Ulusal standart, Amerikan standardı ve Avrupa standardındaki kabloların sıcaklık dayanım seviyeleri arasındaki farklar nelerdir?
Tel ve kabloların tasarım, malzeme seçimi, üretim ve satış sürecinde 90 derece, 105 derece, 125 derece, 150 derece gibi birçok sıcaklık parametresiyle sıklıkla karşılaşılmaktadır. Bu parametrelere endüstride popüler isimler denir. sıcaklık direnci derecesi parametreleri. Peki bu parametreler nereden geliyor? Her ikisi de 90 derece sıcaklık dayanımına sahip malzemelerdir, peki neden farklı yaşlanma sıcaklıklarına sahipler? Yaşlanma sıcaklığı ve sıcaklık dayanımı derecesi nedir? İlişki? Yalıtımın izin verdiği bir iletkenin maksimum uzun süreli çalışma sıcaklığı nasıl tanımlanır? Sıcaklık endeksi nedir? Malzemenin nominal sıcaklığı nedir? Silan çapraz bağlı malzemeler 125 derecelik sıcaklık direnci seviyesini karşılayabilir mi?
Yukarıdaki soruları cevaplamak için öncelikle standart sistemi anlamamız gerekir çünkü farklı standart sistemler farklı sıcaklık direnci seviyeleri tanımlarına sahiptir. Ortak standart sistemlerimiz temel olarak ulusal standartları (ve endüstri standartlarını), UL standartlarını, EN/IEC standartlarını vb. içerir.
Ulusal standartlar ve endüstri standartlarının derlenmesinden bu yana, pek çok içerik uluslararası standartlara referanslara dayanmaktadır; bu nedenle öncelikle UL standartlarındaki veya EN/IEC standartlarındaki sıcaklık direnci seviyelerine ilişkin düzenlemelere bakalım.
1. UL standardı
UL standardında ortak sıcaklık dayanımı dereceleri 60 derece, 70 derece, 80 derece, 90 derece, 105 derece, 125 derece ve 150 derecedir. Bu sıcaklık direnci seviyeleri nereden geliyor? İletkenin uzun süreli çalışma sıcaklığı mı? Aslında sıcaklık direnci olarak adlandırılan bu seviyelere UL standardında nominal sıcaklıklar adı verilmektedir. İletkenin uzun süreli çalışma sıcaklığı değildir.
Nominal çalışma sıcaklığı
UL standardında nominal sıcaklığın onayı formül 1.1'e göre belirlenir (bkz. Bölüm 4.3 Malzemelerin UL 2556-2007'de uzun süreli yaşlanması). Spesifik işlem, ilk önce malzemenin 105 derece gibi bir sıcaklık direnci seviyesini varsaymak ve ardından formül 1.1'e göre fırının test sıcaklığını 112 derece hesaplamaktır. Numuneler, numunelerin elde edilmesi için 90 gün, 120 gün ve 150 gün boyunca bu test sıcaklıklarında tutulur. Uzama değişim hızı ve yaşlanma günlerine ait veriler, daha sonra en küçük kareler yöntemiyle yaşlanma günleri ile kopma uzaması arasındaki doğrusal ilişkiyi hesaplamak için kullanılır ve ardından bu doğrusal ilişkiye dayanarak numune bu fırın sıcaklığında (112) 300 gün yaşlandırılır. derecesi) hesaplanır. Kopmada uzama.
Kopma anında uzama değişim oranı %50'den az ise malzemenin varsayılan anma sıcaklığına ulaşabileceği kabul edilir. Kopma anındaki uzama değişim oranı %50'den büyükse, malzemenin anma sıcaklığının varsayılan anma sıcaklığına ulaşamadığı kabul edilir. Nominal sıcaklığı yeniden varsaymak ve yukarıdaki teste devam etmek gereklidir.
UL standart sisteminde ters yöntem kullanıldığında şu şekilde değerlendirilebileceği görülmektedir: Bir malzeme belirli bir A derece sıcaklıkta 300 gün yaşlandırıldığında uzama değişim oranı %50'yi geçmez. Daha sonra A sıcaklığından 5,463 çıkarın ve B derecesini elde etmek için bunu 1,02'ye bölün. Bu malzemenin B derecesinin nominal sıcaklığına ulaşabileceği belirlenebilir.
Bu nominal sıcaklık hiçbir şekilde yalıtım katmanının izin verdiği iletkenin uzun vadeli maksimum çalışma sıcaklığı değildir. Çünkü "uzun vadeli", uzun vadeli maksimum çalışma sıcaklığında aslında kablonun bu çalışma sıcaklığındaki ömrü olmalı ve bunun en az yıl cinsinden hesaplanması gerekir. Örneğin fotovoltaik kablo standardı EN50618'de kablonun ömrü 25 yıl olarak tasarlanmıştır ve UL standardında Nominal sıcaklık genellikle iletkenin maksimum uzun süreli çalışma sıcaklığından daha yüksek olacaktır.
kısa süreli yaşlanma sıcaklığı
Malzemelerin kısa süreli yaşlanma sıcaklığı standartlarımızda en sık görülen 7 gün, 10 gün vb. Örneğin 105 derecelik bir malzeme için yaşlanma durumu 136 derece × 7 gündür. Peki bununla nominal sıcaklık arasındaki ilişki nedir? UL standardında kısa süreli yaşlandırma sıcaklığı, malzemenin uzun süreli kullanım deneyimine dayanarak elde edilir, ancak doğrulamak için bazı yöntemler de özetlenmiştir. Örneğin, bir malzemenin kısa süreli yaşlanma sıcaklığı UL2556-2007 standardının Bölüm 4.3.5.6 ve Ek D'sinde belirlenir. Öncelikle Tablo 1-1'ya göre bir nominal sıcaklık, eskitme sıcaklığı ve eskitme süresi seçin.
Yukarıdaki koşullara göre test edilen malzemenin yaşlandırma sonrası uzama değişim oranı %50'den fazla ise malzemenin bu duruma göre belirlenebileceği kabul edilir. Uzama değişim oranı %50'den büyükse, malzemenin anma sıcaklığı ve kısa süreli yaşlanma sıcaklığı bir seviye düşmelidir.
Ayrıca kısa süreli yaşlandırma sıcaklığının belirlenmesine yönelik basit bir formül de UL758-2010'nin 14. Bölümünde özetlenmiştir. Formül 1.2 gibi:
2. EN/IEC standartları
EN/IEC standartlarında, UL standardındaki gibi anma sıcaklığını (derecelendirme sıcaklığı) görmek nadirdir. Bunun yerine iletkenin uzun süreli çalışma sıcaklığı (çalışma sıcaklığı) veya sıcaklık indeksidir. Peki bu iki sıcaklık arasındaki fark nedir?
Aslında EN/IEC standart sisteminde kabloların sıcaklık dayanım seviyesinin değerlendirilmesi esas olarak EN 60216 veya IEC 60216'ya dayanmaktadır. Bu standart esas olarak yalıtım malzemelerinin ısıl ömrünü değerlendirir. Değerlendirme yöntemi, farklı sıcaklıklarda malzemeler üzerinde yaşlanma testleri yapmak ve malzemenin farklı sıcaklıklarda yaşlandırma gün sayısını elde etmek için yaşlanmanın son noktası olarak kopma uzamasında %50'lik bir değişim oranı kullanmaktır. Daha sonra, yaşlanma günleri ve yaşlanma sıcaklığı, doğrusal bir ilişki eğrisi elde etmek için doğrusal regresyon yoluyla doğrusal olarak ilişkilendirilir. Daha sonra kablonun ömrüne göre maksimum çalışma sıcaklığını belirleyin veya uzun süreli çalışma sıcaklığına göre kablonun ömrünü belirleyin.
Sıcaklık indeksi, 20,000 saatlik termal yaşlandırmanın ardından yalıtım malzemesinin kopma anındaki uzamasındaki %50'lik değişim oranına karşılık gelen sıcaklığı ifade eder. Fotovoltaik kablo standardı EN 50618:2014'ü örnek alırsak, kablonun tasarım ömrü 25 yıl, uzun süreli çalışma sıcaklığı 90 derece, sıcaklık indeksi ise 120 derecedir. Yalıtım malzemelerinin kısa süreli yaşlanma sıcaklığı da yukarıdaki doğrusal ilişkiden elde edilir.
Bu nedenle EN 50618:2014 standardında yalıtım malzemelerinin yaşlanma sıcaklığı 150 derecedir. Bu yaşlandırma sıcaklığı, UL standart serisinde 125 derece olarak derecelendirilen malzemeler için 158 derecelik yaşlandırma sıcaklığına çok yakındır.
Yukarıdaki analizden, aynı iletkenin uzun süreli çalışma sıcaklığının, kablonun farklı tasarım ömrü nedeniyle gerekli eskime sıcaklıklarının farklı olabileceğini görmek zor değildir. Aynı uzun süreli çalışma sıcaklığında, kablo tasarım ömrü ne kadar kısa olursa, yalıtım malzemesinin kısa süreli eskime sıcaklığının da o kadar düşük olması gerekebilir.
Örneğin IEC 60502-1:2004'te gerekli olan XLPE yalıtım malzemesinin uzun süreli maksimum çalışma sıcaklığı 90 derece, bu malzemenin yaşlanma sıcaklığı ise 135 derecedir. Buradaki 135 derece, UL standardındaki 105 derecelik nominal sıcaklık ile 136 derecelik eskime sıcaklığına çok yakındır, ancak aynı uzun vadeli sıcaklığa sahip olan EN 50618:2014'teki yalıtımın eskime sıcaklığından çok farklıdır. maksimum çalışma sıcaklığı 90 derece. Kablonun tasarım ömrü 60502-1:2004'te bulunmamasına rağmen iki kablonun tasarım ömrü kesinlikle farklıdır.
3. Ulusal standartlar ve endüstri standartları
Ülkemin ulusal standartlarının ve endüstri standartlarının hazırlanma sürecinde birçok içerik UL standartlarını veya EN/IEC standartlarını temel almaktadır. Ancak birden fazla referansa dayandığı için bazı ifadelerin hatalı olduğunu düşünüyorum. Örneğin, GB/T 32129-2015, JB/T 10436-2004 ve JB/T 10491.1-2004'de hem malzeme hem de kablolar 90 derece, 105 derece, 125 derece sıcaklık direncine sahiptir. derece ve 150 derece. Bu apaçık. UL'nin standart sistemine dayanmaktadır. Ancak ısı direnci ifadesi, iletkenin izin verilen maksimum uzun süreli çalışma sıcaklığıdır. Bu ısı direnci ifadesi açıkça IEC standart sistemine atıfta bulunmaktadır.
IEC standart sisteminde iletkenin uzun süreli maksimum çalışma sıcaklığı, kablonun tasarım ömrü ile ilişkili olmalıdır. Ancak bu ulusal ve endüstri standartlarında kablo ömrüne ilişkin bir ifade bulunmamaktadır. Dolayısıyla "kablo iletkenlerinin uygulanabilir maksimum uzun süreli çalışma sıcaklıkları 90 derece, 105 derece, 125 derece ve 150 derecedir" ifadesi tartışmaya açıktır.
Peki silan çapraz bağlı XLPE 125 derecelik sıcaklık direnci seviyesine ulaşabilir mi? Daha kesin bir cevap, silan çapraz bağlı XLPE'nin UL standardında belirtilen 125 derecelik nominal sıcaklığa ulaşabileceği olmalıdır, çünkü UL1581'in 40. Bölümündeki yalıtım ve koruma gereksinimleri Malzemelere yönelik genel prensipler setinde açıkça belirtilmiştir. malzemelerin kimyasal bileşiminin belirtilmeyeceğini belirtti. XLPE iletkenlerin uzun vadede maksimum çalışmasının 125 dereceye ulaşıp ulaşamayacağı kablonun tasarım ömrü ve kullanım durumuyla ilgilidir. Şu anda bu malzemenin ömrünü sistematik olarak değerlendirecek hiçbir ilgili bilgi bulunamamıştır. Kısa süreli yaşlanmadan, eğer kablonun tasarım ömrü 25 yıl ise, iletkenin izin verilen uzun süreli maksimum sıcaklığının 90 dereceden büyük olması gerektiği sonucu çıkarılabilir.
IEC standardında, geleneksel güç kabloları, bina kabloları ve hatta güneş enerjisi kablolarının tasarlanan iletkenlerinin uzun vadede maksimum çalışma sıcaklığı 90 dereceyi geçmeyecektir ancak bu, malzemelerin izin verdiği uzun vadeli maksimum çalışma sıcaklığı anlamına gelmez. Bu tür kablolar için kullanılan açı 90 dereceyi geçemez. derece . Radyasyonla çapraz bağlı malzemelerin 125 derecelik sıcaklık direncine ulaşabildiği, silanla çapraz bağlı malzemelerin ise 125 derecelik sıcaklık direncine ulaşamadığı söylenemez. Bu ifade mantıksızdır.
Kısacası, bir malzemenin belirli bir sıcaklık seviyesine ulaşıp ulaşamayacağı sorusuna basitçe evet veya hayır olarak cevap verilemez, ancak malzemenin sıcaklık dayanım seviyesinin veya kablonun tasarım ömrünün değerlendirme yöntemiyle birlikte ele alınması gerekir. Birçok standart sistem karıştırılamaz ve ayrım gözetmeksizin kullanılamaz.
