Z jakých materiálů se vyrábí moderní izolátory?

Materiály moderních izolantů

Dnes jsou všude na naší planetě, na souši i pod vodou, elektrické vedení. Jen na území bývalého Sovětského svazu je délka všech elektrických vedení taková, že je mnohonásobně větší než délka rovníku. A žádné nadzemní elektrické vedení se dnes neobejde bez použití izolátorů. Díky izolátorům bylo možné vybudovat spolehlivé a stabilní energetické systémy s konstantním provozním napětím až 0,5 megavoltu.

Velké množství různých izolátorů, z nichž každý je vhodný pro řešení vlastních problémů, je konstrukčně odlišných, ale zároveň docela funkčních. Zajišťují spolehlivou izolaci vysokonapěťových elektrických vedení od vodivých podpěr, protože to zajišťují dielektrické vlastnosti izolačních materiálů.

Každá z sekcí izolátoru, stejně jako izolátor jako celek, slouží po celou dobu provozu vysokonapěťového vedení, proto je hlavním požadavkem na izolátor trvanlivost. A tuto podmínku je povinen zajistit materiál izolantu. Hlavními materiály izolátorů jsou sklo, porcelán a polymery.

Sklo použité v izolátorech není obyčejné, je vyrobeno z tvrzeného skla, které je obzvláště odolné, a závěsné izolátory na něm založené, sestavené do girlandy, mají vynikající dielektrické vlastnosti, zatímco cena je u produktů tohoto druhu, které jsou tak důležité, poměrně nízká.

Porcelán má nejvyšší pevnost mezi tradičními izolačními materiály. Je bezbolestně schopen odolat i blesku, protože surová hmota porcelánu je plastická a tvar může být dán nejoptimálnějším způsobem, takže konfigurace hotového izolátoru se ukazuje jako nejméně zranitelná i vůči takovým velký atmosférický jev.

Polymerové izolátory — nejmodernější řešení, začaly se vyrábět a používat relativně nedávno. Polymerové izolátory pro elektrické vedení jsou odolné, mají vynikající dielektrické vlastnosti a jejich výroba není spojena s velkými náklady na materiál. Pro stovky kilovoltů polymerový izolátor nebude fungovat, ale pro desítky kilovoltů je polymerový izolátor přesně to, co potřebujete. Dále se podrobně podíváme na materiály moderních izolátorů.

Progresivnějším řešením je v posledních letech rozvíjející se výroba izolátorů na bázi silikonového kaučuku.

Silikonová guma – to je ono guma, která je elastická… Z tohoto důvodu je silikonová pryž široce používána jako izolační materiál pro velmi flexibilní kabely. Obecně se v energetice používají různé kaučuky: styren-butadien, butadien, křemík, křemík a etylen-propylen, stejně jako přírodní. Organosilikonový kaučuk je založen na polyorganosiloxanech.

V tomto vzorci je R organické radikály. Typ radikálů určuje vlastnosti silikonového kaučuku.Hlavní řetězec může obsahovat jak křemík a kyslík, tak dusík, bor a uhlík. V souladu s tím to povede k siloxanovým, borosiloxanovým a křemičitým kaučukům.

Organosilikonový kaučuk se získává vulkanizací kaučuku, to znamená, že molekuly jsou zesíťovány v prostorových komplexech. Chemická vazba je tvořena radikály nebo koncovými OH a H skupinami. Reakce se provádí ozářením nebo použitím chemických prostředků za vysokých teplot Výrobce dodává hmotu připravenou k vulkanizaci.

Čistá silikonová silikonová pryž nemá vysoké elektrické vlastnosti; Ukázalo se, že je křehký, citlivý na ozón a světlo. Pro získání dostatečně spolehlivého izolantu je proto zapotřebí kompozitní materiál na bázi křemíkové silikonové pryže. Pro dosažení přijatelné kvality se přidává aktivní zpevňující plnivo, kterým je oxid titaničitý a nanoprášky oxidu křemičitého. Výsledkem je materiál s přijatelnými vlastnostmi. Zde jsou průměrné specifikace:

• Hustota: 1350 kg / m3;

• Pevnost v roztržení: 5 MPa;

• Tepelná kapacita: 1350 J / kg-K;

• Tepelná vodivost: 1,1 W / m-k;

• Elektrická pevnost: 21 kV / mm;

• tangens dielektrických ztrát: 0,00125;

• Specifický povrchový odpor: 50,5 TΩ;

• Objemový odpor: 5,5 TΩ-m.

• Dielektrická konstanta: 3,25.

V důsledku toho, pokud jde o silikonový kaučuk, lze poznamenat, že jeho elektrofyzikální vlastnosti jsou uspokojivé, tepelná vodivost je dostatečně vysoká, mechanická pevnost zůstává velmi žádoucí. Pozoruhodná odolnost vůči světlu, ozónu, oleji. Provozní teploty v rozmezí od -90 ° C do + 250 ° C. Materiál je voděodolný, ale odolný proti oleji a plynopropustný.

Porcelán.Když už mluvíme o porcelánu, elektroporcelánu pro izolanty, nezapomeňte, že jde o umělý minerál na bázi hlíny, křemene a živce. Konečný produkt se získává tepelným zpracováním pomocí keramické technologie.

Nejpozoruhodnějšími vlastnostmi elektroporcelánu jsou tepelná odolnost, chemická odolnost, odolnost vůči jakýmkoli atmosférickým vlivům, elektrická a mechanická pevnost a nízká cena. Na základě těchto výhod se porcelán používá k výrobě izolátorů. Zde jsou jeho průměrné specifikace:

• Hustota: 2400 kg / m3;

• Pevnost v roztržení: 90 MPa;

• Tepelná kapacita: 1350 J / kg-K;

• Tepelná vodivost: 1,1 W / m-k;

• Elektrická pevnost: 27,5 kV / mm;

• tangens dielektrických ztrát: 0,02;

• Specifický povrchový odpor: 0,5 TΩ;

• Objemový odpor: 0,1 TΩ-m.

• Dielektrická konstanta: 7.

Pokud porovnáme porcelán a silikonovou gumu, tak ve srovnání s gumou je porcelán křehký, velmi těžký, má vysokou dielektrická ztrátová tečna.

Co se týče skla, elektrotechnické sklo má oproti porcelánu stabilnější surovinovou základnu, technologie jeho výroby je jednodušší, snáze automatizovatelná a hlavně je snadné okem rozpoznat nefunkčnost nebo poškození izolantu. Rozbití řady skleněných izolátorů způsobí, že dielektrická zástěna spadne na zem a rozbití porcelánu zástěnu nepoškodí. Poškozený skleněný izolátor je okamžitě viditelný a pro diagnostiku porcelánu je třeba se uchýlit k použití dalších zařízení, zařízení pro noční vidění.

Chemicky je elektrické sklo soubor oxidů sodíku, bóru, vápníku, křemíku, hliníku atd. Je to vlastně velmi, velmi hustá tekutina.Elektrické sklo se liší od běžného alkalického skla, je to nízkoalkalické sklo, během provozu nepraská a nezamlžuje se. Zde jsou jeho vlastnosti:

• Hustota: 2500 kg / m3;

• Pevnost v roztržení: 90 MPa;

• Tepelná kapacita: 1000 J / kg-K;

• Tepelná vodivost: 0,92 W / m-k;

• Elektrická pevnost: 48 kV / mm;

• tangens dielektrických ztrát: 0,024;

• Specifický povrchový odpor: 100 TΩ;

• Měrný objemový odpor: 1 TOM-m.

• Dielektrická konstanta: 7.

Mezi nevýhody skleněných izolátorů patří vysoká spotřeba energie při výrobě elektroskla, protože se musí dlouho vařit.