Изоляция кабеля. Вопросы по изоляции кабеля. Какие бывают изоляции?
Основные виды изоляции силового кабеля. Виды изоляции кабельных линий и их маркировки. Как правильно изготовить изоляцию кабеля своими руками
4 comments
Изоляция кабеля – это материал, препятствующий распространению электрического тока и защищающий токопроводящие жилы от воздействия из вне. Силовые кабели исполняются в различных вариациях с разными изоляционными материалами.
Какие же бывают виды изоляции?
— фторопластовая;
— полиэтилен;
— прочие нестандартные виды изоляции.
В зависимости от параметров помещения или объекта, на котором планируется производить прокладку проводника, подбирается модификация кабеля, в т.ч. с учётом материала изоляции. Так при повышенных требованиях к гибкости проводника, рекомендуется использовать изделия с резиновой изоляцией. Как правило, подобные силовые проводники выдерживают серьёзные изгибающие усилия, что важно при использовании в различных подвижных установках, при наличии деформационных процессов на поверхности, по которой ведётся прокладка. Из недостатков стоит отметить потерю эластичности и старение резиновой изоляции по истечении времени.
Силовой кабель с бумажной изоляцией эксплуатируется в сетях на напряжение до 35 кВ. Данная изоляция представляет собой специальную бумагу, пропитанную маслоканифольным составом. На горизонтальных поверхностях такая изоляция исправно выполняет свой функционал. Однако на вертикальных и наклонных трассах может иметь место стекание пропитки и соответственно старение изоляции, что приводит к порче проводника в целом.
Фторопластовая изоляция характеризуется максимально высокими показателями устойчивости к различным химическим, механическим и электрическим воздействиям, а также выдерживает широчайший температурный диапазон от -90 до +250С. Единственным недостатком данного типа изоляции является сложный процесс производства. Поэтому кабели с фторопластовой изоляцией, как правило, используются ограниченно для специфических объектов с повышенными требованиями к устойчивости проводников.
Наиболее распространённые на сегодняшний день кабели с полиэтиленовой или поливинилхлоридной изоляцией. Это наиболее современные и экологичные вариации материалов изоляции, которые позволяют создавать проводники, не распространяющие горение, а также огнестойкие и безгалогенные.
Полиэтиленовая оболочка надёжно защищает токопроводящие элементы от различных химических и механических воздействий. При эксплуатации в заданных температурных диапазонах полиэтиленовая изоляция не деформируется и сохраняется в неизменном виде.
ПВХ-изоляция чаще используется в силовых кабелях, используемых для прокладки внутри зданий. Поливинилхлоридные компаунды практически не подвержены горению, а вспомогательные элементы придают материалу эластичность и дополнительную термостойкость.
Существуют также нестандартные типы изоляции из полистирола, окиси магния, лаковых компаундов, которые используются значительно реже остальных, но всё же производятся в ограниченном количестве, как правило, под заказ для конкретных объектов.
По изоляции силового кабеля зачастую возникают определённые вопросы. Рассмотрим основные.
Чем характеризуется изоляция кабелей?
В первую очередь предъявляются требования по электрической прочности изоляции. Данная характеристика наиболее важна, т.к. от данного показателя зависит вероятность возникновения пробоя и соответственно пожароопасной ситуации.
Как и из чего изготавливают бумажную изоляцию? Её преимущества. Бумажная изоляция силовых кабелей производится из специальной многослойной бумаги на основе сульфатной целлюлозы. В процессе изготовления бумажные непропитанные ленты обматывают жилы кабеля. При этом для сохранения электрических параметров изделия зазоры между витками соседних лент не должны полностью совпадать. Изоляция плотно прилегает к жилам кабеля, поэтому на нём не должно быть складок и неровностей. Жилы в бумажной изоляции плотно скручивают, заполняют пустоты между ними до придания круглой формы кабелю и накладывают поясную изоляцию. После намотки бумажную изоляцию просушивают и производят пропитку маслоканифольными составами: МП-1 или МП-2.
Бумажная изоляция характеризуется крайне положительно с электрической точки зрения, а также с ценовой стороны. Применяются силовые кабели с бумажной изоляцией для построения сетей на напряжение до 35 кВ.
Как характеризуется пластмассовая изоляция? Пластмассовая изоляция силовых кабелей является одной из самых распространённых на сегодняшний день. Данный вид изоляции надёжно защищает токопроводящие элементы и функционирует в большом температурном диапазоне. Наиболее часто используемый тип пластмассовой изоляции – полиэтилен низкой или высокой плотности. Так полиэтилен высокой плотности характеризуется большой температурой плавления и механической прочностью. Для придания дополнительных свойств в полиэтиленовые компаунды вводят элементы, улучшающие эксплуатационные характеристики кабелей.
Какие преимущества есть у поливинилхлоридного слоя?
ПВХ изоляция активно используется при производстве кабелей связи. Данный тип изоляции является наиболее экологичным и безопасным с точки зрения пожарной безопасности. Из недостатков можно отметить ограниченные эксплуатационные возможности при высоких или низких температурах с потерей эластичности оболочки кабельных изделий.
В чём состоят преимущества и недостатки резиновой изоляции?
Резиновая изоляция наряду с ПВХ и полиэтиленом активно используется для защиты токопроводящих элементов. Из достоинств кабелей с резиновой изоляцией нужно отметить повышенную гибкость и эластичность, а также водонепроницаемость. Из недостатков – невозможность работы при высоких температурах. Резиновая изоляция также по истечении времени теряет свою эластичность и меняет свои технические параметры.
На сайте компании «Вионет» представлено широчайшее разнообразие силовых кабелей с различным типом изоляции. Вы можете подобрать оптимальный вариант проводника для конкретного объекта и купить кабель силовой по низким ценам от проверенного завода-производителя.
- Технологии, Блог, Силовой кабель, Монтаж
- Кабель, Оптика, Монтаж, Инструкции
Изоляция проводов: виды и характеристики
В соответствие с Госстандартом 15845-80, введенным в действие 1 июля 1981 года и устанавливающим межгосударственные стандарты на кабельные изделия, электрические провода определяются как один из их видов и, следовательно, являются электрическими изделиями, характеризующимися гибкостью и передающими электроэнергию и различные электрические сигналы. Кроме того, провода используется при изготовлении обмоток трансформаторов, электродвигателей и иных аналогичных устройств.
По конструкции они могут состоять из одной или нескольких скрученных проволок (без внешней изоляции), являющимися проводниками электротока. Либо из одной или более изолированных жил, выполняющих ту же функцию передачи тока и покрытых сверху легкой неметаллической (диэлектрической, нейтральной) оболочкой и/или оплеткой из какого-либо волокнистого материала. Такие оболочка и оплетка провода не рассчитаны на его прокладку под водой или в земле.
О классификации проводов
Эксперты подсчитали, что в настоящее время насчитывается более 20 тыс. проводов и кабелей различных видов и типов. И потому те же провода можно классифицировать по любому из параметров: конструкции, назначению, материалу жил, сечению и т. д. Мы же лишь заметим, что все провода можно разделить на две большие группы:
- голые (не изолированные);
- изолированные.
Изоляция проводов и требования к ней
Определение изоляции в электротехнике, которое приводится в популярной интернет-энциклопедии навряд ли в полной мере применимо к изоляции проводов. С нашей точки зрения изоляцией провода можно назвать его диэлектрическую оболочку (элемент конструкции), препятствующую проникновению через нее электротока и предохраняющую:
- человека (пользователя) от поражения электротоком;
- внутренние токопроводящие жилы:
Требования к изоляции
Исходя из представленного выше определения изоляции проводов, рассмотрим основные характеристики, на которые следует обращать особое внимание.
На первом месте, конечно же, стоит ее электрическая прочность. Когда провода эксплуатируются (да и во время «простоя») их изоляция неизбежно подвергается разнообразным нагрузкам: электрическим, механическим (например, провисание ВЛ), тепловым (в помещении — отопление, на улице — мороз, жара, перепад температур), ультрафиолетовым (солнечный свет) и др. В результате их регулярного воздействия изоляция с течением времени «стареет», — то есть постепенно ухудшаются ее характеристики и, в первую очередь, снижается электрическая прочность. Это, естественно, приводит к сокращению срока безопасной эксплуатации самих проводов.
Чтобы провода служили без существенного износа в течение всего времени, предусмотренного производителем, следует при их выборе учитывать не только требуемые технические характеристики, но и соответствие их изоляции условиям эксплуатации — способности сохранять диэлектрические свойства. При этом необходимо особое внимание обращать:
- на стойкость изоляции к механическим воздействиям;
- на ее прочность на разрыв (например, при провисании проводов);
- на гибкость (особенно важна при прокладке провода);
- на морозостойкость и термостойкость (сохранение характеристик в условиях повышения, понижения или перепада температур);
- на устойчивость к возгоранию (к примеру, при коротком замыкании).
Изоляционные материалы
Основным условием изоляции проводов является непроводимость тока. Поэтому материалы, из которых ее изготавливают, должны обладать диэлектрическими свойствами. К ним традиционно относится резина, бумага, стекло, отдельные виды ПВХ и полиэтилена, керамика, фторопласт и др. Некоторые виды изоляции изготавливают в комбинации с окисью магния, лаком, шелком, слюдой или полистиролом. Но наиболее распространены изоляционные материалы на основе:
- резины, включая синтетическую.
Ее основное преимущество — высокая гибкость, недостаток — недолговечность (быстрый износ с потерей надежности);
- полиэтиленов различной плотности или непосредственно из них.
Положительные качества — высокая стойкость к агрессивным средам (кислотам, щелочам и пр.). Негативные — нестабильность при нагревании. Поэтому изоляцию из обычного полиэтилена в условиях повышенной температуры использовать не рекомендуется.
- ПВХ (производных полимеров).
Плюсы — невысокая стоимость (дешевле других), высокая гибкость (при правильных добавках и в условиях низкой температуры). Минусы — добавка пластификаторов снижает защитные свойства и химическую стойкость;
В настоящее время применяется редко. Бумажная основа пропитывается составом, состоящим из воска, масла и канифоли. Обычно используется в многослойном варианте в высоковольтных сетях до 35 кВ. Недостатки заключаются в нестойкости бумаги к любым внешним средам — воде и пр.;
Прослойка из этого материала считается одной из наиболее надежных, несмотря на сложность использования. Необходимо т. н. «запекание» фторопластовой ленты, намотанной на провод, при высокой температуре. Зато такому покрытию не страшны ни какие внешние воздействия, повредить его весьма трудно.
Виды изоляции
Они определены в специальном разделе «Изоляция» упомянутого выше ГОСТа. Согласно ему, изоляция может быть:
Изоляция силовых и измерительных трансформаторов тока
Трансформатор тока относится к электротехническому устройству, работающему под напряжением, поэтому изоляция является неотъемлемой частью его конструкции. В общем случае, изоляцию можно классифицировать по месту её расположения следующим образом:
- между обмотками разного напряжения (первичная – вторичная, ВН – СН – НН);
- между обмоткой и магнитопроводом;
- между слоями и отдельными витками обмоток;
- наружная изоляция;
- изоляция выводов.
В зависимости от класса напряжения, назначения и конструктивных особенностей, в качестве изоляционных могут применяться различные виды натуральных и синтетических материалов.
Материалы из органических и неорганических волокон. К этой категории относятся:
- электротехнические сорта бумаги и картона;
- ткани из натурального и искусственного шёлка и хлопка;
- натуральная древесина.
Синтетические лаки, смолы и компаунды. В качестве изоляционных материалов широко применяются синтетические ткани, пропитанные специальным лаком (лакоткани).
Хорошими изоляторами являются слоистые пластикаты на основе бумаги или ткани, пропитанных термереактивными смолами. Листы гетинакса и текстолита получают путём горячего прессования. К относительно новым материалам относятся компаунды, при застывании образующие прочный монолит, обладающий хорошими изоляционными свойствами.
Минералы и материалы на их основе. Из всех разновидностей слюды в электротехнике применяют мусковит и флогопит. На основе этих видов слюды производится миканит, а также слюдинитовая и слюдопластовая бумага. Путём переработки минерального сырья получают один из лучших изоляционных материалов — фарфор. Трансформаторное масло, как изолятор и охладитель не имеющее пока альтернативы для трансформаторов напряжением 110 кВ и выше, относится к продуктам переработки нефти.
Измерение изоляции силового трансформатора
Замеры изоляционных характеристик производятся мегаоммметром на 2500 В.
Замер R15. Для фиксации этой характеристики показания мегаоммметра снимаются на 15-й секунде после подачи испытательного напряжения.
Замер R60. Показания считываются на 60-й секунде после начала испытания.
Коэффициент абсорбции R60/R15. Для вычисления коэффициента абсорбции высчитывается отношение 60-ти секундного сопротивления к значению, снятому на 15-й секунде. Коэффициент абсорбции или диэлектрического поглощения характеризует степень насыщенности изоляционного материала влагой. Чем больше степень увлажнения, тем меньше разница между значениями R60 и R15. Значение коэффициента абсорбции должно быть не менее 1,3. При увеличении влажности значение коэффициента приближается к 1. Увлажнённые изоляционные материалы должны подвергаться просушке.
Замеры должны проводиться при температуре +10°С – +35°С.
Замеры R60 и R15 проводятся для двухобмоточных трансформаторов по следующим схемам:
- между обмотками высокого и низкого напряжения;
- ВН – НН, при этом НН соединяется с заземлённым корпусом;
- НН – ВН, обмотка ВН заземлена и соединена с корпусом.
В трёхобмоточных трансформаторах измерения последовательно производятся в режимах:
- между ВН и соединёнными между собой обмотками СН и НН, с их заземлением и присоединением к корпусу;
- СН – ВН и НН с корпусом и «землёй»;
- НН – ВН и СН + заземление и корпус;
- отдельно между обмотками ВН – НН, ВН – СН, СН – НН.
В автотрансформаторах сопротивления измеряются по схемам:
- между объединёнными обмотками ВН, СН и заземлённой обмоткой низкой стороны с корпусом;
- между НН и заземлёнными ВН, СН.
Определение тангенса угла диэлектрических потерь. Изолированные друг от друга токоведущие и заземлённые части электрооборудования можно рассматривать как пластины конденсатора, пространство между которыми заполнено изоляционным материалом. Теоретически, идеальный изоляционный промежуток не допускает протекания активной составляющей переменного тока. То есть, идеальный конденсатор не потребляет активной энергии. Ток, протекающий через такой конденсатор, должен иметь сдвиг по фазе ровно на 90°. На практике всегда происходит некоторая утечка активной энергии через изоляционные промежутки. Эту часть энергии называют диэлектрическими потерями. Это та активная энергия, которая выделяется в виде тепла при протекании тока через изолятор. Поэтому реальный сдвиг по фазе имеет угол менее 90°. Угловая разница между 90° и реальным углом называется углом рассеивания или диэлектрических потерь.
Оценочной характеристикой является значение тангенса угла рассеивания, выраженное в процентах.
Измерения проводятся по мостовой схеме. Реальная ёмкость изоляционного промежутка, включенная в одно из плеч моста, заменяется схемой замещения, состоящей из идеального конденсатора и активного сопротивления. В другое плечо включается образцовый конденсатор с переменным резистором для уравновешивания схемы.
Изоляция силовых кабелей
Изоляция является одним из важнейших элементов в конструкции силового провода, предназначенного для передачи электрической энергии. Она не только защищает кабель от повреждений, но и обеспечивает безопасность эксплуатации. Изоляция силового кабеля может быть выполнена из различных материалов со своими преимуществами и недостатками.
Виды кабельной изоляции
Изоляция играет важную роль в обеспечении безопасной и надёжной эксплуатации кабелей. В зависимости от условий, напряжения сети и требований к кабелю, выбор материала изоляции может существенно влиять на его характеристики и эксплуатационные свойства. Рассмотрим основные материалы изоляции силовых кабелей и их особенности.
Бумажная маслопропитанная изоляция
Бумажная маслопропитанная изоляция (БМИ) — один из самых старых видов изоляции, которая применяется с середины XIX века. Она состоит из слоёв бумаги, пропитанных маслом, которое защищает проводники от повреждений и окружающей среды, а также увеличивает изоляционные свойства бумажной основы.
Бумажная маслопропитанная изоляция прочная и устойчивая к повреждениям, но её недостатком является высокая стоимость и невозможность применения в условиях повышенной влажности.
Пластмассовая изоляция
Пластмассовая изоляция — один из самых популярных видов изоляции в настоящее время. Пластмассовые виды изоляции силовых кабелей обеспечивают надёжную защиту проводников и имеют длительный срок службы. Однако у них есть недостатки, такие как выделение вредных веществ при сгорании, а также снижение изоляционных свойств при повышенной температуре.
Изоляция из резины
Изоляция из резины обладает высокой эластичностью и прочностью. Её гибкость и эластичность обеспечивают удобство монтажа и устойчивость к деформациям. Однако она имеет невысокую электрическую прочность в сравнении с современными видами изоляции и частичную устойчивость к ультрафиолетовому излучению, что может приводить к ухудшению свойств изоляции при длительном воздействии солнечных лучей.
Изоляция из фторопласта
Изоляция из фторопласта (PTFE) относится к группе термопластичных полимеров. Это один из самых дорогих видов изоляции, однако он обладает рядом уникальных свойств, что делает его незаменимым в определённых случаях.
Однако фторопласт — один из самых дорогих материалов для изоляции проводов. Это делает кабель с фторопластовой изоляцией менее доступным по сравнению с другими видами КПП.
Изоляция из ПВХ-пластификатов
ПВХ-изоляция — один из наиболее распространённых материалов для изоляции жил и оболочки силовых кабелей. Она изготавливается путём смешивания поливинилхлорида с пластификаторами и другими добавками, такими как стабилизаторы, наполнители и пигменты.
Поливинилхлоридная изоляция обладает высокой прочностью и устойчивостью к разрыву и устойчива к большинству химических веществ, включая масла, жиры и растворители. Также она относительно дешёвая в производстве, что делает её более доступной для широкого круга потребителей.
Однако материал подвержен деградации при длительном воздействии ультрафиолета, что может привести к уменьшению срока службы кабеля. Также изоляция из ПВХ может стать хрупкой и ломаться при низких температурах.
Изоляция из сшитого полиэтилена (СПЭ)
Изоляция из сшитого полиэтилена (СПЭ) является одним из самых новых и эффективных видов изоляции. СПЭ-изоляция производится путём сшивания слоёв полиэтилена, что создаёт более прочную структуру, чем у обычного ПЭ.
Изоляция из СПЭ позволяет увеличить срок службы силового кабеля, повысить его надёжность и уменьшить вероятность возникновения аварий. Однако у СПЭ-изоляции есть и недостатки. Она имеет низкую температурную стойкость, что ограничивает её использование в некоторых сферах.
Общие рекомендации по выбору изоляции силового кабеля
Выбор типа изоляции силовых кабелей зависит от многих факторов, наиболее часто учитываются следующие:
- Температурные условия эксплуатации: каждый тип изоляции имеет свой диапазон рабочих температур. При выборе необходимо учитывать температуры, с которыми кабель будет сталкиваться во время эксплуатации.
- Воздействие окружающей среды: в зависимости от условий эксплуатации, изоляция может быть подвержена воздействию различных веществ, таких как вода, масла, кислоты. Необходимо выбирать изоляцию, которая обладает необходимой устойчивостью к воздействию этих веществ. Например, бумажная маслопропитанная и резиновая изоляция хоть и имеет хорошие электрические свойства, но в настоящее время используется редко в связи с недостаточной надёжностью и коротким сроком службы.
- Требования к электрическим свойствам: для различных типов кабелей могут быть установлены различные требования к электрическим свойствам наружной изоляции, таким как удельное сопротивление, коэффициент диэлектрической проницаемости. Кабельно-проводниковая продукция обязана отвечать условиями эксплуатации, поскольку при приёмке объектов всегда проводятся измерения изоляции, а также расчёты сечения жил в соответствии с электрической нагрузкой.
Современные материалы изоляции, такие как ПВХ-пластификаты, полиэтилен, кросс-связанные полиэтилен и фторопласты, обладают более высокими характеристиками, такими как стойкость к коррозии, высокая температурная стабильность, длительный срок службы и прочность. Кроме того, некоторые из этих материалов, а именно ПВХ, могут быть более экологически безопасными и не содержать галогенов, что особенно важно при прокладке в помещениях с высокой концентрацией людей.
Завод «Альфакабель» производит разные марки кабелей с изоляцией на основе ПВХ-пластикатов и полимерных композиций, в том числе не содержащих галогенов (кабель ППГнг(А)-HF), а также не поддерживающих горение или малодымных. Вся продукция завода полностью соответствует требованиям ГОСТ, других отечественных и международных стандартов.