Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν τη γήρανση της μόνωσης

Τα μακροχρόνια καλώδια χάνουν την ποιότητα μόνωσής τους με την πάροδο του χρόνου, με άλλα λόγια, η ηλικία μόνωσής τους. Αυτό οφείλεται σε μια σειρά παραγόντων. Ως αποτέλεσμα, ορισμένα σημεία της καλωδίωσης είναι εκτεθειμένα, γεγονός που είναι γεμάτο με επικίνδυνα ατυχήματα: τυχαία βραχυκυκλώματα και σπινθήρες μπορεί να οδηγήσουν σε πυρκαγιά ή τουλάχιστον ηλεκτρικούς τραυματισμούς σε ανθρώπους.

Φυσικά, τα μονωτικά υλικά που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι πιο ανθεκτικά από αυτά που χρησιμοποιήθηκαν παλαιότερα, αλλά σε ορισμένα σημεία η ηλεκτρική καλωδίωση δεν έχει αλλάξει για πολύ καιρό και το πρόβλημα της γήρανσης της μόνωσης παραμένει. Ας δούμε τους παράγοντες που επηρεάζουν τη γήρανση της μόνωσης.

Η γήρανση της μόνωσης μετράται σε σχετικές μονάδες. Η γήρανση λαμβάνεται ως μονάδα που αντιστοιχεί στη λειτουργία στη θερμοκρασία που επιτρέπεται από τα πρότυπα. Για πρακτικούς υπολογισμούς, ένας κανόνας γνωστός ως «κανόνας των οκτώ μοιρών» χρησιμοποιείται συχνά για την εκτίμηση της διαδικασίας γήρανσης της μόνωσης.

Αυτός ο κανόνας, αν και είναι μόνο μια ειδική περίπτωση του γενικού νόμου της γήρανσης, δίνει μια καλή προσέγγιση στην πραγματικότητα στο εύρος θερμοκρασίας που συνήθως επιτρέπεται για μόνωση. Σε υψηλότερες θερμοκρασίες αυτό οδηγεί σε ελαφρώς υπερβολικά δεδομένα γήρανσης, αλλά παραμένει χρήσιμο για σχετικές εκτιμήσεις.

Η έννοια του κανόνα των οκτώ βημάτων συνοψίζεται στο γεγονός ότι μια αύξηση της θερμοκρασίας για κάθε 8 ° C οδηγεί σε επιταχυνόμενη φθορά (γήρανση) της μόνωσης δύο φορές. Αυτό σημαίνει ότι εάν, για παράδειγμα, οι πυρήνες των συρμάτων με μόνωση κατά την υπερφόρτωση θα έχουν αύξηση θερμοκρασίας 48 ° C αντί για 40 ° C που είναι αποδεκτή στους κανόνες, τότε η μόνωση τους θα φθαρεί 2 φορές πιο γρήγορα και σε θερμοκρασία 56 ° C — 4 φορές πιο γρήγορα.

Οι κύριοι παράγοντες για τη γήρανση της μόνωσης είναι οι εξής. Η τάση λειτουργίας ή η σπάνια υπέρταση μπορεί μερικές φορές να προκαλέσει μερικές εκκενώσεις στη μόνωση, με αποτέλεσμα τα λεγόμενα. Ηλεκτρική γήρανση της μόνωσης.

Ακολουθεί η γήρανση λόγω έκθεσης στη θερμότητα και την οξείδωση. Τέλος, η μόνωση υγρασίας είναι επίσης ένας αρκετά ισχυρός παράγοντας γήρανσης που δεν πρέπει να αγνοηθεί.

Πρόσθετοι (λιγότερο σημαντικοί) παράγοντες γήρανσης είναι: μηχανικά φορτία στατικής ή δονητικής φύσης και χημικά καταστροφική επίδραση προϊόντων ηλεκτρολυτικών αντιδράσεων και οργανικών οξέων.

Ηλεκτρική γήρανση της μόνωσης — σταδιακή συσσώρευση μικρορωγμών από εκκενώσεις

Οι μερικές εκκενώσεις οδηγούν στη σταδιακή καταστροφή των περισσότερων τύπων μόνωσης: με κάθε εκκένωση, μόνο μέρος της ενέργειάς της δαπανάται για μη αναστρέψιμη καταστροφή των μοριακών δεσμών του υλικού, με αποτέλεσμα η καταστροφή να συμβαίνει αργά αλλά σταθερά.Μοιάζει με μικρορωγμές στη μόνωση.

Ο βαθμός καταστροφής και η κλίμακα του διαφέρουν για διαφορετικά υλικά. Τα οργανικά διηλεκτρικά, υπό τη δράση μερικών εκκενώσεων, απελευθερώνουν αγώγιμες ενώσεις άνθρακα, καθώς και αέρια: υδρογόνο, μεθάνιο, διοξείδιο του άνθρακα, ακετυλένιο κ.λπ. Όταν σπάσουν οι μοριακοί δεσμοί των στερεών διηλεκτρικών, σχηματίζονται ρίζες.

Το φράγμα λαδιού και η μόνωση χαρτιού-ελαίου αλλάζουν τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά και τις φυσικοχημικές ιδιότητες σε καθένα από τα συστατικά του: ηλεκτρικό χαρτόνι, ορυκτέλαιο και γήρανση χαρτιού, η σύνθεση εμποτισμού καταστρέφεται, η αγωγιμότητα τελικά αυξάνεται, ευνοϊκές συνθήκες για επιβλαβή καταστροφή είναι δημιουργήθηκε .

Όσο για το ίδιο το λάδι, κάτω από ισχυρά ηλεκτρικά πεδία τα ηλεκτρόνια σε αυτό αποκτούν αρκετή ενέργεια για να καταστρέψουν τα μόρια του άνθρακα, με αποτέλεσμα να απελευθερώνεται υδρογόνο. Αυτή η διαδικασία είναι ιδιαίτερα έντονη στη μόνωση γραμμών υψηλής τάσης και οι διαφορετικοί τύποι μόνωσης χαρακτηρίζονται από τη δική τους ένταση καταστροφής (η οποία εξαρτάται από τη σύνθεση της μόνωσης).

Αξίζει να σημειωθεί εδώ ότι η διάσπαση της μόνωσης με το σχηματισμό ρωγμής δεν συμβαίνει άμεσα λόγω υπέρτασης σε καμία στιγμή. Αυτή η διαδικασία είναι αργή: μικρορωγμές συσσωρεύονται κάθε φορά που εμφανίζεται ένα νέο κύμα και μόνο στο τέλος μοιάζει με μόνωση που έχει καταστραφεί από ρωγμές.

Θερμική γήρανση — χημικές αντιδράσεις που επιδεινώνουν τις ιδιότητες της μόνωσης

Είναι σαφές ότι υπό κανονικές συνθήκες στους 25 ° C όλα τα μονωτικά υλικά συμπεριφέρονται κανονικά, είναι αδρανή σε θερμοκρασία δωματίου.Ωστόσο, το ρεύμα που διαρρέει τα καλώδια θερμαίνει τη μόνωση έως και 130 ° C και ακόμη υψηλότερα. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, χημικές αντιδράσεις συμβαίνουν αργά στο μονωτικό υλικό, υποβαθμίζοντας σταδιακά τις ιδιότητές του.

Τα διηλεκτρικά είναι αρχικά άκαμπτα — γίνονται εύθραυστα με την πάροδο του χρόνου και οποιαδήποτε σημαντική μηχανική καταπόνηση στο καλώδιο θα προκαλέσει ρωγμές και καταστροφή αυτής της μόνωσης. Τα υγρά διηλεκτρικά εξατμίζονται σταδιακά, μετατρέπονται εν μέρει σε αέριο, λόγω του οποίου η διηλεκτρική αντοχή μιας τέτοιας μόνωσης μειώνεται με την πάροδο του χρόνου. Είναι επίσης ένα δίκτυο μόνωσης γήρανσης από τη δράση της θερμότητας.

Η υγρασία ως παράγοντας γήρανσης—οξείδωση που προάγει τη διαρροή

Δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι η υγρασία μπορεί να εισέλθει στη μόνωση του καλωδίου, είτε πρόκειται για συμπύκνωση που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα θερμοοξειδωτικών διεργασιών είτε απλώς για νερό από το εξωτερικό περιβάλλον, την ίδια εποχιακή βροχόπτωση.

Η αντίσταση μόνωσης μειώνεται από τη δράση της υγρασίας καθώς τα ελεύθερα ιόντα αρχίζουν να αυξάνουν το ρεύμα διαρροής. Οι διηλεκτρικές απώλειες αυξάνονται, οδηγώντας τελικά σε ολική κατάρρευση. Αλλά ακόμα κι αν δεν συμβεί καμία ζημιά, η υγρασία εξακολουθεί να συμβάλλει στην υπερθέρμανση της μόνωσης και η θερμική γήρανση δεν καθυστερεί.

Γι' αυτό είναι τόσο σημαντικό η μόνωση να παραμένει πάντα στεγνή και σε μεγάλες βιομηχανίες, σε σχέση με αυτή τη διάταξη, παρακολουθείται συνεχώς η περιεκτικότητα σε υγρασία της μόνωσης και λαμβάνονται μέτρα για τη μείωση αυτού του παράγοντα γήρανσης στο ελάχιστο.

Δείτε επίσης:

Δείκτες ποιότητας μόνωσης — αντίσταση, συντελεστής απορρόφησης, δείκτης πόλωσης και άλλα

Τι καθορίζει τη διάρκεια ζωής των ηλεκτροκινητήρων

Αιτίες πυρκαγιών σε ηλεκτρικές συσκευές

Αντοχή στη θερμότητα και αντοχή στη φωτιά καλωδίων και συρμάτων, άκαυστη μόνωση

Πώς γίνεται σωστά η δοκιμή μόνωσης καλωδίου;