Vilka material är moderna isolatorer gjorda av?

Material av moderna isolatorer

Idag finns det kraftledningar överallt på vår planet, på land och under vatten. Endast på det forna Sovjetunionens territorium är längden på alla kraftledningar sådan att den är många gånger större än ekvatorns längd. Och ingen luftledning klarar sig utan att använda isolatorer idag. Tack vare isolatorer blev det möjligt att bygga tillförlitliga och stabila energisystem med en konstant driftspänning på upp till 0,5 megavolt.

Ett stort antal olika isolatorer, som var och en är lämplig för att lösa sina egna problem, är strukturellt olika, men samtidigt ganska funktionella. De ger tillförlitlig isolering av högspänningsledningar från ledande stöd, eftersom de dielektriska egenskaperna hos isoleringsmaterial säkerställer detta.

Var och en av sektionerna av isolatorn, liksom isolatorn som helhet, tjänar under hela driftperioden för högspänningsledningen, därför är huvudkravet för isolatorn hållbarhet. Och isolatorns material är skyldigt att tillhandahålla detta tillstånd. Huvudmaterialen i isolatorer är glas, porslin och polymerer.

Glaset som används i isolatorerna är inte vanligt, det är gjort av härdat glas, vilket är särskilt hållbart, och de upphängningsisolatorer som är baserade på det, monterade i kransen, har utmärkta dielektriska egenskaper, medan priset är ganska lågt för produkter av det här slaget som är så viktiga.

Porslin har den högsta styrkan bland traditionella isoleringsmaterial. Det tål smärtfritt jämna blixtnedslag, på grund av att den råa massan av porslin är plast, och formen kan ges den mest optimala, så att konfigurationen av den färdiga isolatorn visar sig vara den minst sårbara även för sådana ett stort atmosfäriskt fenomen.

Polymerisolatorer — den mest moderna lösningen, de började tillverkas och appliceras relativt nyligen. Polymerisolatorer för kraftledningar är hållbara, har utmärkta dielektriska egenskaper och deras produktion är inte förknippad med stora materialkostnader. För hundratals kilovolt fungerar inte en polymerisolator, men för tiotals kilovolt är en polymerisolator precis vad du behöver. Därefter kommer vi att titta i detalj på materialen i moderna isolatorer.

Produktionen av isolatorer baserade på silikongummi, som har utvecklats de senaste åren, är en mer progressiv lösning.

Silikongummi — det är allt gummi som är elastiskt till sin natur… Av denna anledning används silikongummi i stor utsträckning som ett isoleringsmaterial för mycket flexibla kablar. I allmänhet används olika gummin inom energisektorn: styren-butadien, butadien, kisel kisel och etylen-propylen, såväl som naturliga. Kiselorganiskt gummi är baserat på polyorganosiloxaner.

I denna formel är R organiska radikaler. Typen av radikaler bestämmer egenskaperna hos silikongummi.Huvudkedjan kan innehålla både kisel och syre, samt kväve, bor och kol. Följaktligen kommer detta att resultera i siloxan, borsiloxan och silikagummi.

Organokiselgummi erhålls genom vulkanisering av gummi, det vill säga molekylerna är tvärbundna i rumsliga komplex. En kemisk bindning bildas av radikaler eller av terminala OH- och H-grupper. Reaktionen utförs genom exponering för strålning eller genom att använda kemiska medel vid höga temperaturer Tillverkaren levererar massan färdig för vulkanisering.

Rent kiselkiselgummi har inte höga elektriska egenskaper; den visar sig vara ömtålig, känslig för ozon och ljus. För att erhålla en tillräckligt pålitlig isolator behövs därför ett kompositmaterial baserat på silikonkiselgummi. För att uppnå acceptabel kvalitet tillsätts ett aktivt förstärkande fyllmedel, som är titandioxid och kiseldioxidnanopulver. Resultatet är ett material med acceptabla egenskaper. Här är de genomsnittliga specifikationerna:

• Densitet: 1350 kg / m3;

• Rivhållfasthet: 5 MPa;

• Värmekapacitet: 1350 J / kg-K;

• Värmeledningsförmåga: 1,1 W / m-k;

• Elektrisk styrka: 21 kV / mm;

• Dielektrisk förlusttangens: 0,00125;

• Specifik ytresistans: 50,5 TΩ;

• Bulkmotstånd: 5,5 TΩ-m.

• Dielektrisk konstant: 3,25.

Som ett resultat, när det gäller kiselgummi, kan det noteras att dess elektrofysiska egenskaper är tillfredsställande, värmeledningsförmågan är tillräckligt hög, mekanisk styrka lämnar mycket övrigt att önska. Anmärkningsvärt motstånd mot ljus, ozon, olja. Driftstemperaturer i intervallet från -90 ° C till + 250 ° C. Materialet är vattentätt, men oljebeständigt och gaspermeabelt.

Porslin.På tal om porslin, elektriskt porslin för isolatorer, kom ihåg att det är ett konstgjort mineral baserat på lera, kvarts och fältspat. Slutprodukten erhålls genom värmebehandling med keramisk teknologi.

De mest anmärkningsvärda egenskaperna hos elektriskt porslin är värmebeständighet, kemisk beständighet, motståndskraft mot alla atmosfäriska influenser, elektrisk och mekanisk styrka och låg kostnad. Baserat på dessa fördelar används porslin för att tillverka isolatorer. Här är dess genomsnittliga specifikationer:

• Densitet: 2400 kg / m3;

• Rivhållfasthet: 90 MPa;

• Värmekapacitet: 1350 J / kg-K;

• Värmeledningsförmåga: 1,1 W / m-k;

• Elektrisk styrka: 27,5 kV / mm;

• Dielektrisk förlusttangens: 0,02;

• Specifik ytresistans: 0,5 TΩ;

• Bulkmotstånd: 0,1 TΩ-m.

• Dielektrisk konstant: 7.

Om vi ​​jämför porslin och silikongummi, jämfört med gummi är porslin ömtåligt, mycket tungt, har en hög dielektrisk förlusttangens.

När det gäller glaset har elektrotekniskt glas, jämfört med porslin, en stabilare råmaterialbas, dess produktionsteknik är enklare, lättare att automatisera, och viktigast av allt är det lätt att identifiera funktionsfel eller skada på isolatorn med ett öga. Att krossa en serie glasisolatorer gör att den dielektriska kjolen faller till marken, och att krossa porslin skadar inte kjolen. Skadad glasisolator är omedelbart synlig och för diagnos av porslin måste man tillgripa användningen av ytterligare enheter, mörkerseende enheter.

Kemiskt sett är elektriskt glas en uppsättning oxider av natrium, bor, kalcium, kisel, aluminium, etc. Det är faktiskt en väldigt, väldigt tjock vätska.Elektriskt glas skiljer sig från vanligt alkaliskt glas, det är lågalkaliglas, det spricker inte och imma under drift. Här är dess funktioner:

• Densitet: 2500 kg / m3;

• Rivhållfasthet: 90 MPa;

• Värmekapacitet: 1000 J / kg-K;

• Värmeledningsförmåga: 0,92 W / m-k;

• Elektrisk styrka: 48 kV / mm;

• Dielektrisk förlusttangens: 0,024;

• Specifik ytresistans: 100 TΩ;

• Specifik volymresistivitet: 1 TOM-m.

• Dielektrisk konstant: 7.

Nackdelar med glasisolatorer inkluderar hög energiförbrukning vid tillverkning av elektriskt glas, eftersom det måste tillagas under lång tid.