Ce factori afectează îmbătrânirea izolației
Cablurile folosite îndelung își pierd calitatea izolației în timp, cu alte cuvinte, îmbătrânește izolația. Acest lucru se datorează unui număr de factori. Ca urmare, unele locuri ale cablajului sunt expuse, ceea ce este plin de accidente periculoase: scurtcircuitele accidentale și scânteile pot duce la incendiu sau cel puțin răni electrice ale oamenilor.
Desigur, materialele de izolație folosite astăzi sunt mai durabile decât cele utilizate anterior, dar în unele locuri cablajul electric nu s-a schimbat de mult timp și rămâne problema izolației învechite. Să ne uităm la factorii care afectează îmbătrânirea izolației.
Îmbătrânirea izolației se măsoară în unități relative. Îmbătrânirea este luată ca unitate corespunzătoare funcționării la temperatura admisă de standarde. Pentru calcule practice, o regulă cunoscută sub numele de „regula celor opt grade” este adesea folosită pentru a estima procesul de îmbătrânire a izolației.
Această regulă, deși este doar un caz special al legii generale a îmbătrânirii, oferă o bună aproximare a realității în domeniul de temperatură permis în mod normal pentru izolație. La temperaturi mai ridicate, acest lucru duce la date de îmbătrânire ușor exagerate, dar rămâne util pentru estimări relative.
Semnificația regulii în opt pași se rezumă la faptul că o creștere a temperaturii la fiecare 8 ° C duce la o uzură accelerată (îmbătrânire) a izolației de două ori. Aceasta înseamnă că, dacă, de exemplu, miezurile de fire cu izolație în timpul suprasarcinii vor avea o creștere a temperaturii de 48 ° C în loc de 40 ° C acceptate în norme, atunci izolația lor se va uza de 2 ori mai repede și la o temperatură de 56 °C. ° C — de 4 ori mai rapid.
Principalii factori de îmbătrânire a izolației sunt următorii. Tensiunea de funcționare sau supratensiunea rară poate provoca uneori descărcări parțiale în izolație, rezultând așa-numitele. Îmbătrânirea electrică a izolației.
Aceasta este urmată de îmbătrânire din cauza expunerii la căldură și oxidare. În cele din urmă, izolarea la umiditate este, de asemenea, un factor de îmbătrânire destul de puternic, care nu trebuie trecut cu vederea.
Factorii de îmbătrânire suplimentari (mai puțin semnificativi) sunt: sarcinile mecanice de natură statică sau vibrațională și efectul distructiv chimic al produselor reacțiilor electrolitice și acizilor organici.
Îmbătrânirea electrică a izolației — acumularea treptată a microfisurilor din descărcări
Descărcările parțiale duc la distrugerea treptată a majorității tipurilor de izolație: cu fiecare descărcare, doar o parte din energia sa este cheltuită pentru distrugerea ireversibilă a legăturilor moleculare ale materialului, în urma căreia distrugerea are loc lent, dar sigur.Arată ca microfisuri în izolație.
Gradul de distrugere și scara acestuia sunt diferite pentru diferite materiale. Dielectricii organici, sub acțiunea descărcărilor parțiale, eliberează compuși conductori de carbon, precum și gaze: hidrogen, metan, dioxid de carbon, acetilenă etc. Când legăturile moleculare ale dielectricilor solizi sunt rupte, se formează radicali.
Izolarea cu barieră de ulei și hârtie-ulei modifică caracteristicile electrice și proprietățile fizico-chimice ale fiecăreia dintre componentele sale: carton electric, ulei mineral și îmbătrânirea hârtiei, compoziția de impregnare este distrusă, conductivitatea crește în cele din urmă, condițiile favorabile pentru distrugerea dăunătoare sunt creat .
În ceea ce privește uleiul în sine, sub câmpuri electrice puternice, electronii din el dobândesc suficientă energie pentru a distruge moleculele de carbon, în urma cărora este eliberat hidrogen. Acest proces este deosebit de pronunțat în izolarea liniilor de înaltă tensiune, iar diferitele tipuri de izolație sunt caracterizate prin propria lor intensitate de distrugere (care depinde de compoziția izolației).
Este de remarcat aici că defalcarea izolației cu formarea unei fisuri nu are loc imediat din cauza supratensiunii în niciun moment. Acest proces este lent: microfisurile se acumulează de fiecare dată când apare o nouă supratensiune și abia la sfârșit arată ca o izolație deteriorată de fisuri.
Îmbătrânirea termică — reacții chimice care deteriorează proprietățile izolației
Este clar că în condiții normale la 25 ° C toate materialele izolatoare se comportă normal, sunt inerte la temperatura camerei.Cu toate acestea, curentul care trece prin cabluri încălzește izolația până la 130 ° C și chiar mai mult. În astfel de circumstanțe, reacțiile chimice apar încet în materialul izolator, deteriorându-și treptat proprietățile.
Dielectricii sunt inițial rigidi - devin fragili în timp și orice solicitare mecanică semnificativă asupra cablului va cauza fisuri și distrugerea unei astfel de izolații. Dielectricii lichizi se evaporă treptat, transformându-se parțial într-un gaz, datorită căruia rezistența dielectrică a unei astfel de izolații scade în timp. Este, de asemenea, o rețea de izolație de îmbătrânire din acțiunea căldurii.
Umiditatea ca factor de îmbătrânire — oxidare care favorizează scurgerea
Nu este surprinzător faptul că umezeala poate ajunge pe izolația cablului, fie că este vorba de condens format ca urmare a proceselor termo-oxidative sau pur și simplu de apă din mediul exterior, aceleași precipitații sezoniere.
Rezistența de izolație este redusă prin acțiunea umidității pe măsură ce ionii liberi încep să crească curentul de scurgere. Pierderile dielectrice cresc, ducând în cele din urmă la defectarea totală. Dar chiar dacă nu se produce nicio deteriorare, umiditatea contribuie în continuare la supraîncălzirea izolației, iar îmbătrânirea termică nu este întârziată.
De aceea este atât de important ca izolația să rămână întotdeauna uscată, iar în marile industrii, în legătură cu această prevedere, conținutul de umiditate al izolației este monitorizat în mod constant și se iau măsuri pentru reducerea la minimum a acestui factor de îmbătrânire.
Vezi si:
Ce determină durata de viață a motoarelor electrice
Cauzele incendiilor la aparatele electrice
Rezistenta la caldura si rezistenta la foc a cablurilor si firelor, izolatie incombustibila
Cum se efectuează corect testul de izolare a cablurilor?