架橋ポリエチレン（XLPE）絶縁ケーブルの寿命を延ばす酸化防止剤の役割
架橋ポリエチレン（XLPE）中電圧・高電圧ケーブルに使用される主要な絶縁材料です。これらのケーブルは、その運用期間中、変化する気候条件、温度変動、機械的ストレス、化学的相互作用など、様々な課題に直面します。これらの要因が相まって、ケーブルの耐久性と寿命に影響を与えます。
XLPEシステムにおける酸化防止剤の重要性
XLPE絶縁ケーブルの長寿命化を確保するには、ポリエチレンシステムに適した酸化防止剤を選択することが不可欠です。酸化防止剤は、ポリエチレンを酸化劣化から保護する上で極めて重要な役割を果たします。材料内で発生するフリーラジカルと急速に反応することで、ヒドロペルオキシドなどのより安定した化合物を形成します。XLPEの架橋プロセスの多くは過酸化物ベースであるため、これは特に重要です。
ポリマーの劣化プロセス
ほとんどのポリマーは、時間の経過とともに劣化が進行し、徐々に脆くなります。ポリマーの寿命は、通常、破断伸びが元の値の50%に低下した時点と定義されます。この閾値を超えると、ケーブルをわずかに曲げただけでも亀裂や破損につながる可能性があります。国際規格では、架橋ポリオレフィンを含むポリオレフィンの材料性能を評価するために、この基準がしばしば採用されています。
ケーブル寿命予測のためのアレニウスモデル
温度とケーブル寿命の関係は、一般的にアレニウスの式を用いて説明されます。この数学モデルは、化学反応の速度を次のように表します。
K = D e(-Ea/RT)
どこ：
K: 比反応速度
D: 定数
Ea: 活性化エネルギー
R: ボルツマン気体定数（8.617 x 10-5 eV/K）
T: 絶対温度（ケルビン）（273℃以上の温度）
代数的に整理すると、この方程式は線形形式で表すことができる：y = mx+b
この式から、グラフィック データを使用して活性化エネルギー (Ea) を導き出すことができ、さまざまな条件下でのケーブル寿命を正確に予測できます。
加速老化試験
XLPE絶縁ケーブルの寿命を決定するには、試験片を少なくとも3段階（できれば4段階）の異なる温度で加速劣化試験にかける必要があります。これらの温度は、故障時間と温度の間に直線関係を確立するのに十分な範囲になければなりません。特に、試験データの妥当性を確保するには、最低曝露温度でも平均終点到達時間が5,000時間以上となるようにする必要があります。
この厳格なアプローチを採用し、高性能の酸化防止剤を選択することで、XLPE 絶縁ケーブルの動作信頼性と寿命を大幅に向上させることができます。
投稿日時: 2025年1月23日