Od kojih materijala se izrađuju moderni izolatori?

Materijali suvremenih izolatora

Danas posvuda na našem planetu, na kopnu i pod vodom, postoje dalekovodi. Samo na području bivšeg Sovjetskog Saveza duljina svih dalekovoda je takva da je višestruko veća od duljine ekvatora. I nijedan nadzemni dalekovod danas ne može bez upotrebe izolatora. Zahvaljujući izolatorima postalo je moguće graditi pouzdane i stabilne energetske sustave s konstantnim radnim naponom do 0,5 megavolta.

Velik broj različitih izolatora, od kojih je svaki prikladan za rješavanje vlastitih problema, strukturno su različiti, ali u isto vrijeme prilično funkcionalni. Omogućuju pouzdanu izolaciju visokonaponskih vodova od vodljivih nosača, jer to osiguravaju dielektrična svojstva izolacijskih materijala.

Svaki od dijelova izolatora, kao i izolator u cjelini, služi tijekom cijelog razdoblja rada visokonaponske linije, stoga je glavni zahtjev za izolator trajnost. I materijal izolatora je dužan osigurati ovaj uvjet. Glavni materijali izolatora su staklo, porculan i polimeri.

Staklo koje se koristi u izolatorima nije obično, ono je izrađeno od kaljenog stakla koje je posebno izdržljivo, a viseći izolatori na njegovoj osnovi, sastavljeni u vijencu, imaju izvrsne dielektrična svojstva, dok je cijena prilično niska za proizvode ove vrste koji su toliko važni.

Porculan ima najveću čvrstoću među tradicionalnim izolacijskim materijalima. Bezbolno je u stanju izdržati čak i udar groma, zbog činjenice da je sirova masa porculana plastična, a obliku se može dati najoptimalniji, tako da konfiguracija gotovog izolatora ispada najmanje ranjiva čak i na takve veliki atmosferski fenomen.

Polimerni izolatori - najmodernije rješenje, počeli su se proizvoditi i primjenjivati ​​relativno nedavno. Polimerni izolatori za dalekovode su izdržljivi, imaju izvrsna dielektrična svojstva, a njihova proizvodnja nije povezana s velikim troškovima materijala. Za stotine kilovolti polimerni izolator neće raditi, ali za desetke kilovolti polimerni izolator je upravo ono što vam treba. Zatim ćemo detaljno pogledati materijale modernih izolatora.

Proizvodnja izolatora na bazi silikonske gume, koja se posljednjih godina razvija, progresivnije je rješenje.

Silikonska guma — to je to guma koja je po prirodi elastična… Zbog toga se silikonska guma naširoko koristi kao izolacijski materijal za vrlo fleksibilne kabele. Općenito, u energetskom sektoru koriste se različite gume: stiren-butadien, butadien, silicij silicij i etilen-propilen, kao i prirodne. Organosilikonska guma temelji se na poliorganosiloksanima.

U ovoj formuli R je organski radikal. Vrsta radikala određuje karakteristike silikonske gume.Glavni lanac može sadržavati i silicij i kisik, kao i dušik, bor i ugljik. Sukladno tome, to će rezultirati siloksanom, borosiloksanom i silicijevim kaučukom.

Organosilicij kaučuk se dobiva vulkanizacijom kaučuka, odnosno molekule se umrežavaju u prostorne komplekse. Kemijsku vezu tvore radikali ili krajnje OH i H skupine. Reakcija se odvija izlaganjem zračenju ili korištenjem kemijskih sredstava na visokim temperaturama.Proizvođač isporučuje masu spremnu za vulkanizaciju.

Čista silikonska silikonska guma nema visoka električna svojstva; ispada da je krhko, osjetljivo na ozon i svjetlost. Stoga, kako bi se dobio dovoljno pouzdan izolator, potreban je kompozitni materijal na bazi silicij-silicijeve gume. Da bi se postigla prihvatljiva kvaliteta, dodaje se aktivno punilo za ojačanje, a to su titanov dioksid i nanoprah silicijevog dioksida. Rezultat je materijal s prihvatljivim svojstvima. Ovo su prosječne specifikacije:

• Gustoća: 1350 kg / m3;

• Čvrstoća na trganje: 5 MPa;

• Toplinski kapacitet: 1350 J / kg-K;

• Toplinska vodljivost: 1,1 W / m-k;

• Električna čvrstoća: 21 kV / mm;

• Tangens dielektričnog gubitka: 0,00125;

• Specifični površinski otpor: 50,5 TΩ;

• Masivni otpor: 5,5 TΩ-m.

• Dielektrična konstanta: 3,25.

Kao rezultat toga, što se tiče silikonske gume, može se primijetiti da su njegova elektrofizička svojstva zadovoljavajuća, toplinska vodljivost je dovoljno visoka, mehanička čvrstoća ostavlja mnogo za željeti. Izvanredna otpornost na svjetlost, ozon, ulje. Radne temperature u rasponu od -90 ° C do + 250 ° C. Materijal je vodootporan, ali otporan na ulja i plinove.

Porculan.Govoreći o porculanu, elektroporculanu za izolatore, ne zaboravite da je to umjetni mineral na bazi gline, kvarca i glinenca. Krajnji proizvod dobiva se toplinskom obradom keramičkom tehnologijom.

Najznačajnija svojstva elektroporculana su otpornost na toplinu, otpornost na kemikalije, otpornost na sve atmosferske utjecaje, električna i mehanička čvrstoća te niska cijena. Na temelju ovih prednosti porculan se koristi za izradu izolatora. Evo njegovih prosječnih specifikacija:

• Gustoća: 2400 kg / m3;

• Čvrstoća na trganje: 90 MPa;

• Toplinski kapacitet: 1350 J / kg-K;

• Toplinska vodljivost: 1,1 W / m-k;

• Električna čvrstoća: 27,5 kV / mm;

• Tangens dielektričnog gubitka: 0,02;

• Specifični površinski otpor: 0,5 TΩ;

• Masivni otpor: 0,1 TΩ-m.

• Dielektrična konstanta: 7.

Ako usporedimo porculan i silikonsku gumu, tada je u usporedbi s gumom porculan krhak, vrlo težak, ima visoku tangens dielektričnog gubitka.

Što se tiče stakla, elektrotehničko staklo u odnosu na porculan ima stabilniju sirovinsku bazu, jednostavnija mu je tehnologija proizvodnje, lakša za automatizaciju, a što je najvažnije, lako se okom prepoznaje kvar ili oštećenje izolatora. Razbijanje niza staklenih izolatora uzrokuje pad dielektrične obloge na tlo, a razbijanje porculana ne oštećuje oblogu. Oštećeni stakleni izolator je odmah vidljiv i za dijagnostiku porculana potrebno je pribjeći dodatnim uređajima, uređajima za noćno gledanje.

Kemijski, električno staklo je skup oksida natrija, bora, kalcija, silicija, aluminija itd. To je zapravo vrlo, vrlo gusta tekućina.Električno staklo se razlikuje od običnog alkalnog stakla, to je nisko alkalno staklo, ne puca i ne magli se tijekom rada. Evo njegovih karakteristika:

• Gustoća: 2500 kg / m3;

• Čvrstoća na trganje: 90 MPa;

• Toplinski kapacitet: 1000 J / kg-K;

• Toplinska vodljivost: 0,92 W / m-k;

• Električna čvrstoća: 48 kV / mm;

• Tangens dielektričnog gubitka: 0,024;

• Specifični površinski otpor: 100 TΩ;

• Specifični volumenski otpor: 1 TOM-m.

• Dielektrična konstanta: 7.

Nedostaci staklenih izolatora uključuju veliku potrošnju energije u proizvodnji električnog stakla, jer se mora dugo kuhati.