습도와 온도는 광산용 경량 케이블의 절연 저항에 영향을 주는 두 가지 핵심 환경 요소로, 그들은 절연 재료의 물리적 상태, 화학적 특성 및 전도 매체의 분포를 변화시킴으로써 저항 값에 규칙적인 파동이 직접적으로 나타나고 심지어 안전 위험을 유발한다.그 영향은 단일작용이 아니라 서로 중첩되여 광정의 고습하고 온도차가 큰 특수한 환경에서 특히 뚜렷하게 나타났다.
습도가 절연 저항에 미치는 영향은 주로"수분 개입"을 통해 이루어지며, 구체적으로 세 가지 측면으로 나눌 수 있습니다.
표면 전도 통로의 형성: 환경 습도가 70% 를 초과하면 절연층 (예: 폴리염화비닐, 네오프렌) 표면에 연속 수막이 흡착됩니다.이 층의 수막은 공기 중의 분진, 염분 등 불순물을 용해하여 전도성 용액을 형성하는데, 이는 절연층 표면에'누출 회로'를 병렬하는 것과 같다.이때 절연 저항을 측정하면 표면 누출 전류가 커져 수치가 낮은 경우가 발생한다(건조 상태보다 30~50% 낮을 수 있음).예를 들어, 새 케이블은 건조한 환경에서는 절연 저항이 1000Mº 이상이지만 고습한 환경에서는 표면이 깨끗하지 않으면 100Mº 이하로 뚝 떨어질 수 있습니다.
수분 침투로 인한 내부 열화: 광정 중의 케이블에 보호대 마모, 이음매 밀봉 불량 등의 결함이 존재하면 수분은 점차 절연층 내부로 스며들 것이다.천연고무와 같은 다공성 절연 재료의 경우 수분이 내부 가스 갭을 채워 부피 저항률이 크게 감소합니다. 건조 시 부피 저항률은 10¹ · cm에 달하며 습기가 차면 10 ⁸ · cm 이하로 떨어질 수 있습니다 (100만 배 이상 감소).더욱 엄중한것은 수분이 절연재료중의 첨가제 (예를 들면 가소제, 안정제) 와 반응하여 재료의 로화를 가속화하고 불가역적인 절연손상을 형성하게 된다는것이다.
저온 고습하의"동융순환"파괴: 만약 광정에 저온구역 (예를 들면 지표면에 가까운 갱도) 이 존재한다면 절연층에 스며든 수분은 반복적으로 동결되고 녹는다.결빙할 때 부피가 팽창하면 절연층의 미시구조를 찢어 더욱 많은 공극을 형성한다.녹으면 수분이 더욱 침투하여 악순환을 형성하여 최종적으로 절연저항이 지속적으로 내려가고 심지어 국부적인 격침까지 나타나게 된다.
온도가 절연저항에 미치는 영향은 뚜렷한"마이너스관련성"을 보이고있다. 즉 온도가 상승하고 저항값이 낮아지는데 구체적인 메커니즘은 다음과 같다.
분자열 운동 이 심해져 전도성 이 증강 되다: 절연 재료의 절연 성능은 분자 구조의 전자에 대한 속박 능력에 의존한다.온도가 상승하면 (예를 들어 40 ℃ 를 초과하면) 분자열 운동이 심해지고 절연층 내부의 자유 전자가 속박에서 벗어나 정방향 이동을 형성하여 저항률이 떨어지기 쉽다.예를 들어, 0.3/0.5kV 광산용 케이블은 20℃에서 절연 저항이 500Mº이고 60℃에서는 100Mº 이하(80% 감소)로 떨어질 수 있다.이런 변화는 고무류 절연재료에서 더욱 뚜렷하다. 왜냐하면 고온성이 플라스틱류 재료보다 약하기 때문이다.
고온은 재료의 노화와 화학 분해를 가속화한다: 장기간 30 ℃ 이상의 환경에 처해있을 때 절연재료 (특히 고무) 는 산화반응으로 로화를 가속화하여 경화, 갈라짐 등 현상이 나타난다.이와 동시에 고온은 절연층중의 저분자물질 (예를 들면 가소제) 의 휘발을 촉진하여 재료구조가 느슨해지고 공극이 증가되여 절연저항을 한층 더 낮추게 된다.케이블이 장비 방열구 또는 고온 암벽에 가까우면 국부 온도가 70 ℃ 를 초과할 수 있으며, 이때 절연 저항은 수개월 이내에 안전 임계값 (0.5M 이하로 떨어질 수 있습니다.
저온에서의 "아삭함 강화" 간접 영향: 저온은 절연 저항을 약간 상승시키지만 (분자 운동이 느려지고 전자 속박력이 강화됩니다.) 절연 재료가 바삭바삭해질 수 있습니다.케이블이 빈번하게 이동하거나 구부러질 때 아삭아삭한 절연층에 균열이 생기기 쉬우며 오히려 수분이 스며들 수 있는 조건을 만들어 간접적으로 후속 습도의 영향하에 저항이 급강하한다.
광산의 실제 환경에서 고습과 고온은 종종 동시에 존재하며, 그 결합 작용은 단일 요인보다 절연 저항에 대한 파괴가 훨씬 큽니다.
고온은 절연재료의 내수성을 떨어뜨려 수분이 내부로 더 쉽게 스며들게 한다.
고습한 환경에서 수분은 고온에서 더욱 쉽게 기화되며 절연층의 미공확산을 통해 습기를 받는 범위를 확대한다.
예를 들어, 40 ℃, 습도 90% 의 환경에서 케이블 절연 저항의 하강 속도는 20 ℃, 습도 60% 의 3~5배이며 국부 뚫기가 더 쉽다.
습도의 핵심 영향은'전도성 매체 도입'(수막·불순물 용해)으로 재료 구조를 파괴하는 것이고, 온도의 핵심 영향은'전도성 강화'(분자 운동)로 재료 노화를 가속하는 것으로, 양자가 겹치면 악순환이 이뤄진다.따라서 광산용 경량 케이블의 절연 저항 검사는 단일 수치만 보는 것이 아니라 환경 온도 및 습도 기록과 결합해야합니다. 같은 케이블의 건조한 저온 환경에서의"합격치"는 고습한 고온 환경에서 이미"위험치"에 속할 수 있습니다.일상방호에서 정기적인 검측외에 더우기는 밀봉을 강화하고 열원접촉을 피하며 제때에 표면오염물을 정리하는 등 방식으로 절연층에 대한 온습도의 침식경로를 차단해야 한다.
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