Millised tegurid mõjutavad isolatsiooni vananemist
Kaua kasutatud kaablid kaotavad aja jooksul oma isolatsioonikvaliteedi ehk teisisõnu nende isolatsioon vananeb. See on tingitud mitmest tegurist. Selle tulemusena on mõned juhtmestiku kohad paljastatud, mis on täis ohtlikke õnnetusi: juhuslikud lühised ja sädemed võivad põhjustada tulekahju või vähemalt inimeste elektrivigastusi.
Loomulikult on tänapäeval kasutatavad isolatsioonimaterjalid vastupidavamad kui varem kasutusel olnud, kuid mõnel pool pole elektrijuhtmestik juba ammu muutunud ja vananeva isolatsiooni probleem püsib. Vaatame isolatsiooni vananemist mõjutavaid tegureid.
Isolatsiooni vananemist mõõdetakse suhtelistes ühikutes. Vananemist võetakse ühikuna, mis vastab standarditega lubatud temperatuuril töötamisele. Praktilisteks arvutusteks kasutatakse isolatsiooni vananemisprotsessi hindamiseks sageli reeglit, mida tuntakse "kaheksa kraadi reeglina".
Kuigi see reegel on üldise vananemisseaduse erijuhtum, annab see reaalsusele hea lähenduse isolatsiooni jaoks tavaliselt lubatud temperatuurivahemikus. Kõrgematel temperatuuridel põhjustab see veidi liialdatud vananemisandmeid, kuid on suhteliste hinnangute jaoks kasulik.
Kaheksaetapilise reegli tähendus taandub asjaolule, et temperatuuri tõus iga 8 ° C kohta põhjustab isolatsiooni kiirendatud kulumist (vananemist) kaks korda. See tähendab, et kui näiteks ülekoormuse ajal isolatsiooniga juhtmete südamike temperatuur tõuseb normides aktsepteeritud 40 °C asemel 48 ° C, kulub nende isolatsioon 2 korda kiiremini ja temperatuuril 56 ° C. ° C - 4 korda kiirem.
Peamised isolatsiooni vananemise tegurid on järgmised. Tööpinge või harvaesinev ülepinge võib mõnikord põhjustada isolatsioonis osalisi tühjendeid, mille tulemuseks on nn. Isolatsiooni elektriline vananemine.
Sellele järgneb vananemine kuumuse ja oksüdatsiooni tõttu. Lõpuks on niiskusisolatsioon ka üsna tugev vananemisfaktor, mida ei tohiks tähelepanuta jätta.
Täiendavad (vähem olulised) vananemistegurid on: staatilise või vibratsioonilise iseloomuga mehaanilised koormused ning elektrolüütiliste reaktsioonide produktide ja orgaaniliste hapete keemiliselt hävitav toime.
Isolatsiooni elektriline vananemine — mikropragude järkjärguline kogunemine tühjenemisest
Osalised tühjendused põhjustavad enamiku isolatsioonitüüpide järkjärgulist hävimist: iga tühjenemisega kulutatakse ainult osa selle energiast materjali molekulaarsete sidemete pöördumatuks hävitamiseks, mille tulemusena hävimine toimub aeglaselt, kuid kindlalt.See näeb välja nagu isolatsioonis mikropraod.
Hävitusaste ja selle ulatus on erinevate materjalide puhul erinev. Orgaanilised dielektrikud eraldavad osalahenduse toimel juhtivaid süsinikuühendeid, aga ka gaase: vesinikku, metaani, süsinikdioksiidi, atsetüleeni jne. Tahkete dielektrikute molekulaarsete sidemete katkemisel tekivad radikaalid.
Õlitõke ja paber-õliisolatsioon muudab elektrilisi ja füüsikalis-keemilisi omadusi igas selle komponendis: elektripapp, mineraalõli ja paberi vananemine, immutuskompositsioon hävib, juhtivus lõpuks suureneb, kahjulikuks hävitamiseks on soodsad tingimused. loodud .
Mis puudutab õli ennast, siis tugevate elektriväljade mõjul omandavad selles olevad elektronid piisavalt energiat süsiniku molekulide hävitamiseks, mille tulemusena eraldub vesinik. See protsess on eriti väljendunud kõrgepingeliinide isoleerimisel ning eri tüüpi isolatsioone iseloomustab omaette hävimise intensiivsus (mis sõltub isolatsiooni koostisest).
Siinkohal tasub tähele panna, et isolatsiooni lagunemine koos mõra tekkimisega ei teki ülepinge tõttu kohe mitte igal hetkel. See protsess on aeglane: mikropraod kogunevad iga kord, kui tekib uus tõus, ja alles lõpus näeb see välja nagu pragudest kahjustatud isolatsioon.
Termiline vananemine - keemilised reaktsioonid, mis halvendavad isolatsiooni omadusi
On selge, et tavatingimustes temperatuuril 25 ° C käituvad kõik isolatsioonimaterjalid normaalselt, need on toatemperatuuril inertsed.Kaablite kaudu voolav vool soojendab aga isolatsiooni temperatuurini 130 °C ja veelgi kõrgemale. Sellistes tingimustes toimuvad isolatsioonimaterjalis aeglaselt keemilised reaktsioonid, mis halvendavad järk-järgult selle omadusi.
Dielektrikud on algselt jäigad – muutuvad aja jooksul rabedaks ning igasugune märkimisväärne mehaaniline pinge kaablile põhjustab pragusid ja sellise isolatsiooni hävimise. Vedelad dielektrikud aurustuvad järk-järgult, muutudes osaliselt gaasiks, mille tõttu sellise isolatsiooni dielektriline tugevus aja jooksul väheneb. See on ka soojuse mõjul vananeva isolatsiooni võrgustik.
Niiskus kui vananemisfaktor – oksüdatsioon, mis soodustab leket
Pole üllatav, et kaabli isolatsioonile võib sattuda niiskust, olgu selleks siis termooksüdatiivsete protsesside tulemusena tekkinud kondensaat või lihtsalt väliskeskkonna vesi, samad hooajalised sademed.
Isolatsioonitakistus väheneb niiskuse toimel, kuna vabad ioonid hakkavad lekkevoolu suurendama. Dielektrilised kaod suurenevad, mis viib lõpuks täieliku rikkeni. Kuid isegi kui kahjustusi ei teki, soodustab niiskus isolatsiooni ülekuumenemist ja termiline vananemine ei viibi edasi.
Seetõttu on nii oluline, et isolatsioon jääks alati kuiv ning suurtes tööstustes jälgitakse selle sättega seoses pidevalt isolatsiooni niiskusesisaldust ja võetakse meetmeid selle vananemisteguri vähendamiseks.
Vaata ka:
Isolatsiooni kvaliteedinäitajad — takistus, neeldumistegur, polarisatsiooniindeks ja teised
Mis määrab elektrimootorite kasutusea
Elektriseadmete tulekahjude põhjused
Kaablite ja juhtmete kuuma- ja tulekindlus, mittepõlev isolatsioon
Kuidas toimub kaabli isolatsioonikatse õigesti?