ยืดอายุการใช้งานของสายเคเบิล XLPE ด้วยสารต้านอนุมูลอิสระ

บทบาทของสารต้านอนุมูลอิสระในการเพิ่มอายุการใช้งานของสายเคเบิลหุ้มฉนวนโพลีเอทิลีนแบบเชื่อมขวาง (XLPE)

โพลีเอทิลีนเชื่อมขวาง (XLPE)เป็นวัสดุฉนวนหลักที่ใช้ในสายไฟแรงดันปานกลางและสูง สายไฟเหล่านี้ต้องเผชิญกับความท้าทายต่างๆ ตลอดอายุการใช้งาน รวมถึงสภาพภูมิอากาศที่แตกต่างกัน ความผันผวนของอุณหภูมิ ความเครียดทางกล และปฏิกิริยาทางเคมี ปัจจัยเหล่านี้ร่วมกันส่งผลต่อความทนทานและอายุการใช้งานของสายไฟ

ความสำคัญของสารต้านอนุมูลอิสระในระบบ XLPE

เพื่อให้แน่ใจว่าสายเคเบิลหุ้มฉนวน XLPE จะมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น การเลือกสารต้านอนุมูลอิสระที่เหมาะสมสำหรับระบบโพลีเอทิลีนจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง สารต้านอนุมูลอิสระมีบทบาทสำคัญในการปกป้องโพลีเอทิลีนจากการเสื่อมสภาพเนื่องจากออกซิเดชัน โดยทำปฏิกิริยากับอนุมูลอิสระที่เกิดขึ้นภายในวัสดุอย่างรวดเร็ว สารต้านอนุมูลอิสระจะสร้างสารประกอบที่เสถียรยิ่งขึ้น เช่น ไฮโดรเปอร์ออกไซด์ ซึ่งมีความสำคัญเป็นพิเศษ เนื่องจากกระบวนการเชื่อมขวางส่วนใหญ่ของ XLPE นั้นมีพื้นฐานมาจากเปอร์ออกไซด์

กระบวนการย่อยสลายของพอลิเมอร์

เมื่อเวลาผ่านไป พอลิเมอร์ส่วนใหญ่จะเปราะบางลงเรื่อยๆ เนื่องมาจากการเสื่อมสภาพอย่างต่อเนื่อง โดยทั่วไปแล้ว อายุการใช้งานของพอลิเมอร์จะถูกกำหนดเป็นจุดที่การยืดตัวเมื่อขาดลดลงเหลือ 50% ของค่าเดิม หากเกินเกณฑ์นี้ สายเคเบิลที่โค้งงอเพียงเล็กน้อยก็อาจแตกร้าวและเสียหายได้ มาตรฐานสากลมักใช้เกณฑ์นี้สำหรับโพลีโอเลฟิน รวมถึงโพลีโอเลฟินแบบเชื่อมขวาง เพื่อประเมินประสิทธิภาพของวัสดุ

แบบจำลอง Arrhenius สำหรับการคาดการณ์อายุการใช้งานของสายเคเบิล

ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและอายุการใช้งานของสายเคเบิลมักอธิบายโดยใช้สมการของอาร์เรเนียส แบบจำลองทางคณิตศาสตร์นี้แสดงอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีดังนี้:

K= D e(-อีเอ/RT)

ที่ไหน:

K: อัตราการตอบสนองจำเพาะ

D: คงที่

Ea: พลังงานกระตุ้น

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

T: อุณหภูมิสัมบูรณ์เป็นเคลวิน (273+ อุณหภูมิเป็น°C)

เมื่อจัดเรียงใหม่ทางพีชคณิต สมการสามารถแสดงเป็นรูปแบบเชิงเส้นได้ดังนี้: y = mx+b

จากสมการนี้ เราสามารถหาพลังงานกระตุ้น (Ea) ได้โดยใช้ข้อมูลกราฟิก ช่วยให้คาดเดาอายุการใช้งานของสายเคเบิลภายใต้เงื่อนไขต่างๆ ได้อย่างแม่นยำ

การทดสอบเร่งความแก่

ในการพิจารณาอายุการใช้งานของสายเคเบิลหุ้มฉนวน XLPE ตัวอย่างทดสอบควรได้รับการทดสอบเร่งอายุที่อุณหภูมิที่แตกต่างกันอย่างน้อย 3 ครั้ง (ควรเป็น 4 ครั้ง) อุณหภูมิเหล่านี้ต้องอยู่ในช่วงที่เพียงพอเพื่อสร้างความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างเวลาที่เกิดความล้มเหลวและอุณหภูมิ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อุณหภูมิที่สัมผัสได้ต่ำที่สุดควรส่งผลให้เวลาเฉลี่ยจนถึงจุดสิ้นสุดอย่างน้อย 5,000 ชั่วโมง เพื่อให้แน่ใจถึงความถูกต้องของข้อมูลการทดสอบ

การใช้แนวทางอันเข้มงวดนี้และการคัดสรรสารต้านอนุมูลอิสระที่มีประสิทธิภาพสูง สามารถเพิ่มความน่าเชื่อถือในการใช้งานและอายุการใช้งานของสายเคเบิลที่หุ้มฉนวน XLPE ได้อย่างมีนัยสำคัญ