Из чего делают изоляцию для проводов
Перейти к содержимому

Из чего делают изоляцию для проводов

  • автор:

Изоляция кабеля

Изоляция кабеля должна иметь электрическую прочность, исключающую возможность электрического пробоя при напряжении, на которое рассчитан кабель. Для изолирования жил кабелей между собой и от наружных металлических оболочек применяют бумажную, пластмассовую и резиновую изоляцию.

Бумажная пропитанная изоляция жил кабелей имеет хорошие электрические характеристики, продолжительный срок службы, сравнительно высокую допустимую температуру и невысокую стоимость, поэтому находит наибольшее применение. К недостаткам следует отнести гигроскопичность, которая обусловливает необходимость тщательного изготовления и полной герметичности оболочек и муфт кабелей.

Из многослойной упрочненной кабельной бумаги на основе сульфатной целлюлозы марки КМП-120 изготовляют изоляцию для силовых кабелей напряжением до 35 кВ. Можно изготовлять изоляцию из двухслойной бумаги марок К-080, К-120, К-170 или многослойной — КМ-120, КМ-140 и КМ-170. Толщина бумаги соответственно составляет 80, 120, 140 и 170 мкм.

Жилы обматывают бумажными непропитанными лентами. Наиболее распространена обмотка с зазором, которая позволяет в некоторых пределах изгибать кабель без опасности повреждения бумажной изоляции. Во избежание ухудшения электрических характеристик изоляции зазоры между витками соседних лент, расположенных сверху (по вертикали), не должны совпадать. При наложении большого количества лент избежать совпадений зазоров не удается, поэтому число совпадений нормируют. Допускается не более трех совпадений лент бумаги и изоляции «жила — жила» или «жила — оболочка (экран)» в кабелях напряжением 6 кВ, не более четырех для кабелей 10 кВ, не более шести для кабелей 35 кВ.

Бумажная изоляция должна накладываться плотно, без складок и морщин, наличие которых приводит к образованию пустот, воздушных включений, снижающих надежность кабелей. Толщина изоляционного слоя на силовые кабели нормируется ГОСТом и зависит от номинального напряжения и сечения жил кабеля. Для увеличения электрической прочности на поясную изоляцию кабелей напряжением 6 и 10 кВ, на жилы и поверх изоляции кабелей напряжением 20 и 35 кВ накладывают экран из электропроводящей бумаги. Цифровое обозначение или отличительную расцветку имеют в многожильных кабелях верхние ленты изоляции жил. При цифровом обозначении на верхнюю ленту первой жилы наносят цифру 1, второй — 2, третьей — 3, четвертой — 4. При отличительной расцветке номеру 1 соответствует белый или желтый, номеру 2 — синий или зеленый, номеру 3 — красный или малиновый, номеру 4 — коричневый или черный цвета.

Изолированные жилы многожильных кабелей скручивают, заполняя промежутки между ними изоляционными материалами, до получения круглой формы. На скрученные изолированные жилы накладывают поясную изоляцию бумажными лентами определенной толщины. Бумажную изоляцию кабелей вначале сушат, затем пропитывают маслоканифольными составами: МП-1 для кабелей напряжением 1—10 кВ и МП-2 — 20—35 кВ. Пропиткой достигается увеличение электрической прочности бумажной изоляции.

Пластмассовую изоляцию применяют для силовых кабелей. Ее изготовляют из полиэтилена или поливинилхлорида (ПВХ), Хорошими механическими свойствами в широком интервале температур, стойкостью к действию кислот, щелочей, влаги и высокими электроизоляционными характеристиками обладает полиэтилен. В зависимости от способа получения полиэтилена различают полиэтилен низкой и высокой плотности. Полиэтилен высокой плотности имеет большие по сравнению с полиэтиленом низкой плотности температуру плавления и механическую прочность.

Полиэтилен низкой плотности размягчается при температуре около 105°С, высокой плотности — 140°С. Введение в полиэтилен органических перекисей и последующая вулканизация значительно повышают его температуру плавления и стойкость к растрескиванию. Вулканизирующийся полиэтилен незначительно деформируется при 150°С. Для получения самозатухающего полиэтилена вводят специальные добавки.

Для электропроводящих экранов кабелей с полиэтиленовой изоляцией в полиэтилен добавляют полиизобутилен, ацетиленовую сажу и стеариновую кислоту. Твердый продукт полимеризации — поливинилхлорид (ПВХ) — не распространяет горения. Для повышения эластичности и морозостойкости в него добавляют пластификаторы — каолин, тальк, карбонат кальция, для получения цветного ПВХ вводят окрашивающие добавки. ПВХ стареет под воздействием температуры, солнечной радиации и т.п. за счет улетучивания пластификатора (происходит снижение эластичности и холодостойкости).

Резиновая изоляция состоит из смеси каучука (натурального или синтетического), наполнителя, мягчителя, ускорителя вулканизации, противостарителя, красителя и др. Для изоляции кабелей применяют резину РТИ-1, имеющую в составе 35 % каучука.

Плюсы резиновой изоляции — гибкость и практически полная негигроскопичность. Недостатки — более высокая стоимость и низкая рабочая температура жилы (65°С) по сравнению с другими видами изоляции, что снижает допустимую нагрузку на кабель.

Со временем у изоляционных резин наблюдается значительное снижение эластичности и изменение других физико-механических свойств. Старение резиновой изоляции происходит под воздействием различных факторов и является в основном следствием окислительной деструкции (разрушения) содержащегося в резине каучука. С целью защиты изоляции жил от воздействия света, влаги, различных химических веществ, а также для предохранения ее от механических повреждений кабели снабжают оболочками.

Лучшими материалами для изготовления оболочек кабелей в отношении герметичности и влагонепроницаемости, гибкости и теплостойкости являются металлы — свинец и алюминий. Кабели с невлагоемкой (пластмассовой или резиновой) изоляцией не нуждаются в металлической оболочке, поэтому их обычно изготовляют в пластмассовой или резиновой оболочке. Толщина оболочки нормируется и зависит от материала, из которого она изготовлена, диаметра кабеля и условий эксплуатации.

Свинцовые оболочки изготовляют из свинца марки С-3 (чистого свинца не менее 99,95 %). Свинец принадлежит к числу весьма тяжелых металлов (плотность 11340 кг/м3). Температура плавления — 327,4°С. Свинец обладает малой механической прочностью и значительной текучестью, что приходится учитывать при вертикальных прокладках кабелей в голой свинцовой оболочке. При повышении температуры текучесть свинца увеличивается. Нормальный электрохимический потенциал свинца равен -0,13 В, поэтому он обладает малой химической активностью и высокой коррозионной стойкостью.

Минус свинцовых оболочек — малая стойкость против вибрационных нагрузок, особенно при повышенной температуре. Повышения вибростойкости и механической прочности достигают введением в свинец присадки из сурьмы. Свинцовая оболочка кабелей без защитных покровов изготовляется из свинцово-сурьмянистых сплавов марок ССуМ, ССуМТ. Свинцовые оболочки не должны иметь рисок, царапин и вмятин, выводящих их за пределы минимальных допусков по толщине.

Алюминиевые оболочки изготовляют методом выпрессовывания из алюминия А-5 чистотой не ниже 99,97 %. Плотность алюминия — 2700 кг/м3, предел прочности — 39,3—49,1 МПа. Алюминиевые оболочки в 2—2,5 раза прочнее и в 4 раза легче, чем свинцовые, имеют повышенную стойкость к вибрационным нагрузкам и обладают высокими экранирующими свойствами. Недостатки алюминиевых оболочек — большие технологические трудности наложения их на кабель и малая стойкость к электрохимической коррозии, что объясняется высоким нормальным отрицательным потенциалом алюминия (-1,67 В).

Коррозия сводится к вытеснению из среды, с которой соприкасается алюминий, ионов водорода и переходу самого алюминия в виде ионов в раствор. Поэтому кабели с алюминиевыми оболочками защищают против гниения особо стойкими покровами, не пропускающими к оболочке влагу.

Пластмассовые оболочки изготавливают из шлангового ПВХ-пластиката или полиэтилена. Пластмассовые оболочки сочетают в себе легкость, гибкость и вибростойкость, но через пластмассу постепенно диффундируют водяные пары, что приводит к падению сопротивления изоляции кабелей. Поэтому их применяют в кабелях с негигроскопичной изоляцией из полиэтилена, ПВХ и др. Шланговый пластикат отличается от изоляционного подбором пластификаторов и стабилизаторов, обеспечивающих большую стойкость против светового старения. Для оболочек кабелей применяют ПВХ-пластикат марки 0-40. Оболочки кабелей из ПВХ-пластиката при температуре ниже допустимой становятся жесткими и при ударе могут разрушаться.

Хорошая механическая прочность ПВХ-пластиката позволяет широко применять кабели в оболочке без защитных покровов. Он не распространяет горения, он влаго- и маслостоек, стоек к электрической и химической коррозии. Кабели в такой оболочке просты в производстве и удобны в монтаже.

Резиновые оболочки изготавливают из маслостойкой резины РШН-2, не распространяющей горения. Резиновые оболочки обладают высокой стойкостью к растягивающим, ударным и крутящим нагрузкам.

Защитные покровы состоят из подушки, брони и наружного покрова и предназначены для защиты кабелей от механических повреждений и коррозии. В обозначение марки кабеля, не имеющего защитного покрова, добавляется буква «Г».

Подушки кабеля представляют собой концентрические слои волокнистых материалов и битумного состава или битума поверх оболочки, предназначаются для предохранения оболочек кабеля от повреждения лентами или проволоками брони и защиты ее от коррозии и не имеют обозначения. Усиленную подушку с дополнительной обмоткой двумя пластмассовыми лентами, обеспечивающую защиту от коррозии и блуждающих токов, маркируют буквой «л». Для повышения стойкости против коррозии подушку изготовляют с двумя слоями пластмассовых лент и маркируют цифрой и буквой — «2л». С целью повышения коррозионной и влагостойкости подушки поверх лент из ПВХ-пластиката (и другого равноценного материала) накладывают слой выпрессованного полиэтилена или ПВХ-пластиката. В маркировке этот тип подушки обозначают буквами «п» (полиэтилен) и «в» (ПВХ-пластикат). Защитные покровы без подушки маркируют буквой «б». Минимальная толщина подушки зависит от конструкции, диаметра кабеля и составляет 1,5—3,4 мм.

Броня служит для защиты кабелей от механических повреждений. Для кабелей, не подвергающихся в процессе эксплуатации растягивающим усилиям, применяют ленточную броню, которая состоит из двух стальных лент толщиной от 0,3 до 0,8 мм (в зависимости от диаметра кабеля по оболочке) и накладывается так, чтобы верхняя лента перекрывала зазоры между витками нижней ленты. Для кабелей, которые подвергаются растягивающим усилиям, применяют броню из стальных оцинкованных плоских или круглых проволок. Толщина брони из стальных оцинкованных плоских проволок составляет 1,5—1,7 мм, диаметр круглых проволок — 4—6 мм.

Наружный покров, в который входит слой битумного состава или битума, пропитанная пряжа и покрытия, предохраняющие витки кабеля от слипания, в маркировке обозначения не имеет. Покров с негорючим элементом в маркировке кабеля имеет букву «Н». С выпрессованным полиэтиленовым защитным шлангом покровы имеют обозначение «Шп», а с ПВХ-шлангом — «Шв». Минимальная толщина наружного покрова зависит от диаметра кабеля и составляет 1,9-3 мм.

ИЗОЛЯЦИЯ КАБЕЛЯ. МАТЕРИАЛЫ ИЗОЛЯЦИИ

Изоляция — это специальный материал, которым покрываются жилы кабеля, чтобы уменьшить проток электроэнергии. Обычно жилы покрываются одним или несколькими диэлектрическими, то есть предотвращающими замыкание и возгорание кабеля, материалами. В этом и состоит главное назначение изоляции.

Хорошую изоляцию обычно можно определить по нескольким признакам:

1. Электрическая и механическая прочность. Минимальное значение электрополя, при котором наступает пробой изоляции.

2. Высокое удельное электрическое сопротивление. Кабель должен хорошо препятствовать прохождению электрического тока.

3. Высокий показатель пробивного напряжение. Минимальное напряжение, при котором происходит пробой диэлектрика.

4. Маленькая диэлектрическая проницаемость.

5. Соответствие своему сроку службы.

МАТЕРИАЛЫ ИЗОЛЯЦИИ

1. Поливинилхлорид (ПВХ, ПВХ пластикат)

Самый популярный вид покрытия изоляции. Прокладывать его лучше в помещении, так как ПВХ не устойчив к холоду и к ультрафиолету. Если приходится использовать поливинилхлорид на улице, лучше заложить его внутрь трубы или какого-либо защитного материала.

Особенности поливинилхлорида

Хорошая пропускная способность, низкий показатель потерь, устойчивость к возгоранию и к механическим воздействиям, экологичность.

Стоимость поливинилхлорида

2. Полиэтилен(ПЭ), сшитый полиэтилен(СПЭ)

За счет диэлектрической способности широко применяется для изоляции высоковольных кабелей. Встречается как обычный, так и сшитый полиэтилен(СПЭ). СПЭ отличается от ПЭ тем, что при температуре плавления до 140 градусов Цельсия он сохраняет свои механические и электрические свойства, так как изначально сшивается с помощью реактивов или радиации, что также делает его еще и более плотным.

Особенности полиэтилена

Используется в широком температурном диапазоне, устойчивый к повреждениям и трещинам, к различным химическим веществам, легкий в использовании для монтажной работы, экологичный.

Стоимость полиэтилена

3. Резина

Главным преимуществом данного материала является пластичность. Гибкость кабеля с резиновой изоляцией позволяет использовать его при монтаже электрических сетей в условиях изгибов и растяжений, а также для соединения подвижных элементов с электросетью.

Существуют 2 вида резиновой изоляции: каучуковая и кремнийорганическая. Вторая отличается от первой лучшей термостойкостью, а также высокой сопротивляемостью нагреву. Благодаря этому, кремнийорганическая резина является достаточно популярной для изоляции устойчивых к различным температурным режимам кабелей.

Особенности изоляции из резины

Очень гибкая, светонеустойчивая, хорошо поглощает влагу, термостойкая.

Стоимость резиновой изоляции

4. Бумага

Кабели с бумажной изоляцией прокладывают на трассах и в местах с крутым углом наклона. Материал состоит из сульфатной целлюлозы и укладывается несколькими слоями. Такая изоляция может долго прослужить, если не подвергать ее жестким механическим повреждениям. Бумагу можно пропитать диэлектриком, воском или маслом, для использования в сетях с высоким напряжением (до 35 кВ).

Особенности бумажной изоляции

Мягкий материал, обладает хорошими электрическими характеристиками.

Стоимость

5. Стеклослюдинитовый изолятор

Назван так в честь натурального минерала, входящего в состав изоляции — стеклослюдинита. Наносится на ПВХ-изоляцию.

Особенность стеклослюдинитового изолятора

Обладает повышенной стойкостью к нагреванию, стойкий к внешним воздействиям, рассчитан на ток до 6 кВ.

Стоимость

6. Фторопласт

Очень надежный и самый сильный диэлектрик, поэтому используется в агрессивных условиях, в высоковольных греющих кабелях. Помимо этого, используется в банях или саунах, при прокладке теплого пола, в местах с высокими температурами.

Особенности изоляции из фторопласта

Надежность, устойчивость к внешнему воздействию, в т.ч. химическому, и высоким температурам, более мощный при передаче энергии, чем СПЭ и ПВХ-кабели.

Стоимость изоляции из фторопласта

7. Минералы

В кабелях с минеральной изоляцией отлично сочетаются механическая прочность и термоустойчивость, они нашли свое применение почти во всех областях, и особенно в случаях, когда допустимый нагрев превышает границу греющих кабелей с ПЭ-изоляцией.

Изоляция из минералов обладает абсолютной негорючестью и используется в основном в экстремальных зонах при температуре до 1000 градусов по Цельсию.

Особенности минеральной изоляции

Прочность, устойчивость к раздавливанию, термоустойчивость, устойчивость к агрессивным условиям среды, устойчивость к коррозии.

Стоимость изоляции из минералов

8. Полиолефины

Хотя данная изоляция обладает высокой степенью негорючести, при возгорании она не выделяет галогенов, которые могут быть опасны для людей, поэтому кабели с полиолефинной изоляцией нашли свое применение в местах с большим скоплением людей.

Особенности изоляции из полиолефинов

Не содержит галогены(HF — Halogen Free), обладает повышенной негорючестью.

Типы материалов для изоляции проводов

Типы материалов для изоляции проводов

Изоляция проводов и кабелей — защитный и диэлектрический материал, покрывающей жилы кабеля. Рассмотрим, чем изолируют электрические кабели, из какого материала изоляция проводов лучше противостоит внешним факторам.

Изоляция одновременно решает несколько задач, но главным её назначением является предотвращение замыкания проводников кабеля и утечек тока. Рассмотрим, чем изолируют электрические кабели, из какого материала изоляция проводов лучше противостоит внешним факторам. Один из важных этапов производства кабеля является создание изолирующего покрытия. Кабельный завод при изготовлении кабельно-проводниковой продукции использует две основные характеристики изоляционных материалов — изоляционной способности и термостойкости.

Из чего делают изоляцию проводов

  • Высокая электрическая и механическая прочность.
  • Высокое удельное электрическое сопротивление.
  • Высокий показатель пробивного напряжения.
  • Малая диэлектрическая проницаемость.
  • Соответствие сроку службы кабельной продукции.
  • Гибкость, устойчивость на разрыв и сопротивление поверхности к истиранию.
  • Устойчивость к негативным погодным факторам, температурам в широком диапазоне и агрессивным средам.

Существует множество различных видов изоляционных материалов для проводов и кабелей, которые различаются в зависимости от варианта использования. Ниже рассмотрим подробнее несколько популярных видов изоляции.

Поливинилхлорид

ПВХ — один из самых распространённых материалов для производства изоляции. Иногда называют винилом. ПВХ относительно недорогой и простой в использовании изоляционный материал для проводов и кабелей, который можно использовать в самых разных областях.

Поливинилхлорид состоит из трех видов виниловых соединений — стандартного, полужесткого и облученного. В зависимости от состава изоляция из ПВХ имеет диапазон температур от -55°С до +105°С и устойчива к огню, влаге и истиранию. Материал также может выдерживать воздействие бензина, озона, кислот и растворителей. Типичные значения диэлектрической проницаемости могут варьироваться от 2,7 до 6,5. Этот материал экологичен, устойчив к возгоранию и механическому воздействию, обладает отменными диэлектрическими свойствами.

Полиэтилен

Очень хорошей изоляционный материал с отличной влагостойкостью. Имеет низкую диэлектрическую проницаемость и ​​очень высокое сопротивление изоляции. С точки зрения гибкости полиэтилен может варьироваться от жесткого до очень жесткого в зависимости от молекулярной массы и плотности. Низкая плотность является наиболее гибкой, в то время как составы с высокой плотностью и высокой молекулярной массой очень твердые. Диэлектрическая проницаемость составляет 2,3 для сплошной изоляции и 1,5 для ячеистых (вспененных) конструкций.

Для производства изоляции кабелей применяют сшитый полиэтилен (СПЭ), который обладает температурой плавления до 140 °C, сохраняет высокие диэлектрические и механические качества в широком диапазоне температур. Высокие изолирующие способности сделали полиэтилен одним из самых востребованных решений при изоляции высоковольтных кабельных линий.

Виды изоляции проводов и кабелей

Для осуществления монтажа кабельных линий используются только изолированные кабели. Изоляция может изготавливаться из разных материалов. Рассмотрим основные варианты.

Изоляция на основе резины. Для производства изоляционных материалов может использоваться и натуральная, и синтетическая резина. Главное преимущество такой изоляции заключается в ее высокой гибкости – с помощью кабелей с резиновой оболочкой можно создавать самые разнообразные по форме сети. Однако резиновая оплетка со временем теряет защитные свойства и становится менее надежной.

Изоляция из высоко- и низкоплотных полиэтиленов. Такой изоляционный материал производится из вулканизированного полиэтилена. Он отлично переносит воздействие любых агрессивных сред, в том числе различных химических веществ. Вулканизированный полиэтилен в отличие от простого полиэтилена сохраняет свои эксплуатационные качества под воздействием низких и высоких температур. Именно поэтому кабели с такой обмоткой рекомендуют использовать при прокладке линий в местах, где наблюдаются постоянные температурные перепады.

Изоляция на основе поливинилхлорида. Это самый доступный по цене изоляционный материал. Изоляция из ПВХ отличается высокой пластичностью, а при использовании специальных добавок становится термостойкой и не теряет гибкость даже при низких температурах. Однако из-за наличия в составе пластификаторов ПВХ-оплетка характеризуется невысокой устойчивостью к воздействию химических веществ и несовершенными защитными свойствами.

Изоляция на бумажной основе. Сегодня такая оплетка используется очень редко. Она подходит для монтажа линий с напряжением до 35 кВ. Бумажная изоляция для силовых линий в обязательном порядке пропитывается специальным составом на основе воска, канифоли и масла. Для оплетки высоковольтных сетей применяют многослойный целлюлозный материал. Главный недостаток изоляции на бумажной основе – низкая стойкость к внешним воздействиям.

Изоляции на основе фторопласта. Фторопласт наматывают на жилы кабеля и запекают под воздействием высокой температуры. Это один из самых надежных видов изоляции: он стоек к любым воздействиям, включая химические и механические.

Какая бы изоляция не использовалась для оплетки кабеля, в процессе эксплуатации он может быть поврежден. Это чревато увеличением расходов на электроэнергию, возникновением коротких замыканий и пожаров. Поэтому при подозрении на нарушение целостности изоляции и самой кабельной линии не стоит откладывать на потом приглашение специалистов, которые осуществляют поиск места повреждения кабеля и помогают устранить эту проблему.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *