Quels sont les effets spécifiques de l'humidité et de la température sur la résistance d'isolation des câbles légers pour l'exploitation minière?Réseau Smart City

L'humidité et la température sont les deux principaux facteurs environnementaux qui influent sur la résistance d'isolation des câbles légers pour l'exploitation minière, en modifiant l'état physique, les caractéristiques chimiques et la distribution du matériau isolant, ce qui entraîne directement des fluctuations régulières de la valeur de la résistance et même des risques de sécurité. Ses effets ne sont pas des effets uniques, mais se superposent les uns aux autres et se manifestent particulièrement dans l'environnement particulier de la mine, où l'humidité est élevée et les différences de température importantes.

Humidité: choc de la « pénétration de surface » à la « transformation de masse interne »

L'influence de l'humidité sur la résistance d'isolation est principalement réalisée par « l'intervention de l'humidité», qui peut être spécifiquement divisée en trois niveaux:

Formation de canaux conducteurs de surface: lorsque l'humidité ambiante dépasse 70%, une couche continue d'eau est adsorbée à la surface de la couche isolante (p. ex., polychlorure de vinyle, néoprène). Cette couche de film d'eau dissout les impuretés telles que la poussière, le sel et autres dans l'air pour former une solution conductrice, l'équivalent d'un « circuit de fuite» connecté en parallèle à la surface de la couche isolante. À ce stade, la résistance d'isolation est mesurée, la valeur numérique est faible en raison de l'augmentation du courant de fuite de surface (peut être inférieure de 30 à 50% à l'état sec). Par exemple, un nouveau câble peut atteindre une résistance d'isolation supérieure à 1000 mΩ dans un environnement sec, et peut chuter en dessous de 100 mΩ dans un environnement très humide si la surface n'est pas nettoyée.
Détérioration interne induite par infiltration d'humidité: si le câble dans la mine présente des défauts tels que l'usure de la gaine, une mauvaise étanchéité du joint, l'humidité s'infiltrera progressivement à l'intérieur de la couche isolante. Pour les matériaux isolants poreux, tels que le caoutchouc naturel, l'humidité remplit son entrefer interne, ce qui entraîne une forte baisse de la résistivité volumique - jusqu'à 10 ⁴Ω・cm à sec, et peut descendre en dessous de 10 ⁸Ω・cm après l'humidité (plus d'un million de fois). Plus grave encore, l'humidité réagit avec des additifs dans le matériau isolant (par exemple, des plastifiants, des stabilisants) pour accélérer le vieillissement du matériau et créer des dommages irréversibles à l'isolation.
Destruction du « cycle de gel - dégel » à basse température et haute humidité: s'il y a des zones cryogéniques dans la mine (comme des allées proches de la surface), les sections d'eau qui pénètrent dans l'isolation gèlent et fondent à plusieurs reprises. L'expansion du volume lors du givrage déchire la microstructure de la couche isolante, créant plus de pores; L'humidité s'infiltre davantage après la fusion, créant un cercle vicieux qui finit par provoquer une chute continue de la résistance d'isolation et même l'apparition d'un claquage local.

Température: régulation bidirectionnelle par « Mouvement moléculaire » et « caractérisation des matériaux »

L'effet de la température sur la résistance d'isolation présente une "corrélation négative" significative, c'est - à - dire une augmentation de la température et une diminution de la valeur de la résistance, selon le mécanisme suivant:

L'intensification du Mouvement thermique moléculaire entraîne une conductivité accrue: les propriétés isolantes des matériaux isolants dépendent de la capacité de la structure moléculaire à lier les électrons. Lorsque la température augmente (par exemple, au - delà de 40 ° c), le mouvement thermique des molécules s'intensifie et les électrons libres à l'intérieur de la couche isolante sont plus susceptibles de se libérer des contraintes pour former un mouvement directionnel, entraînant une diminution de la résistivité. Par exemple, un câble minéral 0,3 / 0,5 kV a une résistance d'isolation de 500 mΩ à 20 ° C et peut descendre en dessous de 100 mΩ à 60 ° C (jusqu'à 80% de réduction). Ce changement est plus prononcé dans les matériaux isolants de type caoutchouc, car leur résistance aux températures élevées est plus faible que dans les matériaux de type plastique.
Haute température accélère le vieillissement des matériaux et la Décomposition chimique: dans l'environnement à long terme au - dessus de 30 ℃, les matériaux isolants (en particulier le caoutchouc) peuvent accélérer le vieillissement en raison de la réaction d'oxydation, le durcissement, la fissuration et d'autres phénomènes. Dans le même temps, les températures élevées peuvent provoquer la volatilisation des substances à faible molécule (telles que les plastifiants) dans la couche isolante, ce qui entraîne un affaiblissement de la structure du matériau et une augmentation de la porosité, réduisant davantage la résistance d'isolation. Si le câble est proche de l'orifice de refroidissement de l'appareil ou d'une paroi rocheuse à haute température, la température locale peut dépasser 70 ° C, lorsque la résistance d'isolation peut tomber en dessous du seuil de sécurité (0,5 mΩ) en quelques mois.
Effets indirects du « Renforcement de la fragilité » à basse température: Bien que les basses températures augmentent légèrement la résistance d'isolation (ralentissement du Mouvement moléculaire et renforcement de la contrainte électronique), elles peuvent rendre le matériau isolant fragile. Lorsque le câble est fréquemment déplacé ou plié, la couche isolante renforcée fragile est sujette à des fissures, créant plutôt des conditions pour l'infiltration d'humidité, ce qui entraîne indirectement une chute de résistance sous l'influence de l'humidité ultérieure.

Superposition température - humidité: effet destructeur synergique de 1 + 1 > 2

Dans l'environnement réel de la mine, une humidité élevée et des températures élevées ont tendance à coexister, et leur action combinée perturbe la résistance d'isolation beaucoup plus qu'un seul facteur:

Les températures élevées réduisent la résistance à l'eau du matériau isolant, ce qui rend l'humidité plus facile à pénétrer à l'intérieur;
Dans un environnement humide élevé, l'humidité est plus facilement vaporisée à haute température, diffuse à travers les micropores de la couche isolante et élargit la gamme d'humidité;
Par exemple, dans un environnement de 40 ℃, humidité de 90%, la résistance d'isolation du câble chute 3 à 5 fois plus vite que dans un environnement de 20 ℃, humidité de 60%, et est plus susceptible d'avoir des claquages locaux.

Résumé: la logique derrière les « propriétés sensibles à l'environnement» de la résistance d'isolation

L’influence centrale de l’humidité est « l’introduction d’un milieu conducteur » (film d’eau, impuretés dissoutes) et la destruction de la structure du matériau, et l’influence centrale de la température est « l’amélioration de la conductivité » (Mouvement moléculaire) et l’accélération du vieillissement du matériau, les deux superpositions créant un cercle vicieux. Par conséquent, la détection de la résistance d'isolation d'un câble léger pour l'exploitation minière doit être combinée avec l'enregistrement de la température et de l'humidité ambiantes, plutôt que de se concentrer sur une seule valeur numérique - la « valeur qualifiée» pour le même câble dans un environnement sec et cryogénique, peut - être déjà une « valeur dangereuse» dans un environnement à haute température humide. Dans la protection quotidienne, en plus de la détection régulière, il est plus nécessaire de bloquer le chemin d'érosion de la couche isolante par la température et l'humidité en renforçant l'étanchéité, en évitant le contact avec la source de chaleur, en nettoyant les contaminants de surface à temps, etc.

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