Aké faktory ovplyvňujú starnutie izolácie

Dlho používané káble strácajú časom svoju izolačnú kvalitu, inými slovami, ich izolácia starne. Je to spôsobené viacerými faktormi. V dôsledku toho sú niektoré miesta elektroinštalácie odkryté, čo je plné nebezpečných nehôd: náhodné skraty a iskry môžu viesť k požiaru alebo prinajmenšom k úrazu osôb elektrickým prúdom.

Samozrejme, dnes používané izolačné materiály sú odolnejšie ako tie, ktoré sa používali skôr, ale na niektorých miestach sa elektrické rozvody dlho nezmenili a problém starnutia izolácie pretrváva. Pozrime sa na faktory, ktoré ovplyvňujú starnutie izolácie.

Starnutie izolácie sa meria v relatívnych jednotkách. Starnutie sa berie ako jednotka zodpovedajúca prevádzke pri teplote, ktorú povoľujú normy. Pre praktické výpočty sa na odhad procesu starnutia izolácie často používa pravidlo známe ako «pravidlo ôsmich stupňov».

Toto pravidlo, aj keď je to len špeciálny prípad všeobecného zákona o starnutí, poskytuje dobré priblíženie sa realite v teplotnom rozsahu bežne povolenom pre izoláciu. Pri vyšších teplotách to vedie k mierne prehnaným údajom o starnutí, ale zostáva to užitočné pre relatívne odhady.

Význam osemstupňového pravidla sa scvrkáva na skutočnosť, že zvýšenie teploty o každých 8 ° C vedie k zrýchlenému opotrebovaniu (starnutiu) izolácie dvakrát. To znamená, že ak napríklad jadrá vodičov s izoláciou počas preťaženia budú mať nárast teploty o 48 ° C namiesto 40 ° C prijatých v normách, potom sa ich izolácia opotrebuje 2-krát rýchlejšie a pri teplote 56 ° C. ° C — 4-krát rýchlejšie.

Hlavné faktory starnutia izolácie sú nasledujúce. Prevádzkové napätie alebo ojedinelé prepätie môže niekedy spôsobiť čiastočné výboje v izolácii, čo má za následok tzv. Elektrické starnutie izolácie.

Nasleduje starnutie v dôsledku pôsobenia tepla a oxidácie. Nakoniec, izolácia proti vlhkosti je tiež dosť silným faktorom starnutia, ktorý by sa nemal prehliadať.

Ďalšími (menej významnými) faktormi starnutia sú: mechanické zaťaženia statického alebo vibračného charakteru a chemicky deštruktívne pôsobenie produktov elektrolytických reakcií a organických kyselín.

Elektrické starnutie izolácie — postupné hromadenie mikrotrhlín z výbojov

Čiastočné výboje vedú k postupnej deštrukcii väčšiny typov izolácií: pri každom výboji sa len časť jej energie minie na nezvratnú deštrukciu molekulárnych väzieb materiálu, v dôsledku čoho k deštrukcii dochádza pomaly, ale isto.Vyzerá to ako mikrotrhlinky v izolácii.

Stupeň zničenia a jeho mierka sú pre rôzne materiály rôzne. Organické dielektriká pôsobením čiastočných výbojov uvoľňujú vodivé zlúčeniny uhlíka, ako aj plyny: vodík, metán, oxid uhličitý, acetylén atď. Pri prerušení molekulárnych väzieb pevných dielektrík vznikajú radikály.

Olejová bariéra a papierovo-olejová izolácia mení elektrické vlastnosti a fyzikálno-chemické vlastnosti každej zo svojich zložiek: elektrokartón, minerálny olej a starnutie papiera, impregnačná kompozícia sa ničí, vodivosť sa nakoniec zvyšuje, priaznivé podmienky pre škodlivé ničenie sú vytvorený .

Pokiaľ ide o samotný olej, pod silnými elektrickými poľami v ňom elektróny získavajú dostatok energie na zničenie molekúl uhlíka, v dôsledku čoho sa uvoľňuje vodík. Tento proces je obzvlášť výrazný pri izolácii vysokonapäťových vedení a rôzne typy izolácií sa vyznačujú vlastnou intenzitou deštrukcie (ktorá závisí od zloženia izolácie).

Tu stojí za zmienku, že rozpad izolácie s vytvorením trhliny nenastane okamžite kvôli prepätiu v každom okamihu. Tento proces je pomalý: mikrotrhliny sa hromadia zakaždým, keď dôjde k novému prepätiu, a až na konci to vyzerá ako izolácia poškodená prasklinami.

Tepelné starnutie — chemické reakcie, ktoré zhoršujú vlastnosti izolácie

Je jasné, že za normálnych podmienok pri 25°C sa všetky izolačné materiály správajú normálne, pri izbovej teplote sú inertné.Prúd pretekajúci cez káble však zohreje izoláciu až na 130 °C a ešte viac. Za takýchto okolností v izolačnom materiáli pomaly dochádza k chemickým reakciám, ktoré postupne zhoršujú jeho vlastnosti.

Dielektriká sú spočiatku tuhé — časom sa stávajú krehkými a akékoľvek výrazné mechanické namáhanie kábla spôsobí praskliny a zničenie takejto izolácie. Kvapalné dielektriká sa postupne odparujú a čiastočne sa menia na plyn, vďaka čomu sa dielektrická pevnosť takejto izolácie v priebehu času znižuje. Je to tiež sieť starnúcej izolácie z pôsobenia tepla.

Vlhkosť ako faktor starnutia – oxidácia, ktorá podporuje presakovanie

Nie je prekvapujúce, že na izoláciu kábla sa môže dostať vlhkosť, či už ide o kondenzáciu vznikajúcu v dôsledku termooxidačných procesov alebo jednoducho o vodu z vonkajšieho prostredia, rovnaké sezónne zrážky.

Izolačný odpor sa znižuje pôsobením vlhkosti, pretože voľné ióny začnú zvyšovať zvodový prúd. Dielektrické straty sa zvyšujú, čo nakoniec vedie k úplnému rozpadu. Ale aj keď nedôjde k poškodeniu, vlhkosť stále prispieva k prehrievaniu izolácie a tepelné starnutie sa neodkladá.

Preto je také dôležité, aby izolácia zostala vždy suchá a vo veľkých priemyselných odvetviach sa v súvislosti s týmto ustanovením neustále monitoruje vlhkosť izolácie a prijímajú sa opatrenia na zníženie tohto faktora starnutia na minimum.

Pozri tiež:

Indikátory kvality izolácie — odpor, koeficient absorpcie, index polarizácie a iné

Čo určuje životnosť elektromotorov

Príčiny požiarov v elektrických zariadeniach

Tepelná odolnosť a požiarna odolnosť káblov a vodičov, nehorľavá izolácia

Ako sa správne vykonáva skúška izolácie kábla?