Z akých materiálov sa vyrábajú moderné izolátory?

Materiály moderných izolantov

Dnes všade na našej planéte, na súši aj pod vodou, sú elektrické vedenia. Len na území bývalého Sovietskeho zväzu je dĺžka všetkých elektrických vedení taká, že je mnohonásobne väčšia ako dĺžka rovníka. A žiadne nadzemné elektrické vedenie sa dnes nezaobíde bez použitia izolátorov. Vďaka izolátorom bolo možné vybudovať spoľahlivé a stabilné energetické systémy s konštantným prevádzkovým napätím do 0,5 megavoltov.

Veľké množstvo rôznych izolátorov, z ktorých každý je vhodný na riešenie vlastných problémov, je štrukturálne odlišných, ale zároveň celkom funkčných. Poskytujú spoľahlivú izoláciu vysokonapäťových elektrických vedení od vodivých podpier, pretože to zabezpečujú dielektrické vlastnosti izolačných materiálov.

Každá zo sekcií izolátora, rovnako ako izolátor ako celok, slúži počas celej doby prevádzky vysokonapäťového vedenia, preto hlavnou požiadavkou na izolátor je trvanlivosť. A túto podmienku je povinný zabezpečiť materiál izolátora. Hlavnými materiálmi izolátorov sú sklo, porcelán a polyméry.

Sklo použité v izolátoroch nie je obyčajné, je vyrobené z tvrdeného skla, ktoré je obzvlášť odolné a závesné izolátory na ňom založené, zostavené do girlandy, majú vynikajúce dielektrické vlastnosti, pričom cena je dosť nízka pre produkty tohto druhu, ktoré sú také dôležité.

Porcelán má spomedzi tradičných izolačných materiálov najvyššiu pevnosť. Je bezbolestne schopný odolať aj blesku, pretože surová hmota porcelánu je plastická a tvar môže byť daný najoptimálnejším, takže konfigurácia hotového izolátora je najmenej zraniteľná aj voči takýmto veľký atmosférický jav.

Polymérové ​​izolátory — najmodernejšie riešenie, začali sa vyrábať a aplikovať relatívne nedávno. Polymérové ​​izolátory pre elektrické vedenia sú odolné, majú vynikajúce dielektrické vlastnosti a ich výroba nie je spojená s veľkými nákladmi na materiál. Pre stovky kilovoltov polymérový izolátor nebude fungovať, ale pre desiatky kilovoltov je polymérový izolátor presne to, čo potrebujete. Ďalej sa podrobne pozrieme na materiály moderných izolátorov.

Progresívnejším riešením je výroba izolátorov na báze silikónového kaučuku, ktorá sa v posledných rokoch rozvíja.

Silikónová guma - to je všetko guma, ktorá je svojou povahou elastická… Z tohto dôvodu je silikónová guma široko používaná ako izolačný materiál pre veľmi flexibilné káble. Vo všeobecnosti sa v energetike používajú rôzne kaučuky: styrén-butadién, butadién, kremík, kremík a etylén-propylén, ako aj prírodné. Organosilikónový kaučuk je založený na polyorganosiloxánoch.

V tomto vzorci R znamená organické radikály. Typ radikálov určuje vlastnosti silikónového kaučuku.Hlavný reťazec môže obsahovať kremík a kyslík, ako aj dusík, bór a uhlík. V súlade s tým to povedie k siloxánovým, borosiloxánovým a kremičitým kaučukom.

Organokremičitý kaučuk sa získava vulkanizáciou kaučuku, to znamená, že molekuly sú zosieťované v priestorových komplexoch. Chemická väzba je tvorená radikálmi alebo koncovými OH a H skupinami. Reakcia prebieha ožiarením alebo použitím chemických prostriedkov pri vysokých teplotách Výrobca dodáva hmotu pripravenú na vulkanizáciu.

Čistý silikónový silikónový kaučuk nemá vysoké elektrické vlastnosti; ukazuje sa, že je krehký, náchylný na ozón a svetlo. Preto na získanie dostatočne spoľahlivého izolátora je potrebný kompozitný materiál na báze kremíkovej silikónovej gumy. Na dosiahnutie prijateľnej kvality sa pridáva aktívne spevňujúce plnivo, ktorým je oxid titaničitý a nanoprášky oxidu kremičitého. Výsledkom je materiál s prijateľnými vlastnosťami. Tu sú priemerné špecifikácie:

• Hustota: 1350 kg / m3;

• Pevnosť v roztrhnutí: 5 MPa;

• Tepelná kapacita: 1350 J / kg-K;

• Tepelná vodivosť: 1,1 W / m-k;

• Elektrická pevnosť: 21 kV / mm;

• Tangent dielektrickej straty: 0,00125;

• Špecifický povrchový odpor: 50,5 TΩ;

• Objemový odpor: 5,5 TΩ-m.

• Dielektrická konštanta: 3,25.

V dôsledku toho, pokiaľ ide o silikónový kaučuk, je možné poznamenať, že jeho elektrofyzikálne vlastnosti sú uspokojivé, tepelná vodivosť je dostatočne vysoká, mechanická pevnosť je veľmi žiaduca. Pozoruhodná odolnosť voči svetlu, ozónu, olejom. Prevádzkové teploty v rozmedzí od -90 ° C do + 250 ° C. Materiál je vodeodolný, ale odolný voči olejom a plynom.

Porcelán.Keď už hovoríme o porceláne, elektrickom porceláne pre izolátory, nezabudnite, že ide o umelý minerál na báze hliny, kremeňa a živca. Konečný produkt sa získava tepelným spracovaním keramickou technológiou.

Najpozoruhodnejšie vlastnosti elektroporcelánu sú tepelná odolnosť, chemická odolnosť, odolnosť voči akýmkoľvek atmosférickým vplyvom, elektrická a mechanická pevnosť a nízka cena. Na základe týchto výhod sa porcelán používa na výrobu izolátorov. Tu sú jeho priemerné špecifikácie:

• Hustota: 2400 kg / m3;

• Pevnosť v roztrhnutí: 90 MPa;

• Tepelná kapacita: 1350 J / kg-K;

• Tepelná vodivosť: 1,1 W / m-k;

• Elektrická pevnosť: 27,5 kV / mm;

• Tangent dielektrickej straty: 0,02;

• Špecifický povrchový odpor: 0,5 TΩ;

• Objemový odpor: 0,1 TΩ-m.

• Dielektrická konštanta: 7.

Ak porovnáme porcelán a silikónovú gumu, tak v porovnaní s gumou je porcelán krehký, veľmi ťažký, má vysokú dielektrická stratová tangenta.

Čo sa týka skla, elektrotechnické sklo má oproti porcelánu stabilnejšiu surovinovú základňu, technológia jeho výroby je jednoduchšia, ľahšie automatizovateľná, a čo je najdôležitejšie, nefunkčnosť alebo poškodenie izolantu sa dá ľahko identifikovať okom. Rozbitie série sklenených izolátorov spôsobí, že dielektrický lem spadne na zem a rozbitie porcelánu nepoškodí lem. Poškodený sklenený izolátor je okamžite viditeľný a na diagnostiku porcelánu je potrebné uchýliť sa k použitiu ďalších zariadení, zariadení na nočné videnie.

Chemicky je elektrické sklo súbor oxidov sodíka, bóru, vápnika, kremíka, hliníka atď. Je to vlastne veľmi, veľmi hustá tekutina.Elektrické sklo sa líši od bežného alkalického skla, je to nízko alkalické sklo, počas prevádzky nepraská a nezahmlieva sa. Tu sú jeho vlastnosti:

• Hustota: 2500 kg / m3;

• Pevnosť v roztrhnutí: 90 MPa;

• Tepelná kapacita: 1000 J / kg-K;

• Tepelná vodivosť: 0,92 W / m-k;

• Elektrická pevnosť: 48 kV / mm;

• Tangent dielektrickej straty: 0,024;

• Špecifický povrchový odpor: 100 TΩ;

• Merný objemový odpor: 1 TOM-m.

• Dielektrická konštanta: 7.

Medzi nevýhody sklenených izolátorov patrí vysoká spotreba energie pri výrobe elektrického skla, pretože sa musí dlho variť.