EN IEC 60811-1-2 Wspólne metody badań materiałów izolacyjnych i powłokowych kabli elektrycznych - Część 1-2: Metody ogólnego stosowania - Metody starzenia cieplnego

Norma „EN IEC 60811-1-2 Wspólne metody badań materiałów izolacyjnych i powłokowych kabli elektrycznych – Część 1-2: Ogólne metody stosowania – Metody starzenia cieplnego”, która opiera się na normie europejskiej, a później została opublikowana przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną (IEC), opisuje metody starzenia cieplnego stosowane do najpopularniejszych mieszanek izolacyjnych i powłokowych: elastomerów, polichlorku winylu (PVC), polietylenu (PE), polipropylenu (PP) i podobnych mieszanek.

Niniejsza norma obejmuje metody badań stosowane przy badaniu polimerowych materiałów izolacyjnych i grzejnych kabli elektrycznych stosowanych w dystrybucji energii elektrycznej i komunikacji, łącznie z kablami stosowanymi na statkach.

Przyspieszone testy starzenia pozwalają na zbadanie parametrów kabli w krótkim okresie czasu i symulację zachowania się materiałów, z których są wykonane, w dłuższej perspektywie. Zazwyczaj w tym przypadku starzenie odbywa się w piecu z gorącym powietrzem, z naturalnym lub wymuszonym obiegiem powietrza. Próbki umieszcza się w centralnej części pieca i utrzymuje w ustalonej temperaturze przez czas określony w konkretnej normie dotyczącej danego kabla. Po zakończeniu procesu przyspieszonego starzenia, po tym jak próbki osiągną temperaturę pokojową, poddaje się je testowi określania właściwości mechanicznych, aby sprawdzić wpływ procesu na próbkę.

Starzenie cieplne odnosi się do długotrwałych, nieodwracalnych zmian w strukturze, składzie i morfologii materiałów, które powstają w wyniku narażenia na temperatury, jakie mogą wystąpić w trakcie eksploatacji. Zmiany te mogą być wynikiem połączenia obciążenia mechanicznego i zmian chemicznych. Spośród nich najważniejsze jest utlenianie poprzez kontakt z tlenem atmosferycznym. W praktyce fizyczne starzenie się lub żywotność tworzywa sztucznego definiuje się w kategoriach progu krytycznego dla łatwo mierzalnej właściwości fizycznej, takiej jak naprężenie pękające.

Stopień zmiany właściwości izolacyjnych kabli elektrycznych decyduje o poziomie starzenia się materiałów izolacyjnych. Jeżeli właściwości izolacyjne materiału osiągną pewną wartość, stopień starzenia się izolacji jest poważny. Wartość, po przekroczeniu której izolacja nie nadaje się już do bezpiecznego stosowania, nazywa się końcem jej żywotności.

Najczęstszymi czynnikami powodującymi starzenie się izolacji są starzenie termiczne, elektryczne, chemiczne i mechaniczne, ale ponad 80 procent uszkodzeń kabli spowodowanych jest ciepłem, a kluczem do skrócenia żywotności kabla jest starzenie termiczne, przy czym głównym czynnikiem jest temperatura. Dlatego wpływ starzenia cieplnego na żywotność kabla jest znaczący.

Krótko mówiąc, istotą starzenia cieplnego są złożone zmiany chemiczne i fizyczne wywołane wysoką temperaturą otoczenia lub długotrwałym przepływem prądu podczas pracy kabla, prowadzące do wzrostu temperatury izolacji i pogorszenia parametrów warstwy izolacyjnej. W efekcie temperatura izolacji wzrasta, a wydajność warstwy izolacyjnej maleje.

Do powszechnie stosowanych metod prognozowania starzenia cieplnego kabli zalicza się ocenę konwencjonalną i ocenę przyspieszoną. Po pierwsze, jest to uznana na całym świecie metoda badania trwałości o wysokiej niezawodności, ale czas trwania testu jest bardzo długi. Po drugie, jest to szybka metoda symulacji mechanizmu starzenia się kabla. Zasada działania polega na przyspieszeniu reakcji fizycznych i chemicznych materiałów poprzez zwiększenie temperatury starzenia izolacji w celu symulacji procesu starzenia. Badając charakterystyczną wartość trwałości kabla tą metodą, ustala się funkcję pomiędzy trwałością kabla, czasem starzenia i temperaturą starzenia. Dane testowe analizuje się w celu uzyskania modelu predykcyjnego starzenia cieplnego, a tym samym obliczenia okresu użytkowania kabla w warunkach normalnej pracy izolacji. Model Weibulla i model Arrheniusa są często wykorzystywane do analizy starzenia się kabli.

Nasza organizacja, która od lat stara się wspierać przedsiębiorstwa z każdej branży, realizując szeroką gamę badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silną kadrą, która uważnie śledzi rozwój nauki i techniki na świecie oraz nieustannie się doskonali. W tym kontekście usługi testowe świadczone są również przedsiębiorstwom zgodnie z normą „EN IEC 60811-1-2 Wspólne metody badań materiałów izolacyjnych i powłokowych przewodów elektrycznych – Część 1-2: Metody ogólnego stosowania – Metody starzenia cieplnego”.