Hvilke materialer er moderne isolatorer laget av?

Materialer av moderne isolatorer

I dag, overalt på planeten vår, på land og under vann, er det kraftledninger. Bare på territoriet til det tidligere Sovjetunionen er lengden på alle kraftlinjer slik at den er mange ganger større enn lengden på ekvator. Og ingen luftledning kan klare seg uten bruk av isolatorer i dag. Takket være isolatorer ble det mulig å bygge pålitelige og stabile energisystemer med en konstant driftsspenning på opptil 0,5 megavolt.

Et stort antall forskjellige isolatorer, som hver er egnet for å løse sine egne problemer, er strukturelt forskjellige, men samtidig ganske funksjonelle. De gir pålitelig isolasjon av høyspentledninger fra ledende støtter, da de dielektriske egenskapene til isolasjonsmaterialer sikrer dette.

Hver av seksjonene av isolatoren, som isolatoren som helhet, tjener gjennom hele driftsperioden for høyspentlinjen, derfor er hovedkravet til isolatoren holdbarhet. Og materialet til isolatoren er forpliktet til å gi denne tilstanden. Hovedmaterialene til isolatorer er glass, porselen og polymerer.

Glasset som brukes i isolatorene er ikke vanlig, det er laget av herdet glass, som er spesielt holdbart, og opphengsisolatorene basert på det, satt sammen i kransen, har utmerket dielektriske egenskaper, mens prisen er ganske lav for produkter av denne typen som er så viktige.

Porselen har den høyeste styrken blant tradisjonelle isolasjonsmaterialer. Det er smertefritt i stand til å tåle jevnt lyn, på grunn av det faktum at råmassen av porselen er plast, og formen kan gis den mest optimale, slik at konfigurasjonen av den ferdige isolatoren viser seg å være minst sårbar selv for slike et stort atmosfærisk fenomen.

Polymer isolatorer — den mest moderne løsningen, de begynte å bli laget og brukt relativt nylig. Polymerisolatorer for kraftledninger er holdbare, har utmerkede dielektriske egenskaper, og deres produksjon er ikke forbundet med store materialkostnader. For hundrevis av kilovolt vil ikke en polymerisolator fungere, men for titalls kilovolt er en polymerisolator akkurat det du trenger. Deretter vil vi se i detalj på materialene til moderne isolatorer.

Produksjonen av isolatorer basert på silikongummi, som har vært i utvikling de siste årene, er en mer progressiv løsning.

Silikongummi — det er det gummi som er elastisk i naturen… Av denne grunn er silikongummi mye brukt som isolasjonsmateriale for svært fleksible kabler. Generelt brukes forskjellige gummier i energisektoren: styren-butadien, butadien, silisium silisium og etylen-propylen, så vel som naturlig. Organosilikumgummi er basert på polyorganosiloksaner.

I denne formelen er R organiske radikaler. Typen radikaler bestemmer egenskapene til silikongummi.Hovedkjeden kan inneholde både silisium og oksygen, samt nitrogen, bor og karbon. Følgelig vil dette resultere i siloksan, borsiloksan og silikagummi.

Organosilisiumgummi oppnås ved vulkanisering av gummi, det vil si at molekylene er tverrbundet i romlige komplekser. En kjemisk binding dannes av radikaler eller av terminale OH- og H-grupper. Reaksjonen utføres ved eksponering for stråling eller ved bruk av kjemiske midler ved høye temperaturer Produsenten leverer massen klar for vulkanisering.

Ren silisium silisium gummi har ikke høye elektriske egenskaper; den viser seg å være skjør, sårbar for ozon og lys. Derfor, for å oppnå en tilstrekkelig pålitelig isolator, er det nødvendig med et komposittmateriale basert på silisium silisiumgummi. For å oppnå akseptabel kvalitet tilsettes et aktivt forsterkende fyllstoff, som er titandioksid og silika nanopulver. Resultatet er et materiale med akseptable egenskaper. Her er gjennomsnittsspesifikasjonene:

• Tetthet: 1350 kg / m3;

• Rivestyrke: 5 MPa;

• Varmekapasitet: 1350 J / kg-K;

• Termisk ledningsevne: 1,1 W / m-k;

• Elektrisk styrke: 21 kV / mm;

• Dielektrisk taptangens: 0,00125;

• Spesifikk overflatemotstand: 50,5 TΩ;

• Bulk motstand: 5,5 TΩ-m.

• Dielektrisk konstant: 3,25.

Som et resultat, når det gjelder silisiumgummi, kan det bemerkes at dens elektrofysiske egenskaper er tilfredsstillende, termisk ledningsevne er høy nok, mekanisk styrke etterlater mye å være ønsket. Bemerkelsesverdig motstand mot lys, ozon, olje. Driftstemperaturer i området fra -90 ° C til + 250 ° C. Materialet er vanntett, men oljebestandig og gassgjennomtrengelig.

Porselen.Apropos porselen, elektrisk porselen for isolatorer, husk at det er et kunstig mineral basert på leire, kvarts og feltspat. Sluttproduktet oppnås ved varmebehandling ved bruk av keramisk teknologi.

De mest bemerkelsesverdige egenskapene til elektrisk porselen er varmebestandighet, kjemisk motstand, motstand mot enhver atmosfærisk påvirkning, elektrisk og mekanisk styrke og lave kostnader. Basert på disse fordelene brukes porselen til å produsere isolatorer. Her er dens gjennomsnittlige spesifikasjoner:

• Tetthet: 2400 kg / m3;

• Rivestyrke: 90 MPa;

• Varmekapasitet: 1350 J / kg-K;

• Termisk ledningsevne: 1,1 W / m-k;

• Elektrisk styrke: 27,5 kV / mm;

• Dielektrisk taptangens: 0,02;

• Spesifikk overflatemotstand: 0,5 TΩ;

• Bulk motstand: 0,1 TΩ-m.

• Dielektrisk konstant: 7.

Hvis vi sammenligner porselen og silikongummi, så sammenlignet med gummi er porselen skjørt, veldig tungt, har en høy dielektrisk tap-tangens.

Når det gjelder glasset, har elektroteknisk glass, sammenlignet med porselen, en mer stabil råvarebase, produksjonsteknologien er enklere, lettere å automatisere, og viktigst av alt er det lett å identifisere funksjonsfeil eller skade på isolatoren med et øye. Å knuse en serie med glassisolatorer får det dielektriske skjørtet til å falle til bakken, og brudd på porselen skader ikke skjørtet. Skadet glassisolator er umiddelbart synlig og for diagnostisering av porselen må man ty til bruk av ekstra enheter, nattsynsenheter.

Kjemisk sett er elektrisk glass et sett med oksider av natrium, bor, kalsium, silisium, aluminium, etc. Det er faktisk en veldig, veldig tykk væske.Elektrisk glass er forskjellig fra vanlig alkalisk glass, det er lite alkalisk glass, det sprekker ikke og dugger under drift. Her er funksjonene:

• Tetthet: 2500 kg / m3;

• Rivestyrke: 90 MPa;

• Varmekapasitet: 1000 J / kg-K;

• Termisk ledningsevne: 0,92 W / m-k;

• Elektrisk styrke: 48 kV / mm;

• Dielektrisk taptangens: 0,024;

• Spesifikk overflatemotstand: 100 TΩ;

• Spesifikk volumresistivitet: 1 TOM-m.

• Dielektrisk konstant: 7.

Ulemper med glassisolatorer inkluderer høyt energiforbruk ved produksjon av elektrisk glass, da det må kokes i lang tid.