Vilka faktorer påverkar åldrandet av isolering

Långtidsanvända kablar förlorar sin isoleringskvalitet med tiden, med andra ord åldras isoleringen. Detta beror på ett antal faktorer. Som ett resultat av detta exponeras vissa ställen av ledningarna, vilket är fyllt med farliga olyckor: oavsiktliga kortslutningar och gnistor kan leda till brand eller åtminstone elektriska skador på människor.

Naturligtvis är de isoleringsmaterial som används idag mer hållbara än de som användes tidigare, men på vissa ställen har elektriska ledningar inte förändrats på länge och problemet med åldrande isolering kvarstår. Låt oss titta på de faktorer som påverkar åldrandet av isolering.

Isoleringens åldrande mäts i relativa enheter. Åldring tas som en enhet som motsvarar drift vid den temperatur som standarderna tillåter. För praktiska beräkningar används ofta en regel känd som «regeln om åtta grader» för att uppskatta isoleringsprocessens åldring.

Denna regel, även om den bara är ett specialfall av den allmänna lagen om åldrande, ger en bra approximation till verkligheten i det temperaturintervall som normalt tillåts för isolering. Vid högre temperaturer resulterar detta i något överdrivna åldringsdata, men är fortfarande användbart för relativa uppskattningar.

Innebörden av åttastegsregeln kokar ner till det faktum att en ökning av temperaturen för varje 8 ° C leder till accelererat slitage (åldrande) av isoleringen två gånger. Detta innebär att om till exempel kärnorna i ledningar med isolering under överbelastning kommer att ha en temperaturökning på 48 ° C istället för 40 ° C som accepteras i normerna, kommer deras isolering att slitas ut 2 gånger snabbare och vid en temperatur på 56 °C — 4 gånger snabbare.

De viktigaste faktorerna för åldrandet av isoleringen är följande. Driftspänning eller sällsynt överspänning kan ibland orsaka partiella urladdningar i isoleringen, vilket resulterar i s.k. Elektrisk åldring av isolering.

Detta följs av åldrande på grund av exponering för värme och oxidation. Slutligen är fuktisolering också en ganska stark åldringsfaktor som inte bör förbises.

Ytterligare (mindre signifikanta) åldringsfaktorer är: mekaniska belastningar av statisk eller vibrationell natur och kemiskt destruktiv effekt av produkter från elektrolytiska reaktioner och organiska syror.

Elektrisk åldring av isolering — gradvis ackumulering av mikrosprickor från urladdningar

Partiella urladdningar leder till en gradvis förstörelse av de flesta typer av isolering: med varje urladdning spenderas endast en del av dess energi på irreversibel förstörelse av materialets molekylära bindningar, som ett resultat av vilket förstörelsen sker långsamt men säkert.Det ser ut som mikrosprickor i isoleringen.

Graden av förstörelse och dess skala är olika för olika material. Organiska dielektrika, under inverkan av partiella urladdningar, frigör ledande kolföreningar, såväl som gaser: väte, metan, koldioxid, acetylen, etc. När de molekylära bindningarna av fasta dielektrika bryts bildas radikaler.

Oljebarriär och pappers-oljeisolering förändrar de elektriska egenskaperna och de fysikalisk-kemiska egenskaperna i var och en av dess komponenter: elektrisk kartong, mineralolja och pappersåldring, impregneringskompositionen förstörs, ledningsförmågan ökar i slutändan, gynnsamma förhållanden för skadlig förstörelse är skapat.

När det gäller själva oljan, under starka elektriska fält förvärvar elektronerna i den tillräckligt med energi för att förstöra kolmolekylerna, som ett resultat av vilket väte frigörs. Denna process är särskilt uttalad vid isolering av högspänningsledningar, och olika typer av isolering kännetecknas av sin egen förstörelseintensitet (vilket beror på isoleringens sammansättning).

Det är värt att notera här att nedbrytningen av isoleringen med bildandet av en spricka inte inträffar omedelbart på grund av överspänning när som helst. Denna process är långsam: mikrosprickor ackumuleras varje gång en ny våg uppstår, och först i slutet ser det ut som isolering skadad av sprickor.

Termisk åldrande — kemiska reaktioner som försämrar isoleringsegenskaperna

Det är tydligt att under normala förhållanden vid 25 ° C uppför sig alla isoleringsmaterial normalt, de är inerta vid rumstemperatur.Men strömmen som flyter genom kablarna värmer isoleringen upp till 130 ° C och ännu högre. Under sådana omständigheter inträffar långsamt kemiska reaktioner i isoleringsmaterialet, vilket gradvis försämrar dess egenskaper.

Dielektrikum är initialt styva - de blir spröda med tiden, och varje betydande mekanisk påfrestning på kabeln kommer att orsaka sprickor och förstörelse av sådan isolering. Flytande dielektriska ämnen förångas gradvis och förvandlas delvis till en gas, på grund av vilket den dielektriska styrkan hos sådan isolering minskar över tiden. Det är också ett nätverk av åldrande isolering från inverkan av värme.

Fukt som åldrande faktor – oxidation som främjar läckage

Det är inte förvånande att fukt kan komma på kabelns isolering, oavsett om det är kondens som bildas som ett resultat av termooxidativa processer eller helt enkelt vatten från den yttre miljön, samma säsongsbetonade nederbörd.

Isolationsresistansen minskas av fuktens inverkan när de fria jonerna börjar öka läckströmmen. Dielektriska förluster ökar, vilket så småningom leder till totalt haveri. Men även om ingen skada uppstår bidrar fukt fortfarande till överhettning av isoleringen och termisk åldring fördröjs inte.

Det är därför det är så viktigt att isoleringen alltid förblir torr, och i stora industrier, i samband med denna bestämmelse, övervakas isoleringens fukthalt ständigt och åtgärder vidtas för att reducera denna åldringsfaktor till ett minimum.

Se även:

Isoleringskvalitetsindikatorer — motstånd, absorptionskoefficient, polarisationsindex och andra

Vad bestämmer livslängden för elmotorer

Orsaker till bränder i elektriska apparater

Värmebeständighet och brandbeständighet hos kablar och ledningar, obrännbar isolering

Hur utförs kabelisoleringstestet korrekt?