Изоляция кабелей
Чем обычно характеризуется изоляция кабелей?
Изоляция электрического кабеля должна обладать достаточной электрической прочностью, которая полностью исключает вероятность электрического пробоя при напряжении, на которое рассчитан данный кабель. Для того чтобы изготовить изоляцию жил кабеля между собой, а также для недопущения соприкосновения жил с металлической наружной оболочкой, как правило, используют бумажную, пластмассовую или же резиновую изоляцию.
Чем хороша бумажная изоляция?
Бумажная пропитанная изоляция определяется качественными электрическими характеристиками, большим сроком службы. Такой изоляционный слой в состоянии выдержать высокую температуру при относительно небольшой цене. В связи с этим такой тип изоляции используется достаточно часто. Однако у бумажной изоляции имеется и несколько отрицательных качеств. Например, к недостаткам необходимо отнести гигроскопичность. Из-за нес кабель должен быть изготовлен таким образом, чтобы все оболочки и муфты были тщательно загерметизированы.
Из чего изготавливают бумажную изоляцию?
Как правило, бумажный слой изоляции в кабелях производят из многослойной бумаги увеличенной прочности. Такую бумагу делают на базе сульфатной целлюлозы марки КМ П-120. Данная изоляция более всего подойдет для силового кабеля, который рассчитан на напряжение до 35 кВ.
Вполне допустимо, что изоляция может быть сделана из двухслойной бумаги марок К-080, К-120, К-170 или же многослойной бумаги КМ-12, КМ-140, КМ-170. При этом толщина слоя бумаги составляет 80, 120, 140 и 170 мкм.
Как производят данную изоляцию?
Жилы в процессе изготовления такого изоляционного слоя обматывают бумажными непропитанными лентами. Чаще всего можно встретить обмотку с зазоров. С помощью такого хода можно в определенных пределах изгибать кабель без вероятности того, что он переломится или бумажная изоляция будет повреждена. Для того чтобы электротехнические характеристики кабеля остались на прежнем уровне, необходимо, чтобы зазоры между витками соседних лент, находящихся сверху по вертикали, полностью не совпадали.
Однако в том случае, если необходимо наложить большое количество лент, то не получится избежать совпадений зазоров. Для этого существуют специальные нормы, которые определяют количество таких совпадений. Если кабель предназначен для напряжения до 6 кВ, то совпадений может быть не более 3, для кабеля, рассчитанного на 10 кВ, — не более 4; для кабеля 35 кВ — не свыше 6.
Как накладывают изоляцию?
Слой изоляции очень плотно прилегает к токопроводящей жиле. На нем не должно быть морщин или складок. Если они будут наблюдаться в структуре кабеля, то это приведет к возникновению пустот или же воздушных включений, которые в значительной степени понижают надежность работы кабеля.
От чего зависит толщина изоляционного слоя?
Толщина изоляционного слоя находится в прямой зависимости от номинального напряжения, а также от сечения жил. Этот показатель прописан в соответствующих ГОСТах. Для того чтобы сделать электрическую прочность кабеля как можно выше, на поясную изоляцию кабеля, рассчитанного на напряжение 6 и 10 кВ, а также на жилы и поверх изоляции укладывают экран, изготовленный из электропроводящей бумаги.
Как далее производится изготовление кабеля с бумажной изоляцией?
Жилы, снабженные изоляционным слоем, плотно скручивают, производят заполнение промежутков между ними с помощью изоляционных материалов до тех пор, пока кабель не приобретет круглую форму. Затем на скрученные жилы дополнительно накладывают поясную изоляцию, которая также выполняется с помощью бумажных лент необходимой толщины.
После того как бумажная изоляция намотана на жилы, ее следует тщательно просушить, после чего производят пропитывание маслоканифольными составами: МП-1, если кабель предназначен для напряжения от 1 до 10 кВ и МП-2 — 20–35 кВ.
С помощью пропитывания происходит дополнительное увеличение электрической прочности изоляционного слоя.
Где используется пластмассовая изоляция?
Данный вид изоляции применяется в силовых кабелях. Ее обычно производят из полиэтилена или из поливинилхлорида.
Какими технологическими характеристиками обладает пластмассовая изоляция?
Такой вид изоляции способен сохранять все свои основные свойства в большом диапазоне температур. Пластмассовая изоляция способна хорошо сопротивляться негативному воздействию кислот, щелочей, влажной среды. Она имеет высокие электроизоляционные свойства. Особенно это относится к полиэтилену. В зависимости от технологии изготовления полиэтилен бывает высокой и низкой плотности. Полиэтилен высокой плотности обладает большой температурой плавления и механической прочностью.
Необходимо отметить, что полиэтилен низкой плотности начинает плавиться при 105 °C, тогда как полиэтилен высокой плотности расплавляется при 140 °C.
Зачастую в полиэтилен вводят дополнительные вещества, например органические перекиси, после чего производят вулканизацию данного материала. Оба эти процесса позволяют в значительной степени увеличить температуру плавления материала и сделать его более устойчивым к растрескиванию. Полиэтилен, прошедший через вулканизацию, начинает незначительно деформироваться только при температуре 150 °C.
Для того чтобы получить самозатухающий полиэтилен, в него также вносят дополнительные добавки. Например, для электропроводящих экранов кабелей с полиэтиленовой изоляцией вносят полиизобутилен, ацетиленовую сажу или же стеариновую кислоту.
Каковы преимущества поливинилхлоридного изоляционного слоя?
Поливинилхлорид представляет собой твердый продукт полимеризации. Он не распространяет огонь. Для того чтобы увеличить уровень морозостойкости и эластичности ПВХ, в его состав вносят специальные пластификаторы, например каолин, тальк, карбонат кальция. Для того чтобы добиться цветного ПВХ, в него вносят красящие пигменты.
Отрицательной стороной использования ПВХ является то, что он начинает быстро стареть, находясь под воздействием высокой температуры, солнечного света, а также за счет того, что с течением времени в его составе постепенно разрушается пластификатор. Из-за этого снижается уровень его эластичности и морозоустойчивости.
Что включает в себя резиновая изоляция?
Резиновая изоляция представляет собой смесь натурального или синтетического каучука с наполнителем, размягчителей, ускорителем вулканизации, противостарителем, красителем и некоторыми другими веществами. Для изготовления изоляционного слоя кабелей используют резину РТИ-1, в составе которой находится 35 % каучука.
В чем заключаются преимущества и недостатки резиновой изоляции?
Положительные качества резиновой изоляции заключаются в том, что данный материал очень хорошо гнется и практически не впитывает в себя воду. Однако есть и отрицательные стороны: во-первых, резиновая изоляция имеет большую стоимость по сравнению с остальными разновидностями. Кроме того, рабочая температура жилы должна быть не слишком высокой — не более 65 °C. Такая температура значительно ниже, чем у других видов изоляции. Поэтому допустимая нагрузка на электрический кабель будет не слишком высокой.
Следует также отметить, что с течением времени изоляционный слой, изготовленный из резины, начинает терять свою эластичность и меняет остальные физико-технические характеристики. Разрушается резина из-за различных внешних и внутренних факторов, так как этот процесс чаще всего представляет собой следствие окислительного процесса, который происходит между каучуком и воздухом.
Как защищают резину от старения?
Для того чтобы процесс старения резины шел как можно медленнее, а также для защиты материала от воздействия света, влаги и прочих химических соединений и механических воздействий, кабели имеют дополнительные оболочки.
Из чего производят оболочки для резиновой изоляции?
Лучше всего, если оболочка для изоляционного слоя, выполненного из резины, изготовлена из металла, например, из свинца или алюминия. Если у кабеля изготовлена невлагоемкая изоляция, то они не будут нуждаться в сооружении дополнительной оболочки.
В связи с этим их, как правило, выпускают в пластмассовой или резиновой оболочке. Толщина оболочки в этом случае находится в прямой зависимости от материала, из которого ее изготавливают, а также от диаметра кабеля и конкретных условий, в которых он будет находиться.
