Welke factoren beïnvloeden de veroudering van isolatie
Lang gebruikte kabels verliezen na verloop van tijd hun isolatiekwaliteit, met andere woorden, hun isolatie veroudert. Dit komt door een aantal factoren. Als gevolg hiervan komen sommige plaatsen van de bedrading bloot te liggen, wat gepaard gaat met gevaarlijke ongelukken: toevallige kortsluitingen en vonken kunnen leiden tot brand of op zijn minst elektrisch letsel bij mensen.
Natuurlijk zijn de isolatiematerialen die tegenwoordig worden gebruikt duurzamer dan de materialen die eerder werden gebruikt, maar op sommige plaatsen is de elektrische bedrading lange tijd niet veranderd en blijft het probleem van verouderde isolatie bestaan. Laten we eens kijken naar de factoren die de veroudering van isolatie beïnvloeden.
Isolatieveroudering wordt gemeten in relatieve eenheden. Veroudering wordt beschouwd als een eenheid die overeenkomt met de werking bij de temperatuur die door de normen is toegestaan. Voor praktische berekeningen wordt vaak een regel gebruikt die bekend staat als de "regel van acht graden" om het verouderingsproces van isolatie in te schatten.
Deze regel, hoewel slechts een speciaal geval van de algemene verouderingswet, geeft een goede benadering van de werkelijkheid in het temperatuurbereik dat normaliter is toegestaan voor isolatie. Bij hogere temperaturen resulteert dit in enigszins overdreven verouderingsgegevens, maar het blijft nuttig voor relatieve schattingen.
De betekenis van de achtstappenregel komt erop neer dat een temperatuurstijging voor elke 8°C twee keer leidt tot versnelde slijtage (veroudering) van de isolatie. Dit betekent dat als bijvoorbeeld de kernen van draden met isolatie tijdens overbelasting een temperatuurstijging van 48 ° C zullen hebben in plaats van 40 ° C geaccepteerd in de normen, hun isolatie 2 keer sneller zal verslijten en bij een temperatuur van 56 ° C — 4 keer sneller.
De belangrijkste factoren voor de veroudering van de isolatie zijn de volgende. Bedrijfsspanning of zeldzame overspanning kan soms gedeeltelijke ontladingen in de isolatie veroorzaken, resulterend in zogenaamde. Elektrische veroudering van isolatie.
Dit wordt gevolgd door veroudering als gevolg van blootstelling aan hitte en oxidatie. Tot slot is vochtisolatie ook een behoorlijk sterke verouderingsfactor die niet over het hoofd mag worden gezien.
Bijkomende (minder belangrijke) verouderingsfactoren zijn: mechanische belastingen van statische of vibrerende aard en chemisch vernietigende werking van producten van elektrolytische reacties en organische zuren.
Elektrische veroudering van isolatie - geleidelijke opeenhoping van microscheuren door ontladingen
Gedeeltelijke ontladingen leiden tot de geleidelijke vernietiging van de meeste soorten isolatie: bij elke ontlading wordt slechts een deel van zijn energie besteed aan de onomkeerbare vernietiging van de moleculaire bindingen van het materiaal, waardoor de vernietiging langzaam maar zeker plaatsvindt.Het lijkt op microscheurtjes in de isolatie.
De mate van vernietiging en de schaal ervan zijn verschillend voor verschillende materialen. Organische diëlektrica geven onder invloed van gedeeltelijke ontladingen geleidende koolstofverbindingen vrij, evenals gassen: waterstof, methaan, kooldioxide, acetyleen, enz. Wanneer de moleculaire bindingen van vaste diëlektrica worden verbroken, worden radicalen gevormd.
Oliebarrière en papierolie-isolatie veranderen de elektrische eigenschappen en fysisch-chemische eigenschappen in elk van zijn componenten: elektrisch karton, minerale olie en papierveroudering, de impregnerende samenstelling wordt vernietigd, de geleidbaarheid neemt uiteindelijk toe, gunstige omstandigheden voor schadelijke vernietiging zijn gemaakt.
Wat betreft de olie zelf, onder sterke elektrische velden krijgen de elektronen daarin voldoende energie om de koolstofmoleculen te vernietigen, waardoor waterstof vrijkomt. Dit proces komt vooral tot uiting bij de isolatie van hoogspanningslijnen, en verschillende soorten isolatie worden gekenmerkt door hun eigen vernietigingsintensiteit (die afhangt van de samenstelling van de isolatie).
Het is vermeldenswaard dat het doorbreken van de isolatie met de vorming van een scheur op geen enkel moment onmiddellijk optreedt als gevolg van overspanning. Dit proces is traag: microscheuren stapelen zich op elke keer dat er een nieuwe stroomstoot optreedt, en pas aan het einde lijkt het alsof isolatie beschadigd is door scheuren.
Thermische veroudering — chemische reacties die de eigenschappen van isolatie aantasten
Het is duidelijk dat onder normale omstandigheden bij 25 ° C alle isolatiematerialen zich normaal gedragen, ze zijn inert bij kamertemperatuur.De stroom die door de kabels vloeit, verwarmt de isolatie echter tot 130°C en zelfs hoger. Onder dergelijke omstandigheden treden langzaam chemische reacties op in het isolatiemateriaal, waardoor de eigenschappen geleidelijk verslechteren.
Diëlektrica zijn in eerste instantie onbuigzaam — ze worden na verloop van tijd broos, en elke significante mechanische spanning op de kabel zal scheuren en vernietiging van dergelijke isolatie veroorzaken. Vloeibare diëlektrica verdampen geleidelijk en veranderen gedeeltelijk in een gas, waardoor de diëlektrische sterkte van dergelijke isolatie in de loop van de tijd afneemt. Het is ook een netwerk van verouderde isolatie tegen de werking van warmte.
Vocht als verouderingsfactor: oxidatie die lekkage bevordert
Het is niet verwonderlijk dat er vocht op de isolatie van de kabel kan komen, of het nu condensatie is die wordt gevormd als gevolg van thermo-oxidatieve processen of gewoon water uit de externe omgeving, dezelfde seizoensneerslag.
Isolatieweerstand wordt verminderd door de werking van vocht wanneer de vrije ionen de lekstroom beginnen te verhogen. Diëlektrische verliezen nemen toe, wat uiteindelijk leidt tot totale storing. Maar ook als er geen schade optreedt, draagt vocht toch bij aan oververhitting van de isolatie en wordt thermische veroudering niet vertraagd.
Daarom is het zo belangrijk dat de isolatie altijd droog blijft en in grote industrieën wordt in verband met deze voorziening het vochtgehalte van de isolatie continu gecontroleerd en worden maatregelen genomen om deze verouderingsfactor tot een minimum te beperken.
Zie ook:
Isolatiekwaliteitsindicatoren - weerstand, absorptiecoëfficiënt, polarisatie-index en andere
Wat bepaalt de levensduur van elektromotoren
Oorzaken van branden in elektrische apparaten
Hittebestendigheid en brandwerendheid van kabels en draden, onbrandbare isolatie
Hoe wordt de kabelisolatietest correct uitgevoerd?