دور مضادات الأكسدة في إطالة عمر الكابلات المعزولة بالبولي إيثيلين المتشابك (XLPE)
البولي إيثيلين المتشابك (XLPE)مادة عازلة أساسية تُستخدم في كابلات الجهد المتوسط والعالي. تواجه هذه الكابلات، طوال عمرها التشغيلي، تحديات متنوعة، تشمل الظروف المناخية المتغيرة، وتقلبات درجات الحرارة، والإجهاد الميكانيكي، والتفاعلات الكيميائية. تؤثر هذه العوامل مجتمعةً على متانة الكابلات وطول عمرها.
أهمية مضادات الأكسدة في أنظمة XLPE
لضمان عمر خدمة أطول للكابلات المعزولة بـ XLPE، يُعد اختيار مضاد أكسدة مناسب لنظام البولي إيثيلين أمرًا بالغ الأهمية. تلعب مضادات الأكسدة دورًا محوريًا في حماية البولي إيثيلين من التحلل التأكسدي. من خلال تفاعلها السريع مع الجذور الحرة المتولدة داخل المادة، تُكوّن مضادات الأكسدة مركبات أكثر استقرارًا، مثل الهيدروبيروكسيدات. وهذا أمر بالغ الأهمية لأن معظم عمليات الربط المتشابك لـ XLPE تعتمد على البيروكسيد.
عملية تحلل البوليمرات
بمرور الوقت، تصبح معظم البوليمرات هشة تدريجيًا بسبب التدهور المستمر. يُعرّف عمر البوليمرات عادةً بأنه النقطة التي تنخفض فيها استطالتها عند الانكسار إلى 50% من قيمتها الأصلية. بعد هذه العتبة، حتى الانحناء الطفيف للكابل قد يؤدي إلى التشقق والتلف. غالبًا ما تعتمد المعايير الدولية هذا المعيار للبولي أوليفينات، بما في ذلك البولي أوليفينات المتشابكة، لتقييم أداء المواد.
نموذج أرهينيوس للتنبؤ بعمر الكابلات
تُوصف العلاقة بين درجة الحرارة وعمر الكابل عادةً باستخدام معادلة أرينيوس. يُعبّر هذا النموذج الرياضي عن معدل التفاعل الكيميائي على النحو التالي:
K= D e(-Ea/RT)
أين:
ك: معدل التفاعل النوعي
د: ثابت
Ea: طاقة التنشيط
R: ثابت غاز بولتزمان (8.617 × 10-5 إلكترون فولت/كلفن)
T: درجة الحرارة المطلقة بالكلفن (273+ درجة حرارة بالدرجة المئوية)
عند إعادة ترتيب المعادلة جبريًا، يمكن التعبير عنها كشكل خطي: y = mx+b
ومن هذه المعادلة، يمكن استخلاص طاقة التنشيط (Ea) باستخدام البيانات الرسومية، مما يتيح التنبؤ الدقيق بعمر الكابل في ظل ظروف مختلفة.
اختبارات الشيخوخة المتسارعة
لتحديد عمر الكابلات المعزولة بـ XLPE، يجب إخضاع عينات الاختبار لتجارب تقادم مُسرّعة عند ثلاث درجات حرارة مختلفة على الأقل (ويفضل أربع). يجب أن تغطي هذه الدرجات نطاقًا كافيًا لإنشاء علاقة خطية بين زمن التعطل ودرجة الحرارة. والجدير بالذكر أن أدنى درجة حرارة تعرض يجب أن تُؤدي إلى متوسط زمن وصول إلى نقطة النهاية لا يقل عن 5000 ساعة لضمان صحة بيانات الاختبار.
ومن خلال استخدام هذا النهج الدقيق واختيار مضادات الأكسدة عالية الأداء، يمكن تعزيز الموثوقية التشغيلية وطول عمر الكابلات المعزولة بـ XLPE بشكل كبير.
وقت النشر: ٢٣ يناير ٢٠٢٥