Влияние температуры на срок службы полиэтиленовой изоляции Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 621 315

ВЛИЯНИЬ I ЬМИЫ'АШ'Ы НА СРОК СЛУЖЬЫ I ЮЛИ 3 I ИЛЬ НОВ ЭЙ ИЗОЛЯЦИИ

Д А Поляков. Д. А. Юрчук. 1 А. Кошук. К. И. Никитин

Омский государственный технический университет, с. Омск, Россия

Аннонкпшя - Статья посвящен.-) исследованию зависимости старения полиэтиленовой изоляции линии электропередачи ох воздействия температуры. 1J результате исследования оылл получена функция скорости разрушения полиэтилена от температуры, которая показала, -по при использовании пелнлп - 1ННОННИ И -И К 1Я IUI II К Ilfi.lHCIII |ыГ||1Ч|1\ I PMlIPpMI \ [I ( III 9047), K.IIIHHIIH l№Mllf*p:ilYphl н;< НШ.1МЦИИ» незначительное и срок службы пзолянип составляет сотни лет. Использование полиэтилсиобой изоляини при Gu.ive высиди i срок с.пжиы ш;<чи1(>.1ьни сикрзшим. Ни ь ркиьиьи имшихх при p;iuu4iu

температурах срок службы гораздо меньше. Это обьяспястся тем, что, кроме термического воздействия, н:« и^илшши UKiiibiuuwi ь.ш.чнае ш дру tue ш^юшне фдк: иры.

К:Ж'чееые споиг: электропзоляцпя, влияние температуры на изоляцию. полиэтиленовая изоляция, срок службы изоляции. остаточный ресурс изоляции.

J. ВВЕДЕНИЕ

В процессе эксплуатации изоляция линий электропередачи подвержена негативному- влиянию ряда разрушающих воздействии. Учет гапегральноге воздействия каждого нз факторов не изоляцию элсктроооорудова-ння позволит составить формулу, с помощью которой на основе данных о каждом разрушающем факторе мож-но йудн'(шргдглить (кгпгшчнми рпурс к-ммяции :«jr*k ipoyt iühohkm [1, ?]

Одним из этих воздействий, оказывающих rieranmnoe влияние па изоляцию, является температура[3 5].

ТгММГ]>ИПфИ ИЧ11ЛЯМИИ «КЖ И1 иг 1ИКИХ фа к тррк KÜK

• действующее значение тока, протекающего по проводам л:ш:и электропередачи;

• ННППНГГ тЧ1Кр)11у]М<Г ШПДГЙСТНИГ (нипримгр ншргн Щ1Д ДГЙСГГКИГМ <11ЛНГННЫХ лучгй. irMlirjbfl-yjlH

окружающей среди):

• Наличие дефечо* и ил'.ищии. к коюрых Muiyi пояь.ииься чл.1ичные р л ¿ряды [3, 4, С] и выгадеамь нагрев локаль:плх объемов и;оляцш1 электрооборудования.

П. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Целью статьи является исследование природы воздействия температуры за полиэтиленовую изоляцию. Предполагается определить зависимость скорости разрушения изолянин от температуры. Тогда при проведении оитаин-моннтерннга электроустановки будет производиться регистрация и запись данных о температуре изоляции. использование которых в дальнейшем позволит определять остаточный ресурс кюляшга.

ГГТ ТГОРИЯ

Скорость реакции при термической деструкции полиэтилена заоис1гг от температуры. Повишепие темпера

туры у1К(1|игг щхгггкаииг фичичп ких и химических ргякции. и [>ii(KK:rh iijkviп<инич 'лгих |цюцт:ок ппргдгля-ется кинетической химической реакинеп. Известно, что скорость химических реакций от температуры опреде ляпся чнконом Арргииуса [}]

w.

Х,(Т)-КИе~17, (1)

где W3 - энергия активации одной молекулы, к - постоянная Больцмана, Т- температура в Кельвинах.

Количество молекул всшсства в единице объема при постоянной температуре будет выражаться функцией

PI:

К, — Мпе~*'г

(?)

гдеЛгс - количество молекул вепгествл в елнннпе объема до напала разрушения.

Ок(1]кк'гь химических ргикп.иЗ (скорпсгк умгнынгния Ш».1ГКу.1 К ГЛИНИЦГ г(гМ*МП НГ11|тт) при 11Ифу||1ГНИИ изоляции является прогозедной от количества молекул :

40 --^--А'.лг., О)

сЙ

где ЛГ.- количество молекул вещества в единице обьех!а в данный момент времени.

Так как температура изохтцноииого материала в процессе эксплуатации меняется и зашссш от многих фак торов, учитывая (1) [31 скорость разрушения материала будет выражаться формулой:

г(Л Г) - К, (Г.Т)^е- К' ° . (4)

гдеЯ&Т) - коэффициент скорости хтагческихрепкшш при температуре в ленный момент времени.

Тлк кик №М11^вггу]1<1 и-имшиии л слг?,1к»кл1глкнс» и гне^хктгь ричрутгни* мэтгринли мгнннш х г ггчгьисм времени в режиме эксплуатации. количество неразрушенных молекул веществ?, в единице ооьема следует рассматривать как функцию от скорости разрушения материала:

Л', =]У О А. (5)

Определение числа иеразрушешллх молекул в единице объема оещеетта требуется для определения сста точного ресурса изоляционного материала. Црн использовании указанной методики на практике. необходимо

()1Ц1Г,1ГЛН11| функцию :<ИКИСИМ»-|И Ш]|ХН1М ['ГЯКЦИр (ТГ'1ГМНГ}»ГГУ11Ь1 (4)

Констант/ скорости реаклин можно определить по графику Аррениуса дтя процесса термодеструкцин полиэтилена (Рнс 1).

Для определения зависимости коистзиты скорости реакции от температуры необходимо знать уравнение прямой, представленной на рнс. 1. Л ля этого нужно знать координаты двух точек, через которые проходит пря-

Примем. что прямая проходи1 через точки с координатами (372.6;-1.05) и (355.4;-1.7). Температура на графике указана в °С. а для расчета переведем ее в Кельвины, прибавив 273 К. Таким образом, получим, что прямая проходит через точки с координатами (615.6; 1.05) и [628 -1: 1.7). Согласно уравнению прямой, проходящей через две точки, получим:

л. 463,2 350,9

Рис. 1 График Аррениуса для процесса термнчесЕон деструкпни полиэтилена [7]

Т - СЛсу (-. \оК (П + 1 о-> 624.8 - 645.6 _ -1.7 + 1.05

Отсюда:

12«ГгСГ) = 0.369 £-2-1.89, (6)

где Т- температура в Кельвинах.

Оггюда

А', (Г) -10

О ОЧЛЧ I - и да»

со

Учитывал (7). скорость рсакпин от температуры (4) в относительных единицах за одну секунду будет иметь зависимичь. представленную на рнс. 2.

7^0=- ю

v{t^/ 1/с

0.00Е 00

аяо

Рие. 2. Зависимость скорости реакции от температуры

При использовании статистической модели старения шоляцни [8] дтя общего пробоя изоляции требуется разрушить 10% молекул СН- Отсюда. учнтыв.ая (3). срок службы изоляции от температуры может быть рас счшап по форму ле:

1п0 9

т„ = . лет (8;

" ^Г(Г)-С750-3600

Срок службы изоляции в области тег»тсратур выше УС "С представлен на рнс. 3.

25СС,00 2000.00

15СС,00

т, лет

1Г.Г.Г.,(М

5СС,00

0100

350 360

Рис. 3. Срок службы ил-'ллини ирн неизменной гемиеуйтурс эксплуатации

VI. Вьзоды И ЗАКЛЮЧЕНИЕ Резулыаты иееледовакия показывают, что само по себе термическое воздействие на полиэтиленовую изоляцию в области рабочих температур очень мало и срок службы изоляции очень большой, однако при увеличении температуры больше 90°С срок службы значительно уменьшается. Но. в реальных условиях эксплуатации лиши: электропередачи шоляиня находится под воздействием и другтгх разрушающих факторов. которые уско ряют старение полиэтиленовой поолтшш и. соответственно, умепьлкиот срок ее службы.

Полученные результаты исследования влияния температуры на полиэтиленовую изоляцию необходимы для дальнейшего исследования в области определения остаточного ресурса изоляции электрооборудования

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Никитин К. И.. Горюнов В. Н., Сарычев М. М. Опережающий автоматический ввод резерва собственных нужд электрических станций и подстанций И Омский наглый вестник. 2011. № 3 (103). С.211—213.

2. Никитин К. И.. С арыче® М. М.. Степанов В. Д.. Еремин Е. Н. ХаиевскийК. В. Опережающее автоматическое включение резерва //Омский научный вестник. 2012. № 1 (107). С. 237- 238.

3. Кучннскнй Г. С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. Л. : Энергия. 1979. 224 с.

4. Кучинский Г. С.. Кшеветтер В. Е., Пшггаль Ю. С. Изоляция установок высокого напряжения / под общ. ред. Г. С. Кучииского. М : Энергоатомиздат. 1987. 368 с.

5. Брацыхни Е. А., Шульгина Э. С. Технология пластических масс. 3-е изд., перераб и доп. Л: Химия. 1982. 328 с.

6. Вдовнко В. П. Частичные разряды в диагностировании высоковольтного оборудования. Новосибирск: Наука, 2007. 155 с.

7. Мадорский С. Термическое разложение органических полимеров / перевод с англ. Д. Г. Вальковского [и др.]: под ред. С. Р. Рафнкова. М.: Мир. 1967. 328 с.

8. Никитин К. И.. Поляков Д. А. Определение срока службы изоляции // Фундаментальные исследования. 2015. № 3. С. 129-132.