إطالة عمر كابلات XLPE باستخدام مضادات الأكسدة

دور مضادات الأكسدة في تحسين عمر الكابلات المعزولة بالبولي إيثيلين المتشابك (XLPE)

البولي إيثيلين المتشابك (XLPE)يُعدّ مادة عازلة أساسية تُستخدم في كابلات الجهد المتوسط ​​والعالي. وتواجه هذه الكابلات، طوال فترة تشغيلها، تحديات متنوعة، تشمل الظروف المناخية المتغيرة، وتقلبات درجات الحرارة، والإجهاد الميكانيكي، والتفاعلات الكيميائية. وتؤثر هذه العوامل مجتمعةً على متانة الكابلات وعمرها الافتراضي.

أهمية مضادات الأكسدة في أنظمة البولي إيثيلين المتشابك

لضمان عمر خدمة أطول للكابلات المعزولة بمادة البولي إيثيلين المتشابك (XLPE)، يُعد اختيار مضاد الأكسدة المناسب لنظام البولي إيثيلين أمرًا بالغ الأهمية. تلعب مضادات الأكسدة دورًا محوريًا في حماية البولي إيثيلين من التلف التأكسدي. فمن خلال تفاعلها السريع مع الجذور الحرة المتولدة داخل المادة، تُشكّل مضادات الأكسدة مركبات أكثر استقرارًا، مثل الهيدروبروكسيدات. وهذا أمر بالغ الأهمية، لأن معظم عمليات الربط المتشابك لمادة XLPE تعتمد على البيروكسيدات.

عملية تحلل البوليمرات

بمرور الوقت، تصبح معظم البوليمرات هشة تدريجيًا نتيجةً للتدهور المستمر. ويُعرَّف عمر البوليمرات الافتراضي عادةً بأنه النقطة التي ينخفض ​​عندها استطالتها عند الكسر إلى 50% من قيمتها الأصلية. بعد تجاوز هذه العتبة، حتى الانحناء الطفيف للكابل قد يؤدي إلى تشققه وانهياره. غالبًا ما تعتمد المعايير الدولية هذا المعيار للبولي أوليفينات، بما في ذلك البولي أوليفينات المتشابكة، لتقييم أداء المواد.

نموذج أرهينيوس للتنبؤ بعمر الكابلات

تُستخدم معادلة أرهينيوس عادةً لوصف العلاقة بين درجة الحرارة وعمر الكابل. ويعبّر هذا النموذج الرياضي عن معدل التفاعل الكيميائي كما يلي:

K= D e(-Ea/RT)

أين:

K: معدل التفاعل النوعي

د: ثابت

طاقة التنشيط (Ea)

R: ثابت غاز بولتزمان (8.617 × 10-5 إلكترون فولت/كلفن)

T: درجة الحرارة المطلقة بالكلفن (273+ درجة الحرارة بالدرجة المئوية)

بإعادة ترتيب المعادلة جبريًا، يمكن التعبير عنها بصيغة خطية: y = mx + b

ومن هذه المعادلة، يمكن اشتقاق طاقة التنشيط (Ea) باستخدام البيانات الرسومية، مما يتيح التنبؤات الدقيقة بعمر الكابل في ظل ظروف مختلفة.

اختبارات الشيخوخة المتسارعة

لتحديد العمر الافتراضي للكابلات المعزولة بمادة البولي إيثيلين المتشابك (XLPE)، يجب إخضاع عينات الاختبار لتجارب تقادم مُسرّع عند ثلاث درجات حرارة مختلفة على الأقل (ويُفضّل أربع). يجب أن تغطي درجات الحرارة هذه نطاقًا كافيًا لإثبات وجود علاقة خطية بين زمن التلف ودرجة الحرارة. والجدير بالذكر أن أدنى درجة حرارة للتعرض يجب أن تُؤدي إلى متوسط ​​زمن تلف لا يقل عن 5000 ساعة لضمان صحة بيانات الاختبار.

من خلال استخدام هذا النهج الصارم واختيار مضادات الأكسدة عالية الأداء، يمكن تحسين الموثوقية التشغيلية وطول عمر الكابلات المعزولة بـ XLPE بشكل كبير.