扁平電纜在150℃高溫老化后,其性能會發(fā)生顯著變化,具體表現如下:
絕緣性能下降:
絕緣材料老化加速:高溫會加速絕緣材料(如XLPE、硅橡膠等)的熱老化過程,導致分子鏈斷裂,材料變硬、變脆,絕緣性能顯著降低。例如,PVC絕緣材料在超過其耐受溫度(70℃~90℃)后,會加速老化,出現變硬、變脆等現象。
擊穿場強降低:高溫老化后,絕緣材料的擊穿場強會顯著下降。例如,XLPE電纜在160℃老化240小時后,擊穿場強下降了34.43%;在180℃老化48小時后,擊穿場強下降了33.19%。這表明高溫老化會顯著降低絕緣材料的耐電壓能力,增加電纜擊穿的風險。
機械性能劣化:
抗拉強度和伸長率降低:高溫老化會導致絕緣材料的抗拉強度和伸長率顯著降低,材料變得脆弱,容易斷裂。例如,橡皮絕緣電線在100℃熱老化后,抗拉強度和伸長率殘留率均顯著下降。
結晶度變化:對于半結晶性介質如XLPE,高溫老化會導致其結晶度下降,宏觀上表現為機械性能的劣化。例如,XLPE在熱老化過程中,結晶度會出現下降的趨勢,導致電子的自由行程增大,為擊穿的發(fā)生提供了可能。
電氣性能變化:
絕緣電阻降低:高溫老化會導致絕緣電阻顯著降低,增加電纜的漏電風險。例如,硅橡膠絕緣材料在高溫下,其內部的分子熱運動加劇,可能會增加材料的電導率,從而降低絕緣電阻。
介電常數和介質損耗增大:高溫老化后,絕緣材料的介電常數和介質損耗會增大,導致電纜在運行過程中產生更多的熱量,進一步加速老化過程。例如,XLPE在老化過程中,由分子鏈斷裂生成的羰基、醚基等具有極性的官能團會影響其內部電場的分布,產生畸變電場,導致介電常數和介質損耗增大。
壽命縮短:
加速老化規(guī)律:高溫老化會顯著縮短電纜的使用壽命。一般來說,溫度每升高10℃,某些絕緣材料的壽命會減半。例如,交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜的工作溫度超過允許值的8%時,壽命將減半;如果超過15%,電纜壽命將只剩下1/4。
實際案例:某鋼廠案例顯示,在450℃環(huán)境中未隔熱的電纜載流量下降40%,這與IEC 60853標準中的熱阻計算模型相符,進一步證明了高溫對電纜壽命的顯著影響。
局部過熱風險增加:
溫度分布不均:在大電流通過扁平電纜時,導體周圍會產生磁場,導致鄰近效應和渦流效應的出現。這可能導致電纜局部溫度過高,加速該區(qū)域絕緣材料的老化過程。
故障風險上升:局部過熱區(qū)域的絕緣材料老化速度會明顯快于其他區(qū)域,增加電纜發(fā)生故障的風險。長期處于局部過熱狀態(tài)的電纜可能會出現絕緣擊穿、短路等問題,嚴重影響電纜的使用壽命。
