เพิ่มอายุการใช้งานสายเคเบิล XLPE ด้วยสารต้านอนุมูลอิสระ

บทบาทของสารต้านอนุมูลอิสระในการเพิ่มอายุการใช้งานของสายเคเบิลหุ้มฉนวนโพลีเอทิลีน (XLPE)

โพลีเอทิลีนเชื่อมโยงข้าม (XLPE)เป็นวัสดุฉนวนหลักที่ใช้ในสายเคเบิลขนาดกลางและแรงดันสูง ตลอดชีวิตการปฏิบัติงานสายเคเบิลเหล่านี้เผชิญกับความท้าทายที่หลากหลายรวมถึงสภาพภูมิอากาศที่แตกต่างกันความผันผวนของอุณหภูมิความเครียดเชิงกลและปฏิกิริยาทางเคมี ปัจจัยเหล่านี้มีอิทธิพลต่อความทนทานและอายุยืนของสายเคเบิล

ความสำคัญของสารต้านอนุมูลอิสระในระบบ XLPE

เพื่อให้แน่ใจว่าอายุการใช้งานที่ยืดเยื้อสำหรับสายเคเบิลหุ้มฉนวน XLPE การเลือกสารต้านอนุมูลอิสระที่เหมาะสมสำหรับระบบโพลีเอทิลีนเป็นสิ่งสำคัญ สารต้านอนุมูลอิสระมีบทบาทสำคัญในการป้องกันโพลีเอทิลีนจากการย่อยสลายออกซิเดชั่น ด้วยการทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วด้วยอนุมูลอิสระที่เกิดขึ้นภายในวัสดุสารต้านอนุมูลอิสระจะก่อตัวเป็นสารประกอบที่มีเสถียรภาพมากขึ้นเช่นไฮโดรเปอร์ออกไซด์ สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากกระบวนการเชื่อมโยงข้ามส่วนใหญ่สำหรับ XLPE นั้นใช้เปอร์ออกไซด์

กระบวนการย่อยสลายของโพลีเมอร์

เมื่อเวลาผ่านไปโพลีเมอร์ส่วนใหญ่ค่อยๆเปราะเนื่องจากการย่อยสลายอย่างต่อเนื่อง จุดสิ้นสุดของชีวิตสำหรับโพลีเมอร์มักจะถูกกำหนดให้เป็นจุดที่การยืดตัวของพวกเขาในช่วงพักลดลงถึง 50% ของค่าดั้งเดิม นอกเหนือจากเกณฑ์นี้แม้กระทั่งสายเคเบิลเล็กน้อยสามารถนำไปสู่การแตกและความล้มเหลว มาตรฐานสากลมักใช้เกณฑ์นี้สำหรับโพลีโอเลฟินรวมถึงโพลีโอเลฟินที่เชื่อมโยงข้ามเพื่อประเมินประสิทธิภาพของวัสดุ

แบบจำลอง Arrhenius สำหรับการทำนายอายุการใช้งานสายเคเบิล

ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและอายุการใช้งานของสายเคเบิลมักจะอธิบายโดยใช้สมการ Arrhenius แบบจำลองทางคณิตศาสตร์นี้เป็นการแสดงออกถึงอัตราของปฏิกิริยาเคมีเป็น:

k = d e (-ea/rt)

ที่ไหน:

K: อัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉพาะ

D: คงที่

EA: พลังงานกระตุ้น

R: ค่าคงที่ก๊าซ Boltzmann (8.617 x 10-5 eV/K)

T: อุณหภูมิสัมบูรณ์ในเคลวิน (273+ อุณหภูมิใน° C)

จัดเรียงพีชคณิตใหม่สมการสามารถแสดงเป็นรูปแบบเชิงเส้น: y = mx+b

จากสมการนี้พลังงานการเปิดใช้งาน (EA) สามารถได้มาโดยใช้ข้อมูลกราฟิกทำให้สามารถคาดการณ์อายุการใช้งานสายเคเบิลได้อย่างแม่นยำภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆ

การทดสอบความชรา

ในการกำหนดอายุการใช้งานของสายเคเบิลหุ้มฉนวน XLPE ตัวอย่างทดสอบควรอยู่ภายใต้การทดลองที่เพิ่มขึ้นอย่างน้อยสาม (โดยเฉพาะสี่) อุณหภูมิที่แตกต่างกัน อุณหภูมิเหล่านี้จะต้องครอบคลุมช่วงที่เพียงพอในการสร้างความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างเวลาถึงความล้มเหลวและอุณหภูมิ โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุณหภูมิการเปิดรับแสงต่ำสุดควรส่งผลให้เวลาเฉลี่ยถึงจุดสิ้นสุดอย่างน้อย 5,000 ชั่วโมงเพื่อให้แน่ใจว่ามีความถูกต้องของข้อมูลการทดสอบ

ด้วยการใช้วิธีการที่เข้มงวดนี้และการเลือกสารต้านอนุมูลอิสระประสิทธิภาพสูงความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงานและอายุการใช้งานที่ยาวนานของสายเคเบิลหุ้มฉนวน XLPE สามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมีนัยสำคัญ