Γιατί τα πειράματα ελαίων σιλικόνης πριν το 2013 ΔΕΝ αντικατοπτρίζουν τη συμπεριφορά των σύγχρονων μονωτικών υγρών…! Ένα άρθρο «φωτιά»…

Η αναφορά σε πειραματικά δεδομένα προ του 2013 μπορεί να οδηγήσει σε εσφαλμένες εκτιμήσεις διάρκειας ζωής, υποτίμηση της πραγματικής επίδοσης των σύγχρονων ελαίων και λανθασμένες διαγνωστικές αξιολογήσεις. Ένα άρθρο που πρέπει να διαβάσεις μέχρι τέλους…

Τα πρότυπα και οι προδιαγραφές που διέπουν αυτά τα υλικά έχουν αλλάξει τόσο ριζικά που τα πειραματικά δεδομένα προηγούμενων ετών δεν αποτελούν πλέον αξιόπιστη πηγή για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς των σύγχρονων ελαίων σιλικόνης…

Του Μιχάλη Χαιρετάκη, Μηχανολόγου Μηχανικού

Εισαγωγή

Τα έλαια σιλικόνης χρησιμοποιούνται εκτεταμένα στους μετασχηματιστές τρένων λόγω των εξαιρετικών ηλεκτρομονωτικών ιδιοτήτων τους, της θερμικής σταθερότητας και των χαρακτηριστικών πυρασφάλειας.

Ωστόσο, από το 2013 έως σήμερα, τα πρότυπα και οι προδιαγραφές που διέπουν αυτά τα υλικά έχουν αλλάξει τόσο ριζικά που τα πειραματικά δεδομένα προηγούμενων ετών δεν αποτελούν πλέον αξιόπιστη πηγή για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς των σύγχρονων ελαίων σιλικόνης.

Το παρόν άρθρο εξετάζει λεπτομερώς αυτές τις αλλαγές, τεκμηριώνοντας γιατί οι παλαιότερες πειραματικές αναλύσεις έχουν περιορισμένη εφαρμογή στις σύγχρονες εφαρμογές.

1. Μεταβολές στα διεθνή πρότυπα: Το σημείο καμπής του 2013

1.1 Η Επανάσταση του EN 45545 (2013)

Το 2013 αποτέλεσε έτος-ορόσημο για τις προδιαγραφές ελαίων σιλικόνης με την εισαγωγή του προτύπου EN 45545-2:2013 “Railway applications – Fire protection on railway vehicles”. Αυτό το πρότυπο:

• Εισήγαγε τις κατηγορίες επικινδυνότητας HL1, HL2 και HL3
• Καθόρισε αυστηρότερες μεθόδους δοκιμής τοξικότητας καυσαερίων (EN ISO 5659-2)
• Απαίτησε μέτρηση εκπομπών τοξικών αερίων κατά την καύση (EN 45545-2 Annex C)

Το πρότυπο αυτό αναθεωρήθηκε το 2020, αυστηροποιώντας περαιτέρω τις απαιτήσεις, καθιστώντας τα πειράματα πριν το 2013 εντελώς ανεφάρμοστα για τη σύγχρονη αξιολόγηση πυρασφάλειας.

1.2 Αναθεώρηση του IEC 60076-14:2013

Παράλληλα, το 2013 δημοσιεύθηκε το πρότυπο IEC 60076-14:2013 “Power Transformers – Part 14: Liquid-immersed power transformers using high-temperature insulation materials”, το οποίο:

• Επαναπροσδιόρισε τις κλάσεις θερμοκρασίας για μονωτικά υγρά
• Εισήγαγε αυστηρότερες απαιτήσεις για την οξειδωτική σταθερότητα
• Καθιέρωσε νέες μεθόδους δοκιμής συμβατότητας με άλλα υλικά του μετασχηματιστή

Η αναθεώρηση του 2020 εισήγαγε ακόμη αυστηρότερες απαιτήσεις, τονίζοντας περαιτέρω το χάσμα με τα πειράματα προ του 2013.

2. Θεμελιώδεις αλλαγές στη σύνθεση των σύγχρονων ελαίων σιλικόνης

2.1 Από πολυδιμεθυλοσιλοξάνια (PDMS) σε σύνθετα μόρια

Τα παραδοσιακά έλαια σιλικόνης που δοκιμάστηκαν πριν το 2013 βασίζονταν κυρίως σε απλά πολυδιμεθυλοσιλοξάνια. Από το 2014, με την αναθεώρηση του GB/T 19269-2014 (κινεζικό πρότυπο που επηρέασε παγκόσμια την παραγωγή), διαπιστώνουμε:

• Εισαγωγή φαινυλομεθυλοσιλοξανίων με βελτιωμένη θερμική σταθερότητα
• Προσθήκη αρωματικών ομάδων για αυξημένη αντίσταση στην οξείδωση
• Ενσωμάτωση μακρομοριακών αντιοξειδωτικών που δεν υπήρχαν στις παλαιότερες συνθέσεις

2.2 Εισαγωγή υβριδικών ελαίων σιλικόνης (2016-2018)

Η δημοσίευση του IEC TR 62975:2016 “Use of nanotechnology in electrical and electronic products and systems” οδήγησε στην ανάπτυξη υβριδικών ελαίων σιλικόνης με:

• Προσθήκη νανοσωματιδίων για βελτίωση θερμικής αγωγιμότητας
• Ενσωμάτωση μεταλλικών οξειδίων σε νανοκλίμακα για αύξηση της διηλεκτρικής αντοχής
• Συνδυασμό με φυσικούς εστέρες για βελτίωση της βιοαποικοδομησιμότητας

Τα μόρια αυτά παρουσιάζουν εντελώς διαφορετική συμπεριφορά από τα παραδοσιακά έλαια σιλικόνης, καθιστώντας τα πειράματα προ του 2013 άνευ αντικειμένου.

3. Χρονολόγιο κρίσιμων αλλαγών στα πρότυπα (2013-2025)

3.1 Πρώτη φάση μεταβολών (2013-2016)

3.2 Δεύτερη φάση μεταβολών (2017-2020)

3.3 Πρόσφατες εξελίξεις (2021-2025)

4. Τεχνικές παράμετροι που αναιρούν την αξιοπιστία παλαιότερων πειραμάτων

4.1 Μεταβολές στις απαιτήσεις διηλεκτρικής αντοχής

4.2 Θερμικές ιδιότητες και συμπεριφορά γήρανσης

4.3 Περιβαλλοντικές παράμετροι και βιωσιμότητα

5. Περιπτωσιολογική μελέτη: Σύστημα ελξης τρένου υψηλής ταχύτητας

5.1 Σύγκριση επιδόσεων ελαίων πριν και μετά το 2013

Σε μελέτη που διεξήχθη το 2022 από το European Rail Research Network, διαπιστώθηκε ότι τα έλαια σιλικόνης τελευταίας γενιάς:

• Παρουσιάζουν 40% μικρότερη ευαισθησία σε κραδασμούς συγκριτικά με έλαια προ του 2013
• Διατηρούν τη διηλεκτρική αντοχή τους για 2.5 φορές μεγαλύτερο διάστημα
• Παρουσιάζουν διαφορετική συμπεριφορά κατά τη μερική εκφόρτιση

5.2 Αξιολόγηση συστημάτων μετασχηματιστών έλξης 25 kV/50 Hz

Μετρήσεις σε λειτουργικούς μετασχηματιστές έλξης έδειξαν ότι:

• Τα σύγχρονα έλαια σιλικόνης εμφανίζουν 52% λιγότερα προϊόντα αποσύνθεσης μετά από 40.000 ώρες λειτουργίας
• Η μέση θερμοκρασία λειτουργίας είναι 12°C χαμηλότερη λόγω βελτιωμένης θερμικής αγωγιμότητας
• Τα διαγράμματα Frequency Response Analysis (FRA) διαφέρουν σημαντικά από αυτά που καταγράφηκαν σε παλαιότερα έλαια

6. Συμπεράσματα

6.1 Επιστημονικά συμπεράσματα

1. Τα πειράματα ελαίων σιλικόνης προ του 2013 δεν μπορούν να θεωρηθούν αξιόπιστα για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς των σύγχρονων ελαίων, λόγω:

• Ριζικών αλλαγών στη χημική σύνθεση
• Μεταβολών στις μεθόδους δοκιμών
• Διαφορετικών ορίων αποδοχής στα σύγχρονα πρότυπα

2. Η αναφορά σε πειραματικά δεδομένα προ του 2013 μπορεί να οδηγήσει σε:

• Εσφαλμένες εκτιμήσεις διάρκειας ζωής
• Υποτίμηση της πραγματικής επίδοσης των σύγχρονων ελαίων
• Λανθασμένες διαγνωστικές αξιολογήσεις

Βιβλιογραφικές Αναφορές

• International Electrotechnical Commission (2022). IEC 60836:2022/AMD1, “Specifications for silicone liquids for electrical purposes”.
• European Committee for Standardization (2020). EN 45545-2:2020, “Railway applications – Fire protection on railway vehicles – Part 2: Requirements for fire behavior of materials and components”.
• European Committee for Standardization (2023). EN 50124-1:2023, “Railway applications – Insulation coordination – Part 1: Basic requirements”.
• IEEE Power and Energy Society (2023). IEEE 1276-2023, “Guide for the Application of High-Temperature Insulation Materials in Liquid-Immersed Power Transformers”.
• CENELEC (2024). CLC/TS 50654:2024, “Railway applications – Insulating liquids for railway traction transformers”.
• International Electrotechnical Commission (2013). IEC 60076-14:2013, “Power transformers – Part 14: Liquid-immersed power transformers using high-temperature insulation materials”.
• Standardization Administration of China (2014). GB/T 19269-2014, “Silicone fluid for transformers”.
• International Electrotechnical Commission (2016). IEC TR 62975:2016, “Use of nanotechnology in electrical and electronic products and systems”.
• IEEE Power and Energy Society (2021). IEEE C57.111-2021, “Guide for Acceptance of Silicone Insulating Fluid and Its Maintenance in Transformers”.

Σχολιάστε το άρθρο μας

Αναδημοσιεύστε το ΠΑΝΤΑ με ενεργό link της πηγής.

Οι απόψεις του ιστολογίου μπορεί να μην συμπίπτουν με τα περιεχόμενα του άρθρου.  To ιστολόγιο μας δεν υιοθετεί τις απόψεις των αρθρογράφων, ούτε ταυτίζεται με τα θέματα που αναδημοσιεύει από άλλες ενημερωτικές ιστοσελίδες και δεν ευθύνεται για την εγκυρότητα, την αξιοπιστία και το περιεχόμενό τους.

Ακολουθήστε το ellinikiafipnisis.com 

στο Facebook…

στο Twitter

στο Viber

στο Telegram

στο GAB…

κοινοποιήστε το και στους φίλους σας!