Hvilke materialer er moderne isolatorer lavet af?

Materialer af moderne isolatorer

I dag er der strømledninger overalt på vores planet, på land og under vand. Kun på det tidligere Sovjetunionens område er længden af ​​alle kraftledninger sådan, at den er mange gange større end længden af ​​ækvator. Og ingen luftledning kan undvære brugen af ​​isolatorer i dag. Takket være isolatorer blev det muligt at bygge pålidelige og stabile energisystemer med en konstant driftsspænding på op til 0,5 megavolt.

Et stort antal forskellige isolatorer, som hver især er egnede til at løse sine egne problemer, er strukturelt forskellige, men samtidig ret funktionelle. De giver pålidelig isolering af højspændingsledninger fra ledende understøtninger, da de dielektriske egenskaber af isoleringsmaterialer sikrer dette.

Hver af sektionerne af isolatoren, ligesom isolatoren som helhed, tjener i hele højspændingsledningens driftsperiode, derfor er hovedkravet til isolatoren holdbarhed. Og isolatorens materiale er forpligtet til at give denne betingelse. Hovedmaterialerne til isolatorer er glas, porcelæn og polymerer.

Glasset, der bruges i isolatorerne, er ikke almindeligt, det er lavet af hærdet glas, som er særligt holdbart, og ophængsisolatorerne baseret på det, samlet i guirlanden, har fremragende dielektriske egenskaber, mens prisen er ret lav for produkter af denne art, der er så vigtige.

Porcelæn har den højeste styrke blandt traditionelle isoleringsmaterialer. Det er smertefrit i stand til at modstå selv lynnedslag, på grund af det faktum, at råmassen af ​​porcelæn er plastik, og formen kan gives den mest optimale, så konfigurationen af ​​den færdige isolator viser sig at være den mindst sårbare selv for sådanne et stort atmosfærisk fænomen.

Polymer isolatorer — den mest moderne løsning, de begyndte at blive lavet og påført relativt for nylig. Polymerisolatorer til elledninger er holdbare, har fremragende dielektriske egenskaber, og deres produktion er ikke forbundet med store materialeomkostninger. For hundreder af kilovolt vil en polymerisolator ikke fungere, men for titusinder af kilovolt er en polymerisolator præcis, hvad du har brug for. Dernæst vil vi se i detaljer på materialerne i moderne isolatorer.

Produktionen af ​​isolatorer baseret på silikonegummi, som har været under udvikling i de senere år, er en mere progressiv løsning.

Silikonegummi - det er det gummi som er elastisk af natur… Af denne grund er silikonegummi meget brugt som isoleringsmateriale til meget fleksible kabler. Generelt bruges forskellige gummier i energisektoren: styren-butadien, butadien, silicium silicium og ethylen-propylen, såvel som naturligt. Organosiliciumgummi er baseret på polyorganosiloxaner.

I denne formel er R organiske radikaler. Typen af ​​radikaler bestemmer egenskaberne for silikonegummi.Hovedkæden kan indeholde både silicium og oxygen samt nitrogen, bor og kulstof. Dette vil følgelig resultere i siloxan, borsiloxan og silicagummi.

Organosiliciumgummi opnås ved vulkanisering af gummi, det vil sige, at molekylerne er tværbundne i rumlige komplekser. En kemisk binding dannes af radikaler eller af terminale OH- og H-grupper. Reaktionen udføres ved udsættelse for stråling eller ved brug af kemiske midler ved høje temperaturer Producenten leverer massen klar til vulkanisering.

Ren silicium silicium gummi har ikke høje elektriske egenskaber; det viser sig at være skrøbeligt, sårbart over for ozon og lys. For at opnå en tilstrækkelig pålidelig isolator er det derfor nødvendigt med et kompositmateriale baseret på silicium siliciumgummi. For at opnå acceptabel kvalitet tilsættes et aktivt forstærkende fyldstof, som er titaniumdioxid og silica nanopulver. Resultatet er et materiale med acceptable egenskaber. Her er de gennemsnitlige specifikationer:

• Densitet: 1350 kg / m3;

• Rivestyrke: 5 MPa;

• Varmekapacitet: 1350 J / kg-K;

• Termisk ledningsevne: 1,1 W / m-k;

• Elektrisk styrke: 21 kV / mm;

• Dielektrisk tabstangens: 0,00125;

• Specifik overflademodstand: 50,5 TΩ;

• Bulk modstand: 5,5 TΩ-m.

• Dielektrisk konstant: 3,25.

Som et resultat, hvad angår siliciumgummi, kan det bemærkes, at dets elektrofysiske egenskaber er tilfredsstillende, termisk ledningsevne er høj nok, mekanisk styrke lader meget tilbage at ønske. Bemærkelsesværdig modstand mod lys, ozon, olie. Driftstemperaturer i området fra -90 ° C til + 250 ° C. Materialet er vandtæt, men oliebestandigt og gasgennemtrængeligt.

Porcelæn.Apropos porcelæn, elektrisk porcelæn til isolatorer, så husk at det er et kunstigt mineral baseret på ler, kvarts og feldspat. Det endelige produkt opnås ved varmebehandling ved hjælp af keramisk teknologi.

De mest bemærkelsesværdige egenskaber ved elektrisk porcelæn er varmebestandighed, kemisk resistens, modstand mod enhver atmosfærisk påvirkning, elektrisk og mekanisk styrke og lave omkostninger. Baseret på disse fordele bruges porcelæn til fremstilling af isolatorer. Her er dens gennemsnitlige specifikationer:

• Densitet: 2400 kg / m3;

• Rivestyrke: 90 MPa;

• Varmekapacitet: 1350 J / kg-K;

• Termisk ledningsevne: 1,1 W / m-k;

• Elektrisk styrke: 27,5 kV / mm;

• Dielektrisk tabstangens: 0,02;

• Specifik overflademodstand: 0,5 TΩ;

• Bulk modstand: 0,1 TΩ-m.

• Dielektrisk konstant: 7.

Hvis vi sammenligner porcelæn og silikonegummi, så er porcelæn sammenlignet med gummi skrøbeligt, meget tungt, har en høj dielektrisk tab tangens.

Hvad angår glasset, har elektroteknisk glas, sammenlignet med porcelæn, en mere stabil råmaterialebase, dets produktionsteknologi er enklere, lettere at automatisere, og vigtigst af alt er det let at identificere funktionsfejl eller beskadigelse af isolatoren med et øje. At bryde en række glasisolatorer får det dielektriske skørt til at falde til jorden, og brud på porcelæn beskadiger ikke skørtet. Beskadiget glasisolator er umiddelbart synlig, og til diagnosticering af porcelæn skal man ty til brugen af ​​yderligere enheder, nattesynsanordninger.

Kemisk er elektrisk glas et sæt af oxider af natrium, bor, calcium, silicium, aluminium osv. Det er faktisk en meget, meget tyk væske.Elektrisk glas er forskelligt fra almindeligt alkalisk glas, det er lavalkaliglas, det revner ikke og dugger under drift. Her er dens funktioner:

• Densitet: 2500 kg / m3;

• Rivestyrke: 90 MPa;

• Varmekapacitet: 1000 J / kg-K;

• Termisk ledningsevne: 0,92 W / m-k;

• Elektrisk styrke: 48 kV / mm;

• Dielektrisk tabstangens: 0,024;

• Specifik overflademodstand: 100 TΩ;

• Specifik volumenmodstand: 1 TOM-m.

• Dielektrisk konstant: 7.

Ulemper ved glasisolatorer er et højt energiforbrug ved fremstilling af elektrisk glas, da det skal koges i lang tid.