstemperaturen bør resultere i en gjennomsnittlig tid til sluttpunkt på minst 5000 timer for å sikre gyldigheten av testdataene.
Ved å bruke denne grundige tilnærmingen og velge høytytende antioksidanter, kan driftssikkerheten og levetiden til PEX-isolerte kabler forbedres betydelig.
Publisert: 23. januar 2025