Mitkä tekijät vaikuttavat eristeen ikääntymiseen
Pitkään käytetyt kaapelit menettävät eristyksensä ajan myötä, toisin sanoen eristyksensä vanhenevat. Tämä johtuu useista tekijöistä. Tämän seurauksena jotkut johdotuksen paikat paljastuvat, mikä on täynnä vaarallisia onnettomuuksia: tahattomat oikosulut ja kipinät voivat johtaa tulipaloon tai ainakin sähkövammoihin ihmisille.
Nykyään käytetyt eristemateriaalit ovat luonnollisesti kestävämpiä kuin aikaisemmin, mutta paikoin sähköjohdot eivät ole muuttuneet pitkään aikaan ja eristyksen ikääntymisongelma on edelleen olemassa. Katsotaanpa eristeen ikääntymiseen vaikuttavia tekijöitä.
Eristeen ikääntyminen mitataan suhteellisissa yksiköissä. Vanhentaminen otetaan standardien sallimassa lämpötilassa käyttöä vastaavana yksikkönä. Käytännön laskelmissa käytetään usein "kahdeksan asteen sääntönä" tunnettua sääntöä arvioimaan eristyksen ikääntymisprosessia.
Tämä sääntö, vaikkakin vain yleisen ikääntymislain erikoistapaus, antaa hyvän likimääräisen todellisuuden eristyksen normaalisti sallitulla lämpötila-alueella. Korkeammissa lämpötiloissa tämä johtaa hieman liioiteltuihin ikääntymistietoihin, mutta on edelleen hyödyllistä suhteellisissa arvioissa.
Kahdeksan vaiheen säännön merkitys tiivistyy siihen tosiasiaan, että lämpötilan nousu jokaista 8 °C:ta kohden johtaa eristeen nopeutettuun kulumiseen (vanhenemiseen) kahdesti. Tämä tarkoittaa, että jos esimerkiksi ylikuormituksen aikana eristettyjen johtojen ytimien lämpötila nousee 48 ° C normeissa hyväksytyn 40 ° C sijasta, niiden eristys kuluu 2 kertaa nopeammin ja lämpötilassa 56 ° C - 4 kertaa nopeampi.
Tärkeimmät eristeen ikääntymiseen vaikuttavat tekijät ovat seuraavat. Käyttöjännite tai harvinainen ylijännite voi joskus aiheuttaa eristykseen osittaisia purkauksia, jotka johtavat ns. Eristyksen sähköinen vanheneminen.
Tätä seuraa ikääntyminen, joka johtuu altistumisesta kuumuudelle ja hapettumiselle. Lopuksi kosteuseristys on myös melko vahva ikääntymistekijä, jota ei pidä unohtaa.
Muita (vähemmän merkittäviä) ikääntymistekijöitä ovat: staattiset tai värähtelevät mekaaniset kuormitukset ja elektrolyyttisten reaktioiden tuotteiden ja orgaanisten happojen kemiallisesti tuhoava vaikutus.
Eristyksen sähköinen vanheneminen — mikrohalkeamien asteittainen kerääntyminen purkauksista
Osittaiset purkaukset johtavat useimpien eristystyyppien asteittaiseen tuhoutumiseen: jokaisella purkauksella vain osa sen energiasta kuluu materiaalin molekyylisidosten peruuttamattomaan tuhoutumiseen, minkä seurauksena tuhoutuminen tapahtuu hitaasti mutta varmasti.Se näyttää mikrohalkeamiselta eristeessä.
Tuhoamisaste ja sen laajuus ovat erilaisia eri materiaaleille. Orgaaniset eristeet vapauttavat osittaispurkausten vaikutuksesta johtavia hiiliyhdisteitä sekä kaasuja: vetyä, metaania, hiilidioksidia, asetyleeniä jne. Kun kiinteiden eristeiden molekyylisidokset katkeavat, muodostuu radikaaleja.
Öljysulku ja paperiöljyeristys muuttavat sähköisiä ominaisuuksia ja fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia kaikissa komponenteissaan: sähköpahvi, mineraaliöljy ja paperin vanheneminen, kyllästyskoostumus tuhoutuu, johtavuus lopulta kasvaa, suotuisat olosuhteet haitalliselle tuhoutumiselle muodostuvat. luotu .
Mitä tulee itse öljyyn, voimakkaiden sähkökenttien alla sen sisältämät elektronit hankkivat tarpeeksi energiaa tuhotakseen hiilimolekyylit, minkä seurauksena vetyä vapautuu. Tämä prosessi on erityisen voimakas suurjännitelinjojen eristämisessä, ja eri tyyppisille eristyksille on ominaista oma tuhoutumisintensiteetti (joka riippuu eristeen koostumuksesta).
Tässä on syytä huomata, että eristeen rikkoutuminen halkeaman muodostumisen myötä ei tapahdu välittömästi ylijännitteen vuoksi milloin tahansa. Tämä prosessi on hidas: mikrohalkeamia kertyy joka kerta, kun uusi aalto ilmaantuu, ja vasta lopussa se näyttää halkeamien vahingoittamalta eristeeltä.
Terminen vanheneminen - kemialliset reaktiot, jotka heikentävät eristeen ominaisuuksia
On selvää, että normaaleissa olosuhteissa 25 °C:ssa kaikki eristysmateriaalit käyttäytyvät normaalisti, ne ovat inerttejä huoneenlämpötilassa.Kaapeleiden läpi kulkeva virta lämmittää kuitenkin eristyksen 130 °C:seen ja jopa korkeammalle. Tällaisissa olosuhteissa eristemateriaalissa tapahtuu hitaasti kemiallisia reaktioita, jotka huonontavat vähitellen sen ominaisuuksia.
Eristeet ovat aluksi jäykkiä - ne muuttuvat hauraiksi ajan myötä, ja mikä tahansa merkittävä mekaaninen rasitus kaapeliin aiheuttaa halkeamia ja tällaisen eristeen tuhoutumista. Nestemäiset dielektriset aineet haihtuvat vähitellen muuttuen osittain kaasuksi, minkä vuoksi tällaisen eristeen dielektrinen lujuus pienenee ajan myötä. Se on myös lämmön vaikutuksesta ikääntyvän eristyksen verkosto.
Kosteus ikääntyvänä tekijänä – hapettumista, joka edistää vuotoa
Ei ole yllättävää, että kosteutta voi päästä kaapelin eristykseen, olipa kyseessä termooksidatiivisten prosessien seurauksena muodostunut kondensaatio tai yksinkertaisesti vesi ulkoisesta ympäristöstä, sama kausiluonteinen sade.
Eristysvastus pienenee kosteuden vaikutuksesta, kun vapaat ionit alkavat lisätä vuotovirtaa. Dielektriset häviöt kasvavat, mikä lopulta johtaa täydelliseen hajoamiseen. Mutta vaikka vaurioita ei tapahtuisi, kosteus vaikuttaa silti eristeen ylikuumenemiseen, eikä lämpö vanheneminen viivästy.
Siksi on niin tärkeää, että eristys pysyy aina kuivana ja suurilla teollisuudenaloilla tämän säännöksen yhteydessä eristeen kosteuspitoisuutta seurataan jatkuvasti ja ryhdytään toimenpiteisiin tämän ikääntymistekijän minimoimiseksi.
Katso myös:
Eristyksen laatuindikaattorit - vastus, absorptiokerroin, polarisaatioindeksi ja muut
Mikä määrää sähkömoottoreiden käyttöiän
Tulipalon syyt sähkölaitteissa
Kaapeleiden ja johtojen lämmönkestävyys ja palonkestävyys, palamaton eristys
Kuinka kaapelin eristystesti suoritetaan oikein?