De rol van antioxidanten bij het verlengen van de levensduur van geïsoleerde kabels van cross-linked polyethyleen (XLPE)
Vernet polyethyleen (XLPE)is een primair isolatiemateriaal dat wordt gebruikt in midden- en hoogspanningskabels. Gedurende hun levensduur worden deze kabels blootgesteld aan diverse uitdagingen, waaronder wisselende klimatologische omstandigheden, temperatuurschommelingen, mechanische belasting en chemische interacties. Deze factoren samen beïnvloeden de duurzaamheid en levensduur van de kabels.
Het belang van antioxidanten in XLPE-systemen
Om een langere levensduur van XLPE-geïsoleerde kabels te garanderen, is de keuze van een geschikte antioxidant voor het polyethyleensysteem cruciaal. Antioxidanten spelen een cruciale rol bij de bescherming van polyethyleen tegen oxidatieve degradatie. Door snel te reageren met vrije radicalen die in het materiaal ontstaan, vormen antioxidanten stabielere verbindingen, zoals hydroperoxiden. Dit is met name van belang omdat de meeste crosslinkingprocessen voor XLPE op peroxide gebaseerd zijn.
Het afbraakproces van polymeren
Na verloop van tijd worden de meeste polymeren geleidelijk broos door voortdurende degradatie. Het einde van de levensduur van polymeren wordt doorgaans gedefinieerd als het punt waarop hun rek bij breuk afneemt tot 50% van de oorspronkelijke waarde. Boven deze drempelwaarde kan zelfs een kleine buiging van de kabel leiden tot scheuren en breuk. Internationale normen hanteren dit criterium vaak voor polyolefinen, waaronder vernet polyolefinen, om de materiaalprestaties te beoordelen.
Arrhenius-model voor het voorspellen van de levensduur van kabels
De relatie tussen temperatuur en de levensduur van kabels wordt doorgaans beschreven met de Arrhenius-vergelijking. Dit wiskundige model drukt de snelheid van een chemische reactie uit als:
K= D e(-Ea/RT)
Waar:
K: Specifieke reactiesnelheid
D: Constant
Ea: Activeringsenergie
R: Boltzmann-gasconstante (8,617 x 10-5 eV/K)
T: Absolute temperatuur in Kelvin (273+ Temp in °C)
Als we de vergelijking algebraïsch herschikken, kan deze worden uitgedrukt als een lineaire vorm: y = mx+b
Uit deze vergelijking kan de activeringsenergie (Ea) worden afgeleid met behulp van grafische gegevens, wat nauwkeurige voorspellingen mogelijk maakt over de levensduur van de kabel onder verschillende omstandigheden.
Versnelde verouderingstesten
Om de levensduur van XLPE-geïsoleerde kabels te bepalen, moeten testmonsters worden onderworpen aan versnelde verouderingsexperimenten bij minimaal drie (bij voorkeur vier) verschillende temperaturen. Deze temperaturen moeten een voldoende groot bereik hebben om een lineair verband te leggen tussen de tijd tot falen en de temperatuur. De laagste blootstellingstemperatuur moet met name resulteren in een gemiddelde tijd tot het eindpunt van ten minste 5000 uur om de validiteit van de testgegevens te garanderen.
Door deze rigoureuze aanpak toe te passen en hoogwaardige antioxidanten te selecteren, kunnen de operationele betrouwbaarheid en de levensduur van XLPE-geïsoleerde kabels aanzienlijk worden verbeterd.
Plaatsingstijd: 23-01-2025