Van welke materialen zijn moderne isolatoren gemaakt?

Materialen van moderne isolatoren

Tegenwoordig zijn er overal op onze planeet, op het land en onder water, elektriciteitskabels. Alleen op het grondgebied van de voormalige Sovjet-Unie is de lengte van alle hoogspanningslijnen zodanig dat deze vele malen groter is dan de lengte van de evenaar. En geen enkele bovengrondse hoogspanningslijn kan tegenwoordig zonder het gebruik van isolatoren. Dankzij isolatoren werd het mogelijk om betrouwbare en stabiele energiesystemen te bouwen met een constante bedrijfsspanning tot 0,5 megavolt.

Een groot aantal verschillende isolatoren, die elk geschikt zijn om hun eigen problemen op te lossen, zijn structureel verschillend, maar tegelijkertijd behoorlijk functioneel. Ze zorgen voor een betrouwbare isolatie van hoogspanningskabels van geleidende dragers, omdat de diëlektrische eigenschappen van isolatiematerialen hiervoor zorgen.

Elk van de secties van de isolator, zoals de isolator als geheel, dient gedurende de gehele gebruiksperiode van de hoogspanningslijn, daarom is duurzaamheid de belangrijkste vereiste voor de isolator. En het materiaal van de isolator is verplicht om deze voorwaarde te bieden. De belangrijkste materialen van isolatoren zijn glas, porselein en polymeren.

Het glas dat in de isolatoren wordt gebruikt, is niet gewoon, het is gemaakt van gehard glas, dat bijzonder duurzaam is, en de daarop gebaseerde ophangisolatoren, gemonteerd in de guirlande, hebben uitstekende diëlektrische eigenschappen, terwijl de prijs vrij laag is voor dit soort producten die zo belangrijk zijn.

Porselein heeft de hoogste sterkte onder de traditionele isolatiematerialen. Het is pijnloos bestand tegen zelfs bliksem, vanwege het feit dat de ruwe massa van porselein plastic is en de vorm het meest optimaal kan worden gegeven, zodat de configuratie van de voltooide isolator zelfs daarvoor het minst kwetsbaar blijkt te zijn een geweldig atmosferisch fenomeen.

Isolatoren van polymeer - de modernste oplossing, ze werden relatief recent gemaakt en toegepast. Polymeerisolatoren voor hoogspanningslijnen zijn duurzaam, hebben uitstekende diëlektrische eigenschappen en hun productie gaat niet gepaard met hoge materiaalkosten. Voor honderden kilovolts werkt een polymeer isolator niet, maar voor tientallen kilovolts is een polymeer isolator precies wat je nodig hebt. Vervolgens zullen we in detail kijken naar de materialen van moderne isolatoren.

De productie van isolatoren op basis van siliconenrubber, die de laatste jaren in ontwikkeling is, is een meer vooruitstrevende oplossing.

Siliconenrubber - dat is alles rubber dat elastisch van aard is… Om deze reden wordt siliconenrubber veel gebruikt als isolatiemateriaal voor zeer flexibele kabels. Over het algemeen worden in de energiesector verschillende rubbers gebruikt: styreen-butadieen, butadieen, silicium, silicium en ethyleen-propyleen, evenals natuurlijk. Organosiliciumrubber is gebaseerd op polyorganosiloxanen.

In deze formule is R organische radicalen. Het type radicalen bepaalt de eigenschappen van siliconenrubber.De hoofdketen kan zowel silicium als zuurstof bevatten, evenals stikstof, boor en koolstof. Dienovereenkomstig zal dit resulteren in siloxaan-, borosiloxaan- en silicarubbers.

Organosiliciumrubber wordt verkregen door vulkanisatie van rubber, dat wil zeggen dat de moleculen verknoopt zijn in ruimtelijke complexen. Een chemische binding wordt gevormd door radicalen of door eindstandige OH- en H-groepen. De reactie wordt uitgevoerd door blootstelling aan straling of door gebruik te maken van chemische middelen bij hoge temperaturen.De fabrikant levert de massa klaar voor vulkanisatie.

Zuiver siliciumsiliciumrubber heeft geen hoge elektrische eigenschappen; het blijkt kwetsbaar te zijn, kwetsbaar voor ozon en licht. Om een ​​voldoende betrouwbare isolator te verkrijgen, is daarom een ​​composietmateriaal op basis van siliconen-siliciumrubber nodig. Om een ​​acceptabele kwaliteit te bereiken, wordt een actieve versterkende vulstof toegevoegd, namelijk titaniumdioxide en silica-nanopoeders. Het resultaat is een materiaal met aanvaardbare eigenschappen. Dit zijn de gemiddelde specificaties:

• Dichtheid: 1350 kg/m3;

• Scheursterkte: 5 MPa;

• Warmtecapaciteit: 1350 J / kg-K;

• Thermische geleidbaarheid: 1,1 W / m-k;

• Elektrische sterkte: 21 kV / mm;

• Diëlektrische verliestangens: 0,00125;

• Specifieke oppervlakteweerstand: 50,5 TΩ;

• Bulkweerstand: 5,5 TΩ-m.

• Diëlektrische constante: 3,25.

Dientengevolge kan met betrekking tot siliconenrubber worden opgemerkt dat de elektrofysische eigenschappen bevredigend zijn, de thermische geleidbaarheid hoog genoeg is en de mechanische sterkte veel te wensen overlaat. Opmerkelijke weerstand tegen licht, ozon, olie. Bedrijfstemperaturen in het bereik van -90 ° C tot + 250 ° C. Het materiaal is waterdicht, maar oliebestendig en gasdoorlatend.

Porselein.Over porselein gesproken, elektrisch porselein voor isolatoren, onthoud dat het een kunstmatig mineraal is op basis van klei, kwarts en veldspaat. Het eindproduct wordt verkregen door warmtebehandeling met behulp van keramische technologie.

De meest opmerkelijke eigenschappen van elektrisch porselein zijn hittebestendigheid, chemische weerstand, weerstand tegen atmosferische invloeden, elektrische en mechanische sterkte en lage kosten. Op basis van deze voordelen wordt porselein gebruikt om isolatoren te vervaardigen. Dit zijn de gemiddelde specificaties:

• Dichtheid: 2400 kg/m3;

• Scheursterkte: 90 MPa;

• Warmtecapaciteit: 1350 J / kg-K;

• Thermische geleidbaarheid: 1,1 W / m-k;

• Elektrische sterkte: 27,5 kV / mm;

• Diëlektrische verliestangens: 0,02;

• Specifieke oppervlakteweerstand: 0,5 TΩ;

• Bulkweerstand: 0,1 TΩ-m.

• Diëlektrische constante: 7.

Als we porselein en siliconenrubber vergelijken, dan is porselein in vergelijking met rubber kwetsbaar, erg zwaar, heeft het een high diëlektrische verlies tangens.

Wat het glas betreft, heeft elektrotechnisch glas, in vergelijking met porselein, een stabielere grondstofbasis, is de productietechnologie eenvoudiger, gemakkelijker te automatiseren en, belangrijker nog, het is gemakkelijk om de storing of beschadiging van de isolator met het oog te identificeren. Het breken van een reeks glazen isolatoren zorgt ervoor dat de diëlektrische rok op de grond valt en het breken van porselein beschadigt de rok niet. Beschadigde glasisolatie is direct zichtbaar en voor de diagnose van porselein moet men zijn toevlucht nemen tot het gebruik van extra apparaten, nachtkijkers.

Chemisch gezien is elektrisch glas een reeks oxiden van natrium, boor, calcium, silicium, aluminium, enz. Het is eigenlijk een heel, heel dikke vloeistof.Elektrisch glas verschilt van gewoon alkalisch glas, het is laag alkalisch glas, het barst niet en beslaat niet tijdens gebruik. Dit zijn de kenmerken:

• Dichtheid: 2500 kg/m3;

• Scheursterkte: 90 MPa;

• Warmtecapaciteit: 1000 J / kg-K;

• Thermische geleidbaarheid: 0,92 W/m-k;

• Elektrische sterkte: 48 kV / mm;

• Diëlektrische verliestangens: 0,024;

• Specifieke oppervlakteweerstand: 100 TΩ;

• Specifieke volumeweerstand: 1 TOM-m.

• Diëlektrische constante: 7.

Nadelen van glasisolatoren zijn onder meer een hoog energieverbruik bij de productie van elektrisch glas, omdat het lang moet worden gekookt.