BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment

Budapest University of Technology and Economics

A MECHANIKAI JELLEMZŐK MÉRÉSE AZ ATOMERŐMŰVI KÁBELEK ÁLLAPOTVIZSGÁLATÁBAN Zoltán Ádám Á TAMUS e-mail: [email protected] BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment

A MECHANIKAI JELLEMZŐK MÉRÉSE AZ ATOMERŐMŰVI KÁBELEK ÁLLAPOTVIZSGÁLATÁBAN

BEVEZETÉS

BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment

BEVEZETÉS • A szigetelések legfontosabb tulajdonsága a villamos szilárdság. szilárdság • A szigeteléseknek (pl. kábelszigeteléseknek) további követelményeket (mechanikai, kémiai) is ki kell elégíteniük az él tt t élettartamuk k során. á • Az üzem közben fellépő igénybevételek miatt a villamos szilárdság folyamatosan csökken, amíg eléri a biztonságos üzemelés határát. • A villamos szilárdsághoz hasonlóan, a szigetelőanyag egyéb paraméterei is változnak változnak. • A szigetelések öregedését kémiai folyamatok okozzák. • Az öregedési g folyamatok y hátterében az anyagszerkezeti y g változások állnak. • Az anyagszerkezeti változások a kémiai-, a mechanikai- és a villamos tulajdonságok változásában nyilvánulnak meg meg. BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment

BEVEZETÉS • A kábelek káb l k szigetelése i t lé általában ált láb valamilyen l il szerves anyag, melyet hosszú láncmolekulák (polimerek) alkotnak. alkotnak A polimerek egyforma elsődleges molekulákból (monomerekből) állnak. • A hosszú láncmolekulákon kívül számos egyéb adalékanyagot adnak az anyaghoz (stabilizátort, lágyítót, gy , színezéket stb.), ), hogy gy annak jellemzőit, j , használhatóságát javítsák. • A PVC kábelszigetelés egyik legfontosabb öregedési folyamata a lágyító fogyása, amely a mechanikai tulajdonságok romlásában nyilvánul meg meg. BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment

A LÁGYÍTÓ SZEREPE • A lágyító gyengíti a molekulák közti kötéseket • Növeli a szabad térfogatot • Csökkenti az üvegesedéi hőmérsékletet • Lágyítja a PVC-t G. Wypych. Handbook of Plasticizer, ChemTec Publishing 2004


KÁBELDIAGNOSZTIKÁBAN HASZNÁLT MECHANIKAI VIZSGÁLATI MÓDSZEREK • A leggyakoribb mechanikai vizsgálatok: • Sűrűség • Szakító vizsgálatok – Szakadási nyúlás – Szakítószilárdság

• Hajlítóvizsgálatok H jlító i ál t k • Keménységi mérések – Indenter modulus – Shore D keménység BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment


LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATOK Á BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment

A VIZSGÁLT KÁBELMINTÁK • A vizsgálat minták kisfeszültségű (0,6/1 g kábelből készültek kV)) PVC szigetelésű • SZRMKVM-J: – Tömör Tö ö rézvezető é tő – PVC szigetelés – PVC szalag – Acélszalag páncélzat – PVC köpeny BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment

A LABORATÓRIUMI ÖREGÍTÉS • A vizsgált kábelek 30 évig üzemeltek y szinte állandó 35 °C-os környezetben • A laboratóriumi gyorsított öregítés paraméterei: 1000 h h, 100 °C • Az Arrhenius-összefüggés szerint a laboratóriumi öregítés további 27.71 év üzemidőnek felel meg. • ta=365ts/exp(EA/KB(1/Ts-1/TA) BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment

A MINTÁK JELÖLÉSE • A méréseket öregítés előtt és öregítés g után is elvégeztük. • Az öregítés előtti mérések eredményeire Service jelöléssel hivatkozunk hivatkozunk. ‘Service’ • Az öregítés utáni mérsek eredményeit ‘Service+Ageing’ módon jelöljük.



EREDMÉNYEK


SŰRŰSÉG

• A köpeny sűrűsége jól mérhető módon növekedett. növekedett • Az eredmények jelentős adalékanyag, főként lágyító távozását mutatják a köpenyanyagból. BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment

HAJLÍTÓ VIZSGÁLAT

• A köpeny rugóállandója jelentősen növekedett a laboratóriumi öregítés hatására BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment

SZAKADÁSI NYÚLÁS

• A köpenyanyagok szakadási nyúlása 60%-kal g mindig g a küszöbérték feletti csökkent, de még BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment

INDENTER MODULUS

• Az indenter modulus jelentősen növekedett a köpenyen köpenyen. BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment

SHORE D KEMÉNYSÉG

• A Shore D keménységet csak a köpenyeken mértük • A növekedés ö k dé jjelentős: l tő 40 40-ről ől 65 közeli kö li é értékre ték BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment


EREDMÉNYEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA A KÉMIAI VIZSGÁLAT EREDMÉNYÉVEL BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment

DSC MÉRÉS • A Differential Scanning Calorimetry (DSC) méréssel éé l az új újrakristályosodási k i ál dá i é és az üvegesedési folyamatok vizsgálhatók.

Source: Perkin Elmer


AZ ÜVEGESEDÉSI HŐMÉRSÉKLET • DSC méréssel az üvegesedési g hőmérséklet változása vizsgálható.

Source: Perkin Elmer


A DSC MÉRÉS EREDMÉNYEI

• A Az öregítés ö íté előtt lőtt mind i d a kö köpeny, mind i d az é érszigetelés i t lé hőmérséklete a -7…-4 °C tartományba esik. • Az öregítés után a köpeny üvegesedési hőmérséklete 41 °C-ra növekedett, míg az érszigeteléseké alig változott. BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment


EREDMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE


ÉRZÉKENYSÉG ÉS MEGBÍZHATÓSÁG VIZSGÁLATA • Az érzékenység és a megbízhatóság két g g jjellemezhető: mérőszám segítségével – I. index (relatív változás): az adott paraméter változásának értéke és annak kezdeti értékének a hányadosa. – II. II index (szóráshoz mért változás): az adott paraméter változásának értéke és az öregítés utáni eredmények szórásának a hányadosa hányadosa.


AZ EREDMÉYNEK KIÉRTÉKELÉSE


SHORE D KEMÉNYSÉGKEMÉNYSÉG-MÉRÉS


ÖSSZEFOGLALÁS

• A vizsgálat során mechanikai méréseket végeztünk üzemből kivett és laboratóriumban továbböregített kisfeszültségű kábelmintákon. kábelmintákon • A különböző mérések eredményeit ö összehasonlítottuk h lít tt k és é meghatároztuk h tá t k a legalkalmasabb mechanikai vizsgálati módszert. módszert • Az eredmények azt mutatják, hogy a káb lkö kábelköpeny ö öregedése dé sokkal kk l gyorsabban megy végbe, mint az é i t lé ké érszigeteléseké. BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment

BME Department of Electric Power Engineering Group of High Voltage Engineering and Equipment

Recommend Documents