Виды токов изоляции: Изоляция (электротехника) — Википедия – Лекция 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД В ГАЗАХ

Содержание

Изоляция (электротехника) — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

У этого термина существуют и другие значения, см. Изоляция. Медный провод с полиэтиленовой изоляцией

Изоля́ция в электротехнике — элемент конструкции оборудования, препятствующий прохождению через него электрического тока, например, для защиты человека.

Для изоляции используются материалы с диэлектрическими свойствами: стекло, керамика, многочисленные полимеры, слюда. Также существует воздушная изоляция, в которой роль изолятора выполняет воздух, а конструктивные элементы фиксируют пространственную конфигурацию изолируемых проводников так, чтобы обеспечивать необходимые воздушные промежутки. Исторически первые образцы изолированных медных проводов имели изоляцию из навитой бумаги, пропитанной парафином, резины. Сейчас резиновая изоляция применяется редко и в основном для проводов, работающих в расширенном температурном диапазоне (пластмассы становятся хрупкими на холоде.) Для изоляции гибких проводов при повышенных температурах используется фторопласт, для экстремально высоких — провод заключается в бусы из керамики. Для изоляции высоких напряжений используется резина без сажевого наполнителя (белая), так как сажа (углерод) проводит ток и может стать причиной электрического пробоя. Изолятором может служить и вакуум в специальных радиотехнических кабелях для мощных радиостанций. Использование жидкого изолятора — специального трансформаторного масла — позволяет существенно уменьшить габариты высоковольтных трансформаторов на подстанциях, так как для такого масла напряжение пробоя выше чем для воздуха.

Габариты изоляционной конструкции определяются рабочим напряжением установки и длительной прочностью изоляции при заданном сроке службы.

Зависимость срока службы изоляции от температуры[править | править код]

Опыт эксплуатации свидетельствует, что для каждого изоляционного материала существует определённая температура, превышение которой всего лишь на несколько градусов приводит к существенному сокращению срока службы изоляции. Для некоторых изоляционных материалов экспериментально установлен степенной закон старения. Согласно ему, при повышении температуры изоляции на некоторое число градусов Δθ{\displaystyle \Delta \theta } срок службы сокращается вдвое по сравнению со сроком службы при исходной температуре: Dθ=DM2θM−θΔθ{\displaystyle D_{\theta }=D_{M}2^{\frac {\theta _{M}-\theta }{\Delta \theta }}}, где Dθ{\displaystyle D_{\theta }} — срок службы при повышенной температуре θ{\displaystyle \theta }, DM{\displaystyle D_{M}} — срок службы при абсолютной температуре θM{\displaystyle \theta _{M}}, определяемый опытным путем[1].

  1. Федоров А. А., Попов Ю. П. Эксплуатация электрооборудования промышленных предприятий. — М.: Энергоатомиздат, 1986. — Тираж 35000 экз. — с. 159

Лекция 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД В ГАЗАХ

лем (РНП).

Количественной характеристикой степени однородности поля явля-

ется коэффициент неоднородности kн = Emax , представляющий собой от-

Eср

ношение максимального значения напряженности электрического поля в изоляционном промежутке к среднему значению напряженности электрического поля.

К промежуткам с СНП относятся промежутки, у которых kн < 2 ; это

промежутки с электродами типа плоскость – плоскость с закругленными краями или промежутки с электродами типа шар – шар, если радиусы шаров много больше расстояния между их поверхностями.

К промежуткам с РНП относят промежутки, имеющие kн > 3..4 . Наи-

более резко выраженными изоляционными промежутками этого типа являются промежутки с электродами стержень – плоскость.

1.2. Виды токов в изоляции и вольтамперная характеристика газового промежутка

Изоляция электроустановки служит для предотвращения протекания электрического тока между изолируемыми частями. В нормальном состоянии через изоляцию могут протекать три вида токов:

•емкостные токи при переменном напряжении, которые зависят от емкости изоляции и могут быть большими по величине; способность изоляции проводить емкостные токи характеризуется величиной емкости изоляции;

•абсорбционные токи (токи различных видов замедленной поляризации), сказывающиеся и при постоянном, и при переменном напряжениях; характеристикой изоляции в отношении абсорбционных токов являются угол диэлектрических потерь и коэффициент абсорбции, рассматриваемый в разделе 5;

•сквозные токи, чрезвычайно малые по величине, которые протекают при постоянном напряжении через длительное время после его

включения; способность изоляции проводить сквозные токи характеризуется величиной сопротивления изоляции.

Заряженные частицы, входящие в состав молекул и кристаллических решеток диэлектрика, достаточно прочно связаны в веществе и при условиях, близких к нормальным, не могут перемещаться на заметные расстояния. Сквозные токи обусловлены небольшим количеством свободных заряженных частиц, образуемых за счет внешних ионизаторов, и эти свободные заряженные частицы способны перемещаться через изоляцию от одного электрода к другому.

Изоляционный материал, виды изоляции, жидкая изоляция для проводов

В этой статье пойдет речь о таком важном элементе электрического кабеля, как изоляция. В общих чертах будет освещена тема о характеристиках и свойствах изоляционных материалов, сфере применения электроизоляторов.

Электрическая изоляция

Электрическая изоляция

Электрическая изоляция

Представляет собой слой материала, не способного проводить электричество, или, другими словами, диэлектрика. Покрытая таким материалом металлическая токопроводящая жила надежно защищена от контакта с другим проводником, а также не способна нанести повреждения человеку, производящему работы с ней.

Как изоляционные материалы выступают следующие диэлектрики: стекло, керамика, различные виды полимеров, слюда. Одной из разновидностей изоляции является воздушная. Конструкция ее примечательна тем, что жилы проводников расположены в пространстве таким образом, что между ними находится прослойка воздуха, которая ограничивает их контакт.

Исторически первые образцы изоляции выполнялись из навитой на медные провода бумаги, которая была пропитана парафином, или резины. На сегодняшний день резина используется для проводов и кабелей, эксплуатирующихся в условиях больших температурных перепадов.

Срок службы изоляции сильно зависит от температуры рабочей среды.  Достаточно превышения в несколько градусов для снижения срока эксплуатации материала изоляции примерно в два раза.

Характеристики электроизоляторов

Ко всем без исключения электроизоляторам предъявляются общие требования.

Электрическая прочность

Главная задача диэлектрика – обеспечить требуемый уровень значения величины электрической прочности на пробой. Данная величина находится в прямой зависимости от того, насколько толстая фарфоровая стенка изолятора. Нарушение прочности происходит при пробое твердого диэлектрика или в результате разряда по поверхности изолятора. Прочность характеризуется напряжением промышленной частоты, которое способен выдержать изолятор при сухой и мокрой поверхности, а также импульсным напряжением при испытании.  Эту величину проверяют специальным прибором – мегаомметром.

Удельное сопротивление

Изоляционный материал пропускает небольшую часть электрического тока. Эта величина является несоизмеримо малой, в сравнении с теми токами, которые протекают постоянно по жилам. Электрический ток может идти через два пути: сквозь сам изоляционный материал или по его поверхности. Удельным сопротивлением называется величина сопротивления единицы объема материала. Она равна отношению произведений величин сопротивлений тока, идущего по изолятору и сквозь него, к их же сумме.

В качестве единицы измерения данной величины взято значение сопротивления изоляционного материала, выполненного в форме куба с гранью 1 см, где направление тока совпадает с вектором направления двух наружных противоположных граней. Величина удельного сопротивления зависит от агрегатного состояния материала и других важных величин.

Диэлектрическая проницаемость

После помещения изолятора в электромагнитное поле происходит изменение направления в пространстве частиц с плюсовыми зарядами: они выстраиваются по силовым линиям электромагнитного поля. Электронные оболочки меняют свою ориентацию в противоположную сторону. Молекулы поляризуются. При поляризации диэлектриков происходит образование собственного поля у молекул, которое действует в сторону, противоположную направлению общего поля. Эта способность определяется диэлектрической проницаемостью.

Важно! Диэлектрическая проницаемость характеризует степень поляризации диэлектрика. Она оказывает влияние на емкость таких элементов, как конденсаторы. При их изготовлении следует применять изоляцию с большой величиной диэлектрической проницаемости. Измерение величины производят в фарадах на метр погонный (Ф/м). Единица измерения получила свое название в честь великого английского ученого Майкла Фарадея, внесшего весомый вклад в науку в области электромагнетизма.

Угол диэлектрических потерь

Диэлектрические потери – энергия электрического поля, рассеивающаяся в изоляционном материале за определенную единицу времени. Энергия никуда не исчезает, а переходит из одного состояния в другое (тепло). Чем выше величина потерь, тем больше риск теплового разрушения диэлектрика. Эта характеристика электроизолирующего материала измеряется тангенсом угла диэлектрических потерь. Зависимость тангенса угла от значения диэлектрических потерь линейная.

Сферы применения электроизоляторов

Чтобы выяснить, где применяются электроизоляторы, достаточно просто вспомнить, где распространена электропроводка. Это могут быть как бытовые системы электроснабжения и электроосвещения, так и промышленные. В электрических силовых кабелях, прокладываемых снаружи и под землей, содержится несколько слоев такой изоляции. В приборостроении отдельные элементы конструкции приборов также приходится изолировать от напряжения. Это могут быть как небольшие элементы разных плат, так и целые узлы. Такая изоляция позволяет сохранить эксплуатационные характеристики материалов, расположенных вблизи токоведущих жил.

Жидкие диэлектрики

Жидкая изоляция

Жидкая изоляция

К такому виду диэлектриков относят различные виды масел, лаков, паст и смол. Большое распространение получили продукты переработки нефти – минеральные масла. Такие изоляторы используются в трансформаторных подстанциях небольшой мощности, масляных выключателях, кабелях и конденсаторах. Жидкая изоляция для проводов применяется при подготовке к работе кабелей и конденсаторов.

Заметка. В качестве альтернативы жидкой изоляции можно применить спрей для проводов. Дистиллированная вода также является диэлектриком.

Технические характеристики жидких диэлектриков напрямую зависят от их чистоты. Чем больше загрязнены масло, вода и другие подобные диэлектрические жидкости, тем более худшими характеристиками они обладают. Очистка таких жидкостей производится при помощи дистилляции или ионообменной сорбции.

Твердые диэлектрики

Твердая изоляция

Твердая изоляция

Это самая распространённая и популярная группа электроизолирующих материалов. К таким изоляторам относят:

  • Стекла из неорганических веществ.
  • Установочная и конденсаторная керамика.
  • Мусковит, флогопит.
  • Асбест.
  • Пленки из неорганических материалов.

Кроме этого, твердые изоляторы делятся на полярные, неполярные и сегнетоэлектрические. Критерием разделения выступает степень поляризации. К основным свойствам твердых изоляторов также можно отнести их химическую стойкость, трекингостойкость и дендритостойкость. Первое качество характеризует способность материала противостоять агрессивным химическим средам, типа кислот и щелочей. Трекингостойкость – это способность противостоять воздействию электрической дуги. Дендритостойкость характеризует устойчивость к появлению дендритов. Дендрит – продукт осадка частиц в электролите, получаемый при воздействии электрического тока высоких плотностей.

Помимо всего этого, провода также защищают от электромагнитных помех. В качестве такой защиты используют фольгу, спиральную обмотку, оплетку жил.

Газообразные диэлектрики

Данные виды изоляции можно разделить на две большие группы: материалы естественного происхождения и искусственные. Вдыхаемый человеком обыкновенный воздух является естественным изоляционным материалом, к искусственным относят различные газы. Воздух не подходит для использования в герметично закрытых корпусах оборудования из-за большого процента содержания кислорода в нем. Актуальным для таких установок будет электротехнический газ. Газообразные электроизоляционные материалы имеют значение диэлектрической проницаемости, равное 1. Преимуществами этой группы диэлектриков являются небольшая величина диэлектрических потерь и степень пробоя.

Неорганические диэлектрики

К такому типу изоляции относятся преимущественно вещества, химическая формула которых не содержит органических элементов. К наиболее распространенным электроизоляционным материалам подобного рода относится следующий ряд: стекло и его разновидности, слюда, керамические материалы, такие, как стеатит, радиофарфор, термоконд. Производные стекла используются для изготовления различных стеклянных трубок, баллонов. Фарфоровая изоляция часто используется для создания конденсаторов, резисторов.

Классификация по нагревостойкости

Ниже в статье приведены данные по классам нагревостойкости диэлектриков, взятые из  ГОСТ 8865-93 «Системы электрической изоляции», п.2 2.1, таблица №1:

  • Y – материалы из не погруженных в жидкий диэлектрик бумаги, картона, целлюлозы, шелка, различных волокнистых материалов. Температура, которую способна выдержать изоляция, – 90°С.
  • A – относятся материалы предыдущего класса, а также из искусственного шелка, которые пропитаны масляными и другими лаками. Температура, которую способна выдержать изоляция, – 105°С.
  • E – это синтетические и органические пленки, смолы, компаунды. Температура, которую способна выдержать изоляция, – 120°С.
  • B – основу изолятора составляют слюда, асбест, стекловолокно, которые были изготовлены с применением органических связующих материалов обычной нагревостойкости. Температура, которую способен выдержать такой материал, – 130°С.
  • F – основу изолятора составляют слюда, асбест, стекловолокно, которые пропитаны смолами и лаками соответствующей нагревостойкости. Изолятор выдерживает нагрев до 155°С.
  • H – основу изолятора составляют слюда, асбест, стекловолокно, которые применяются с кремнийорганическими связующими и пропитками. Ткань характеризуется высокой температурной устойчивостью – до 180°С.
  • C – основу изолятора составляют слюда, асбест, стекловолокно, которые используются безо всяких связующих веществ органического происхождения. Самые устойчивые к температурному воздействию среди изоляционных материалов – до 180°С.

Электроизоляционные лакированные ткани

Лакированные изолирующие ткани

Лакированные изолирующие ткани

Этот вид диэлектрика характеризуется тем, что изготавливается на основе ткани, пропитанной лаком. Нанесение изолятора на ткань происходит при помощи кисточки. Такой лак образует пленку, обладающую требуемыми диэлектрическими свойствами.

Ткань, применяемая в такой изоляции, преимущественно хлопчатобумажная. Также встречаются материалы на шелковой, капроновой и стеклянной основе. Стекловолокнистая ткань характеризуется повышенной устойчивостью к высоким температурам. Основной сферой применения таких тканей будут являться электрические машины и аппараты, где важна гибкость изоляционного материала.

Заметка. Наиболее часто использующимся электриками изолятором подобного вида является обычная ПВХ лента или, по-простому, изолента.

В этой статье были кратко рассмотрены типы изоляции, свойства и условия применения данного материала. Статья будет полезна как опытным электротехникам, так и впервые пробующим свои силы домашним мастерам. Она поможет подобрать требуемую изоляцию проводников и кабелей, согласно конкретным условиям рабочего процесса.

Видео

Изоляция, характеристики, назначение

Изоляция — это диэлектрическая оболочка, которая выполняет очень важную функцию. Она препятствует соприкосновению жил друг с другом и защищает человека от поражения электрическим током. Также изоляция предохраняет жилы от механических повреждений и разрушающего влияния внешней среды. Основной характеристикой материала изоляции является его электрическая прочность. В процессе эксплуатации проводов на их изоляцию одновременно воздействуют электрические, тепловые, механические и другие нагрузки.

Они неизбежно вызывают в изоляции сложные процессы, следствием которых является постепенное ухудшение ее свойств, именуемое старением. Оно выражается в уменьшении электрической прочности и ухудшении других электрофизических характеристик изоляции. Практическое значение процессов старения состоит в том, что они ограничивают сроки службы изоляции проводов. В связи с этим в процессе их эксплуатации должны предусматриваться меры, снижающие темпы старения изоляции до такого уровня, при котором обеспечивается срок ее службы не менее 30 лет.

Важными характеристиками изоляции являются также термостойкость, морозостойкость, механическая прочность и пожаробезопасность.

Термостойкость изоляции определяется ее способностью выдерживать воздействие повышенной температуры в течение времени, сравнимого со сроком нормальной эксплуатации, без недопустимого ухудшения диэлектрических свойств.

Морозостойкость изоляции — это ее способность сохранять свои свойства при отрицательных температурах в течение длительного времени.

Механическая прочность изоляции характеризует ее возможность выдерживать нагрузки на изгиб и разрыв.

Пожаробезопасность изоляции определяется ее устойчивостью к возгоранию от коротких замыканий и последующему распространению горения. Для кабелей и проводов бытового назначения применяют резиновую, пластмассовую и некоторые другие виды изоляции.

У изолированного провода каждая токопроводящая жила заключена в защитную оболочку из резины, поливинилхлорида или полиэтилена.

Защищенные провода поверх изолированных жил покрывают дополнительно еще одной оболочкой из полимерных материалов, резины или металла для защиты от внешних факторов.

Иногда пространство между изоляцией и защитной оболочкой заполняют негорючей массой, которая обеспечивает дополнительную защиту от возгорания.

Некоторые виды кабелей дополнительно защищаются металлической оболочкой из свитой в спираль металлической ленты или свинцовой рубашкой. Такие бронированные кабели используются для наружной подземной прокладки.

При рабочем напряжении провода 380 В он подходит для сетей 380, 220, 127, 42, 12 В. Но шнур, рабочее напряжение которого 220 В, нельзя применять в сетях 380 В и выше. В жилых зданиях используют провода и кабели на напряжения 660, 380 и 220 В. Надписи 660/660; 380/380 и 220/220 относятся к многожильным проводам. Они указывают допустимое напряжение между соседними жилами. Изоляция кабеля должна иметь электрическую прочность, исключающую возможность электрического пробоя при напряжении, на которое рассчитан кабель.

Электрической прочностью изоляции кабелей называют способность изоляции выдерживать рабочее напряжение в течение определенного срока службы. Она численно определяется напряжением (напряженностью электрического поля), приводящим к разрушению изоляции к концу заданного отрезка времени.

Рабочее напряжение — это наибольшее напряжение сети, при котором провод, кабель, шнур могут эксплуатироваться длительное время. Значение рабочего напряжения провода должно быть отражено в его маркировке.

Различают два основных вида пробоя: электрический и тепловой. Электрическим (прокалывающим) пробоем называют пробой изоляции в наиболее ослабленном месте. Он протекает практически мгновенно и обычно связан со скачком напряжения или местным разрушением изоляции кабелей из-за внешних факторов.

Тепловой пробой изоляции кабелей происходит при перегреве проводника, вызванном перегрузкой, что приводит к оплавлению и разрушению изоляции. Этот вид пробоя развивается постепенно и случается обычно в тех местах, где температура повышается особенно интенсивно. Развитию теплового пробоя может способствовать повышенная температура окружающей среды.

Резиновая изоляция изготавливается на основе натуральных или синтетических каучуков. Резиновые оболочки не распространяют горение, обладают высокой стойкостью к растягивающим, ударным и крутящим нагрузкам. В зависимости от химического состава резиновая изоляция может обладать различными электрофизическими свойствами, например длительной устойчивостью к воздействию температур в широком диапазоне (от -60 °С до +200 °С). Однако в процессе эксплуатации с течением времени свойства резины ухудшаются, т. е. происходит ее «старение».

Все кабели, которые используются для проводки в жилых помещениях, должны иметь многократную электрическую прочность, при которой пробой может произойти лишь в случае механического повреждения или в силу длительной эксплуатации.

Поливинилхлоридная (ПВХ) изоляция изготавливается из смеси поливинилхлоридной смолы с пластификаторами, стабилизаторами и другими добавками. В изоляционные ПВХ-пластикаты вводят антиоксиданты, обеспечивающие длительное сохранение высокого удельного электрического сопротивления, гибкости при низких температурах и термостойкости.

Для получения цветного ПВХ-пластиката в него вводят окрашивающие пигментные красители. Это наиболее распространенный тип изоляции, хотя он имеет и некоторые минусы. Так, морозоустойчивость ПВХ-пластиката не превышает -20 °С, а при нагревании он вместо горения начинает выделять хлороводород и диоксины (достаточно вредные вещества с едким запахом).

Полиэтиленовая изоляция изготавливается на основе полиэтиленов различной степени плотности. Электрофизические свойства полиэтиленов улучшаются путем введения различных стабилизаторов и других добавок. В целом полиэтиленовая изоляция отличается значительной электрической прочностью, высокими физикохимическими свойствами, малой влагопроницаемостъю и стойкостью против электрической и химической коррозии.

Смотрите также:

Основные виды изоляции кабелей и проводов: обзор, плюсы и минусы

Совсем недавно мы рассматривали, маркировку кабелей и проводов, однако у наших подписчиков осталось еще множество серьезных вопросов по поводу изоляции. Поэтому в этой статье мы решили подробно рассказать о том, какие виды изоляции кабелей и проводов существуют на данный момент. Рассмотрим самые популярные изоляционные материалы и выделим самые популярные.

Типы изоляции проводников

Изначально вы должны понимать, что изоляция подбирается к каждому проводнику индивидуально, исходя из его конструктивных особенностей и сетевого напряжения, при котором он будет работать. Исходя из этого, можно выделить следующее:

  1. Облачные проводники, которые используются в сети не более 700 Вольт. Они предназначены для домашнего использования в однофазной или трехфазной сети. То есть, 220 и 380 Вольт соответственно.
  2. Безоблачные кабеля, которые используются в сетях, как и в первом случае.
  3. Для проводников, которые работают при постоянном токе 700-1000 Вольт и переменном напряжении 220 и 400 Вольт.
  4. Для проводников с напряжением до 3600 Вольт. Переменный ток в этом случает от 400 до 1800 Вольт.
  5. Также стоит выделить провода, которые используются при напряжении 1000-6000 Вольт, с переменным током 400-1800 Вольт.

Здесь также стоит учитывать:

  • Условия эксплуатации.
  • Технические характеристики и иные параметры.
  • Сечение кабеля.
  • Количество жил.

Виды изоляции для проводов

Как вы понимаете, к каждому проводнику изоляция подбирается индивидуально. Сейчас выделяют следующие виды изоляции проводов и кабелей:

Резиновая изоляция

Она может быть изготовлена из природной резины или синтетического происхождения. Преимущества такой изоляции заключаются в том, что провод получает высокую гибкость, что позволяет использовать его практически в любых условиях. Однако такая изоляция не считается долговечной, так как оплетка через определенное время теряет свойства. Такую изоляцию получил популярный кабель КГ.

ПВХ

ПВХ изоляция для проводов считается достаточно популярной. Следует выделить несколько преимуществ:

  • Низкая цена во время производства.
  • Высокая эластичность, которая сохраняется при низких температурах.
  • Термостойкость.
  • Хорошие защитные свойства.

Однако можно выделить и несколько недостатков:

  • Со временем теряются свойства.
  • Также со временем снижается химическая стойкость материала.

Бумажная изоляция

В современной кабельной продукции такая изоляция используется крайне редко, это связанно с тем, что ее пропускная способность составляет не более 35 кВ. Однако если бумажная используется в силовых кабелях, тогда производители используют специальную пропитку, которая включает в себя масло, канифоль и воск.

Если говорить за недостатки, то они существенны, так как бумага не может переносить внешнее воздействие. Соответственно проводники с такой изоляцией можно встретить редко, также их устанавливать можно только в сухих помещениях.

Фторопластовая изоляция

Фторопластовая изоляция проводов и кабелей считается одной из самых надежных. Однако процедура применения данной изоляции считается достаточно сложной. Ведь сначала фторопласт наматывается на кабельные жилы, затем его начинают запекать при высоких температурах. В результате получается изоляция, которую сложно повредить.

Также читайте:

Провод СИП: основные характеристики.

Высоковольтная изоляция | Статьи ЦентрЭнергоЭкспертизы

Изоляция и электричество – два неразрывных понятия. Основным назначением диэлектриков, материалов любой изоляции считается обеспечение прохождения электрического тока исключительно по тем цепям и в том направлении, которое предусматривает схема. Изоляция исключает вероятность:

  • потерь электроэнергии;
  • коротких замыканий сети;
  • поражений электрическим током.

Главной характеристикой любого диэлектрика принято считать электрическую прочность, характеризующуюся минимальной величиной напряженности электрического поля, при которой происходит пробой диэлектрика. Существуют твердые, жидкие и газообразные диэлектрики, обладающие разной электрической прочностью, например для:

  • слюды или кварца она может составлять 10⁶- 10⁷ В/см;
  • жидкого диэлектрика колеблется в широких пределах и зависит от степени очистки;
  • воздуха при нормальных условиях примерно 3х10⁴ В/см.

Очевидно, что изоляция высоковольтных цепей достаточно сложная задача.

Два типа высоковольтной изоляции

Условно высоковольтную изоляцию принято делить на два типа: внешнюю и внутреннюю. Внешняя изоляция представлена воздушными промежутками:

  • между контактами высоковольтных вводов;
  • шинами высоковольтных проводов и т.д.

Изолируемые проводники расположены на определенном расстоянии друг от друга и заземленных предметов. Изоляция воздушных зазоров и их величины рассчитываются с учетом электрической прочности воздуха и возможных изменений ее величин. При атмосферных изменениях, загрязнениях возможны пробои, однако этот тип изоляции восстанавливает свои свойства после устранения причин пробоя.

Внутренняя изоляция не связана с атмосферой, под ней подразумевают диэлектрические среды:

  • в высоковольтных кабелях;
  • обмоток силовых трансформаторов подстанций;
  • между токоведущими частями в высоковольтном оборудовании и пр.

Данный вид изоляции представлен различными видами диэлектриков, среди которых нашлось место:

  • вакуумной и газовой изоляции;
  • жидкой и твердой разновидностям;
  • бумажно-масляной изоляции;
  • маслобарьерной изоляции.

Вакуум идеален, но трудно реализуем практически. В качестве газовой изоляции используется воздух, азот или элегаз (шестифтор – SF₆). Последний газ наиболее перспективен, поскольку при повышении давления его электрическая прочность стремится к величине твердых диэлектриков, кроме того для элегаза характерны прекрасные дугогасящие свойства и высокая, на порядок выше нежели у воздуха скорость восстановления изоляционных свойств.

Твердая изоляция бывает неорганического (стекло, электрофарфор, слюда) и органического (бумага, картон, гетинакс) происхождения. Кроме того эта группа представлена синтетическими материалами (фторопласт, полиэтилен, компаунды). Жидкие изоляторы – это в основном углеводороды минерального и растительного происхождения (конденсаторное, трансформаторное, касторовое и другие масла).

Бумажно-масляная изоляция представлена многослойной бумажной изоляцией, пропитанной минеральным маслом (трансформаторным, кабельным, конденсаторным), отличается высокой прочностью, низкими потерями и невысокой ценой. Маслобарьерная изоляция в своей основе имеет минеральное масло, увеличивают электрическую прочность специальные барьеры из электрокартона или бумаги.

Главным недостатком внутренней изоляции считается ее старение, снижение свойств в процессе эксплуатации. Сопротивление изоляции со временем ухудшается, разогрев от диэлектрических потерь повышает риск пробоя изоляции. Пробой твердых и полимерных изоляторов имеет необратимый характер.

Причины старения и способы предупреждения аварий

Основными составляющими причин старения внутренней изоляции можно назвать:

  • электрическую – поляризацию, рост диэлектрических потерь, снижение сопротивления;
  • механическую – трещины и разрушения диэлектрика, усталость материала;
  • химическую – окисление, появление радикалов;
  • тепловую – ускоряющую химических реакции.

Для предотвращения аварийных ситуаций высоковольтное оборудование нуждается в регулярных высоковольтных испытаниях.

Смотрите также другие статьи :

Испытание кабеля из сшитого полиэтилена

Основную угрозу для кабеля СПЭ представляют повреждения оболочки, вероятность которых не исключена при работах по прокладке и монтажу кабельных линий. Такие дефекты в силовых кабелях могут не проявлять себя сразу, но существенно снижать их ресурс.

Подробнее…

Определение мест повреждения кабеля

Большинство крупных электрических соединений между потребителями энергии и источниками осуществляется при помощи кабельных линий. Чаще всего это система параллельных друг другу кабелей, муфт и крепежей. Повреждение даже в самой малой степени чревато как минимум экономическими потерями.

Подробнее…

Виды изоляции кабельно-проводниковой продукции | ЭлМикс

При производстве кабелей необходимо обеспечить надежную изоляцию отдельных проводников относительно друг друга и внешней среды. Для этого применяют различные материалы – диэлектрики. Свойство не проводить ток, и, следовательно, являться хорошим изолятором, присуще резине, полиэтилену и поливинилхлориду (ПВХ), фторопластам и полистиролу, шелку, бумаге и различным лакам. Все эти материалы широко применяются в кабельном производстве.

Основные виды кабелей в зависимости от условий эксплуатации

Использование того или иного изоляционного материала для изготовления определенного типа кабеля определяется конструктивными особенностями изделия и эксплуатационными параметрами электрических сетей, в которых они будут применяться. Различают:

  • кабеля в защитной оболочке, рассчитанные на максимальное напряжение до 700В в сетях постоянного тока, либо 220В в однофазных (380В – в трехфазных) сетях переменного тока.
  • кабеля без оболочки, предназначенные для эксплуатации при напряжениях до 700В в сетях постоянного, а также 220В и 380В — переменного тока.
  • кабеля в оболочке и без таковой для сетей, напряжение в которых составляет 700В – 1000В постоянного, и 220В-400В переменного тока при однофазном и трехфазном подключении соответственно.
  • кабеля для сетей до 3600В постоянного, и напряжений в диапазоне 400В — 1800В переменного тока.
  • кабеля, рассчитанные на эксплуатацию в сетях постоянного тока 1000В — 6000В, и 400В – 1600В — переменного.

 

Рассмотрим наиболее часто используемые изоляционные материалы:

Резина

Основное преимущество данного вида изоляции – отличные диэлектрические свойства и повышенная гибкость. Кабели, изготовленные с использованием резиновой изоляции, удобны в работе и облегчают монтаж сетей со сложной геометрией.

В процессе производства кабелей применяют как синтетическую, так и резину, полученную из натурального сырья. Однако с течением времени и тот, и другой вид материала пересыхает, стареет и растрескивается. В таком состоянии резина частично утрачивает свои изоляционные свойства и становится причиной выхода кабелей из строя.

Примером кабеля с резиноволй изоляцией может послужить марка КГ и его модификация КГ-хл, используемая в районах с низкими температурами.

 

Поливинилхлорид (ПВХ)

пвх пластикатЧасто используемый в промышленности дешевый термопластичный полимер. Хорошо поддается формовке, поэтому изделия из него, в том числе и изоляция, обходятся достаточно дешево.

Существенными недостатками изоляции на основе ПВХ является потеря этим материалом гибкости и пластичности при низких температурах, а также критичное размягчение при температурах выше 65°С. Поэтому при производстве кабельной продукции обычно используется более устойчивая к воздействию высоких и низких температур разновидность — хлорированный ПВХ, а также поливинилхлориды с различными пластификаторами.

Негорючие свойства изоляции из ПВХ-пластиката широко используются для изготовления кабельно-проводниковой продукции, используемой во взрыво- и пожаро-опасных помещениях. Например ВВГнг-LS

Полиэтилен

полиэтиленовая изоляцияЭтот популярный материал устойчив ко многим химическим веществам и может применяться в условиях воздействия агрессивных сред.

Следует учитывать, что обычный полиэтилен термопластичен и не подходит для использования в качестве изолятора при высоких температурах. Для этой цели используют сшитый (ошибочное, но распространенное второе название – вулканизированный) полиэтилен. Этот материал лишен указанного недостатка.

В качестве примера кабеля с изоляцией жил, выполненной из сшитого полиэтилена, можно привести АПВБбШв

Бумажная изоляция

пропитанная бумажнаяИспользование бумаги в качестве изоляции в настоящее время ограничено, так как ее с успехом заменили более совершенные по своим физическим свойствам современные материалы. Кабеля с изоляцией из бумаги и ее производных рассчитаны на напряжения до 35 кВ.

В силовых кабелях в качестве изоляции используется бумага, пропитанная специальным составом из смеси масла, воска и канифоли, который улучает диэлектрические и физические свойства бумажной основы. При производстве кабелей для высоковольтных электрических сетей применяют материалы на основе многослойной целлюлозы. Общим недостатком изоляции, изготовленной из бумаги, являются ограничения температурного режима (опасность возгорания) и низкая влагостойкость.

Бумага пропитанная вязким диэлектрическим составом используется для изоляции жил кабеля ААБ2л.

Фторопласт

Использование этого материала в качестве изоляции при производстве кабелей сопряжено со сложностями технологии. Сначала производится обмотка проводников фторопластовой лентой, после чего их нагревают до полного «спекания» материала оболочки в однородную структуру.

Такой изолятор считается самым надежным. Фторопласт прочен, устойчив к агрессивным средам и химическим веществам, сохраняет изоляционные и физические свойства в широком диапазоне температур.

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *