Способы и материалы для изоляции мест соединения или разрушения защитного покрытия проводов

Хлопчатобумажные ленты

Промышленность выпускает хлопчатобумажные ленты следующих разновидностей: киперную, тафтяную, батистовую и миткалевую. Ленты производятся следующих видов и размеров:

• Киперная лента ЛЭ изготавливается по ГОСТ4514-78 из х/б нити и имеет ширину 10—60 мм, а толщину 0,45 мм, используется в электромонтажных работах, для стягивания кабелей и проводов, для обвязки катушек, обмоток двигателей и трансформаторов;
• Тафтяная лента ЛЭ изготавливается по ГОСТ4514-78 из х/б или шелковой нити и имеет ширину 10-50 мм с шагом 5мм, а толщину 0,25 мм, используется при проведении электромонтажных работ. Похожа на киперную ленту, отличается только плетением нити. По прочностным характеристикам уступает киперной ленте.
• Батистовая лента ЛЭ изготавливается по ГОСТ4514-78 из х/б нити полотняного плетения, имеет ширину 10—20 мм и толщину 0,12-0,16-0,18 мм. Самая тонкая из лент. Может быть заменена тафтяной.
• Миткалевая лента ЛЭ изготавливаются по ГОСТ4514-78, имеет ширину 12—35 мм и толщину 0,22 мм. По физическим свойствам менее прочная, чем киперная, но прочней тафтяной, хотя тоньше их.

Всегда ли использовалась изоляция?

О том, что провода следует изолировать, было известно уже на первых этапах применения электричества. Однако хорошей изоляции тогда не было, особенно такой, чтоб выдерживала негативные воздействия среды на открытом воздухе. Сегодня в распоряжении людей есть пластик, резина, множество других компонентов, позволяющих создавать недорогую изоляцию, которая прослужит достаточно долго. В прошлом же материалы могли использоваться только малонадежные и дорогие. В ход шли неизолированные провода, которые просто отмечались соответствующей табличкой, чтобы люди их не трогали. В противном случае проводку пришлось бы менять едва ли не ежегодно, затрачивая на это огромные суммы.

Но данный подход применялся исключительно в прошлом, сегодня изоляция достойного качества доступна всем, ее вполне можно было бы применять на высоковольтных проводах в том числе. Но ее не используют. Главным изолятором в данном случае становится сама окружающая среда – в первую очередь, воздух, сопротивление которого достаточно высокое для обеспечения безопасности. Так как между парой проводников может проскочить дуга уже от одного только чрезмерного сближения при разных фазах, на высоковольтных линиях применяют керамические распорки, способные исключить подобный риск.

Кабеля необходимо изолировать также от земли, для данной цели в рамках высоковольтных линий применяют крупные изоляторы из фарфора, которые полноценно выполняют возложенные на них функции. Перечисленных мер бывает на практике вполне достаточно для обеспечения безопасности, для надежной работы линий.

Изоляционные материалы

Изоляционные материалы. Виды

Изоляционные материалы:

На сегодняшний день изоляционные материалы находят широкое применение в строительстве и ремонте. Основные виды изоляционных материалов: Теплоизоляция — Звукоизоляция — Гидроизоляция — Ветроизоляция — Паро- и воздухоизоляция

Теплоизоляционные материалы — строительные материалы, применяемые для телоизоляции строительных конструкций жилых, производственных зданий, поверхностей оборудования и промышленных агрегатов (холодильных камер, печей, трубопроводов и т.д.), средств транспорта. Эти материалы обладают малой теплопроводностью и позволяют снизить потери теплоты, сохранить необходимый температурный режим, снизить расход топлива, а в строительстве — уменьшить толщину стен, кровли, тем самым уменьшить расход строительных материалов и вес конструкции. Основные виды теплоизоляционных материалов: — Жесткие (плиты, блоки, кирпич, скорлупы, сегменты и др.) — Сыпучие (зернистые, порошкообразные) — Волокнистые

По виду основного сырья различают:

• Органические — получаемые при переработке отходов деревообработки и неделовой древесины; а также газонаполненные пластмассы (пенопласты, поропласты, сотопласты и др.). Обладают низкой огнестойкостью, применяются при температуре не выше 150 °С.
• Неорганические — минераловата и минераловатные плиты, легкие и ячеистые бетоны (газо- и пенобетон), пеностекло, стеклянное волокно и др.
• Смешанные теплоизоляционные материалы — (фибролит, арболит и др.) — получаются из смеси минерального вяжущего вещества и органического наполнителя (древесные стружки, опилки), обладают более высокой огнестойкостью по сравнению с органическими материалами.

Звукоизоляционные (акустические) материалы — используются с целью ослабления звука при его проникновении через ограждения зданий, снижения уровня шума, проникающего в помещение из вне. Выделяют два вида звукоизоляционных материалов: звукопоглощающие материалы и звукоизоляционные прокладочные материалы.

Звукопоглощающие материалы

Применяются в звукопоглощающих облицовках производственных помещений и технических устройств, требующих снижения уровня шумов. Они имеют пористую структуру (большое число открытых, сообщающихся между собой пор), что и определяет их звукопоглощающую способность.

Звукоизоляционные прокладочные материалы

Применяются в виде рулонов или плит в конструкциях междуэтажных перекрытий, во внутренних стенах и перегородках, а также как виброизоляционные прокладки под машины и оборудование.

Виды звукоизоляционных прокладочных материалов:

материалы из волокон органического и минерального происхождения (древесноволокнистые плиты, минераловатные и стекловолокнистые рулоны) материалы из эластичных газонаполненных пластмасс (пенополиуретан, пенополивинилхлорид, латексы синтетических каучуков).

Гидроизоляционные материалы — материалы, используемые для защиты строительных конструкций, зданий и сооружений от вредного воздействия воды, конденсата и химически агрессивных жидкостей (кислот, щелочей и пр.). Существует достаточно обширная классификация гидроизоляционных материалов.

Их подразделяют по назначению на:

антифильтрационные, антикоррозионные и герметизирующие,

По материалу на:

на асфальтовые (асфальтовые мастики,растворы, бетоны, битумные лаки и эмали, эмульсии, пасты, холодные и горячие асфальты и т.д.), минеральные (цементные и силикатные краски, гидрофобные засыпки,гидробетонные замки, гидратон), пластмассовые (для окрасочной, штукатурной, оклеечной гидроизоляции — эпоксидные поливиниловые краски, лаки, полимеррастворы и бетоны, полиэтиленовая пленка и др.) и металлические (листы из латуни, меди, свинца, обычной и нержавеющей стали, алюминиевая и медная фольга и др.).

Кроме того, все гидроизоляционные материалы подразделяют на две группы: традиционные (приклеиваемые и обмазочные — на основе полимеров, полимерных смол и т. д.) и материалы проникающего действия (на основе минерального сырья).

Кроме того, к основным видам изоляции также относятся:

• Пароизоляция — улучшает теплоизолирующие свойства утеплителя, защищает его и строительные конструкции от насыщения парами воды изнутри помещения в зданиях всех типов.
• Ветроизоляция — для защиты утеплителя и элементов кровли от конденсата и выветривания.
• Универсальная гидро-пароизоляция — для защиты строительных конструкций от проникновения водяных паров, конденсата и влаги.

Жидкие диэлектрики

К жидким диэлектрикам относятся: минеральные масла, синтетические жидкости, смолы, лаки.

Минеральные масла являются продуктами перегонки нефти. Они представляют собой смеси жидких углеводородов. Основное их применение: масляные трансформаторы, масляные выключатели, силовые кабели, конденсаторы.

В трансформаторах масло служит для изоляции токоведущих частей и для охлаждения, которое осуществляется путем конвекции, т. е. переноса тепла при циркуляции масла.

В масляных выключателях масло является средой, которая способствует гашению электрической дуги при разрыве цепи.

В кабелях с рабочим напряжением до 35 кв масло применяется для пропитки изоляции. В кабелях с рабочим напряжением от 100 кв и выше маслом наполняются каналы для него, идущие вдоль всего кабеля.

Масло должно иметь высокую электрическую прочность (100—200 кв/см). Она резко падает при наличии в нем влаги, поэтому перед заливкой и периодически при эксплуатации масло должно высушиваться и очищаться. Диэлектрическая проницаемость масла ε =2 ÷2,3; удельное объемное сопротивление его ρ_υ = 1014 ÷1015 ом •см.

В последнее время довольно широкое применение получили искусственные жидкие диэлектрики.

С о в о л представляет смесь молекул дифенила разной степени хлорирования. Этот синтетический жидкий диэлектрик применяется для пропитки и заполнения конденсаторов, так как его диэлектрическая проницаемость в 2 с лишним раза больше, чем у минерального масла и, следовательно, повышает емкость конденсаторов примерно в 2 раза.

Вследствие большой вязкости совол не пригоден для заполнения трансформаторов, для этой цели применяют совтол. Он представляет совол, разбавленный трихлорбензолом.

С о в т о л, так же как и совол, негорюч и залитые им трансформаторы безопасны в пожарном отношении.

Смолы при низких температурах — аморфные стеклообразные массы. При нагреве они размягчаются и становятся пластичными, а затем жидкими. Смолы не гигроскопичны и не растворяются в воде, но растворяются в спирте и других растворителях.

Смолы являются важнейшей составной частью многих лаков, компаундов пластмасс, пленок. Они бывают природные и искусственные.

Природные смолы представляют собой продукт жизнедеятельности некоторых животных организмов, например шеллак, или растений — смолоносов. Наибольшее значение имеют синтетические смолы, например полиэтилен, поливинилхлорид. Поливинилхлорид — полимер хлористого винила,применяется для изоляции проводов, кабелей, для защитных покрытий, для изготовления лаков.

Диэлектрическая проницаемость искусственных смол Е = 4 ÷ 9; электрическая прочность U_пp= 150 ÷ 400 кв/см; удельное объемное сопротивление ρ_υ= 1013÷ 1014 ом•см.

Лаки представляют собой растворы пленкообразующих веществ: смол битумов, высыхающих растительных масел, например льняного, эфиров целлюлозы. В процессе сушки происходит образование лаковой пленки.По назначению лаки делятся на пропиточные, покровные и клеящие. Пропиточные лаки применяются для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов с тем, чтобы повысить их влагостойкость. Покровные лаки служат для получения защитных покрытий от воздействия окружающей среды. Клеящие лаки предназначены для склеивания листочков слюды друг с другом, с бумагой или тканью (миканит, микалента).

Эмали это лаки с введенными в них неорганическими наполнителями, повышающими твердость, механическую прочность влагостойкость эмалевых пленок. Эмаль лаки это специальная группа лаков, предназначенная для создания тонких (0,05 мм) и гибких изоляционных покрытий на обмоточных проводах (провода с эмалевой изоляцией).

Изолирующий материал

Изолирующие материалы подразделяются на твердые, жидкие и газообразные.
 

Изолирующие материалы устраняют возможность замыкания между собой проводов ( короткое замыкаяие) и витков обмоток электрических машин и приборов; электроизолирующие материалы необходимы также для защиты людей и животных от возможных прикосновений к проводам и электрической аппаратуре, находящимся под напряжением.
 

Изолирующие материалы устраняют возможность замыкания между собой проводов ( короткое замыкание) и витков обмоток электрических машин и приборов; электроизолирующие материалы необходимы также для защиты людей и животных от возможных прикосновений к проводам электрической аппаратуре, находящимся под напряжением.
 

Изолирующие материалы, применяемые в электромашиностроении, делятся по теплостойкости на классы Y, А, Е, В, F, Н и С. К классу изоляции Y относятся не пропитанные и не погруженные в жидкий электроизоляционный материал волокнистые материалы из целлюлозы и шелка, а также соответствующие данному классу другие материалы и сочетания материалов. Температура, характеризующая нагревостойкость материалов класса Y, равна 90 С. В класс А входят пропитанные или погруженные в жидкий электроизоляционный материал волокнистые материалы из целлюлозы или шелка, а также соответствующие данному классу другие материалы и сочетания материалов.
 

Изолирующие материалы используются для покрытия электропроводов.
 

Изолирующие материалы, рассмотренные в главе пятой, можно разделить на основные классы в зависимости от теплостойкости. Для каждого из классов установлены допустимые температуры нагрева.
 

Изолирующие материалы, такие как асфальт и смола, нужно тщательно наносить на поверхность бетона, следя за тем, чтобы е было пустых мест и не создавались воздушные пузыри.
 

Изолирующие материалы, применяемые в электротехнике и радиотехнике, бывают естественные и искусственные.
 

Изолирующий материал между двумя обкладками конденсатора, а также материал, используемый для изоляции проводников.
 

Изолирующий материал укладывают в один или два слоя со смещением швов второго слоя по окружности резервуара.
 

Изолирующие материалы, применяемые в электрических машинах и трансформаторах, согласно союзному стандарту, относятся обычно к классу А п классу В. Для каждого класса изоляции установлена наибольшая допустимая температура нагрева.
 

Изолирующие материалы, такие как асфальт и смола, нужно тщательно наносить на поверхность бетона, следя за тем, чтобы не было пустых мест и не создавались воздушные пузыри.
 

Изолирующие материалы характеризуют наиболее важные качества электрических аппаратов и машин: эффективность работы и срок службы. Качество изоляции определяет качество самих конструкций. В то же время качество изолирующего материала представляет собой область, наиболее легко контролируемую объективными методами. Изоляционные материалы подвержены разрушению под влиянием тепла, окислительных процессов, влаги, а также химических веществ; их прочность в значительной степени зависит от условий эксплуатации.
 

Фарфороподобный изолирующий материал, применяемый в ВЧ-электромагнитных полях и обладающий малой величиной коэффициента диэлектрических потерь.
 

Дополнительно изолирующий материал крепят бандажами по каждому слою: по первому ( внутреннему слою) устанавливают бандажи из проволоки диаметром 2 мм, а по второму слою из стальной упаковочной ленты сечением 0 7X20 мм. Бандажи устанавливают через 500 мм по высоте вертикального или по длине горизонтального резервуара.
 

Материалы для изоляции трубопроводов горячего водоснабжения

Изоляционные материалы должны обладать минимальной теплопроводностью, чтобы исключить остывание транспортируемой жидкости. Качественная теплоизоляция препятствует рассеиванию тепла, сохраняя оптимальную температуру воды при перемещении из одной точки трубы в другую.

Еще одно важное свойство изоляционных покрытий – защита от образования конденсата. Он возникает из-за разницы температур, в результате образуется влага, разрушающая металл и сокращающая срок службы коммуникаций

Магистральные трубопроводы изолируют как с внешней, так и с внутренней стороны. Внутренняя защита предотвращает образование ржавчины, стабилизирует пропускную способность труб.

При выборе изолятора учитывают место установки труб, их диаметр и предполагаемые нагрузки.

Материалы, которые обеспечивают наилучшую защиту коммуникаций горячего водоснабжения:

• ППУ – пенополиуретан;
• ППМ – пенополимерминеральная изоляция: в основе газонаполненный пенополиуретан;
• ВУС – так называемая «весьма усиленная изоляция», состоящая из нескольких защитных слоев.

Пенополиуретан используют для повышения гидроизоляции трубопроводных коммуникаций. Материал устойчив к тепловым скачкам. При соблюдении технологии монтажа ППУ изоляция минимизирует тепловые потери в трубах до 5 и менее процентов.

ППМ – основной изоляционный материал для труб горячего водоснабжения, имеет трехслойную монолитную структуру. Слои отличаются по плотности, решают следующие задачи: антикоррозийная защита, гидро- и теплоизоляция. Такая конструкция обеспечивает высокую степень устойчивости труб к механическим и атмосферным воздействиям, температурным колебаниям, влаге.

ВУС используется при повышенном негативном воздействии на трубы. Это специальный тип защиты, производится для увеличения срока службы коммуникаций, построенных в неблагоприятных климатических условиях. Уровень защиты определяет количество и толщина слоёв: как правило, используют 2-3. Усиленные трубопроводы устойчивы к низким температурам извне с одной стороны и высоким с внутренней части, а также к воде, агрессивным средам.

Трансформаторное масло

Получают из нефти путем ее ступенчатой перегонки. В электрических аппаратах трансформаторное масло служит для обеспечения надежной электрической изоляции. В силовых трансформаторах оно является, кроме того, охлаждающей средой. В масляных выключателях трансформаторное масло используют в качестве дугогасящей среды. Трансформаторное масло применяют также для заливки высоковольтных вводов и как составную часть заливочных масс. Нефтяные масла после специальной очистки используют в конденсаторах и кабельном производстве. Важнейшей характеристикой трансформаторного масла как электроизоляционного материала является электрическая прочность, которая равна 5 – 18 кВ/мм; ε = 2,2.

Лаки электроизоляционные

Представляют собой растворы твердеющих веществ (смолы, битума, высыхающего масла и других) в летучих растворителях (бензине, бензоле, спиртах, эфирах, ацетоне, скипидаре и других). Электроизоляционные лаки делятся на три группы: пропиточные, покровные и клеящие. Пропиточные лаки служат для пропитки пористой, волокнистой или твердой изоляции (бумаги, картона, пряжи, ткани, изоляции обмоток электрических машин и аппаратов). Покровные лаки служат для создания на предметах прочной, водостойкой пленки. При помощи клеящих лаков склеивают отдельные листочки слюды. По режиму сушки лаки делятся на лаки горячей (печной) сушки и лаки холодной (воздушной) сушки.

Электрическая прочность.

Повышение давления воздуха приводит к увеличению напряжения коронного разряда и напряженности электрического поля, при которой происходит пробой для рассматриваемой системы электродов. Согласно закону Пашена, в однородном электрическом поле напряжение пробоя не изменится, если при уменьшении межэлектродного зазора во столько же раз увеличить давление газа в зазоре. Такие распространенные газы, как азот, кислород и двуокись углерода, по своей изолирующей способности близки к воздуху при атмосферном давлении. Некоторые пары, особенно те, что содержат серу, хлор или фтор, такие, как гексафторид серы (SF₆), четыреххлористый углерод (CCl₄) и фреон-12 (CCl₂F₂), имеют втрое большую электрическую прочность, чем воздух при том же давлении. Влияние давления на напряжение пробоя для некоторых материалов показано на рисунке.

Электроизолирующие свойства газов оказываются наихудшими при давлениях от 1 до 0,01 кПа. Прохождение тока через газ при таких давлениях сопровождается ярким свечением (например, в ртутных или неоновых лампах). Это явление называется тлеющим разрядом.

Фарфор электротехнический

Является наиболее распространенным керамическим электроизоляционным материалом. В состав фарфора входят: каолин – белая глина, огнеупорная глина, кварц и полевой шпат. Изготовление фарфоровых изделий состоит из следующих операций: измельчение составных частей фарфора и перемешивание их с водой в однородную массу. Путем прессования, обтачивания, отливки в гипсовые формы или выдавливания из этой массы получают изделия нужной конфигурации. Для удаления избытка воды изделия сушат, затем их покрывают стекловидной массой – глазурью, которая уменьшает гигроскопичность фарфора, придает определенную окраску изделиям и создает при обжиге ровную, гладкую поверхность. после глазуровки изделие опять сушат и обжигают в печах при температуре 1320 – 1450 °С. Фарфор характеризуется высокой теплостойкостью, стойкостью к электрическим дугам и весьма малым водопоглощением. Из фарфора изготовляют линейные (подвесные и штыревые) изоляторы, стационарные (опорные и проходные) изоляторы, аппаратные изоляторы, установочные фарфоровые изделия (ролики, детали предохранителей, патронов, штепселей и тому подобные). Электрическая прочность фарфора 6 – 10 кВ/мм; ε = 5 – 6,5. Кроме фарфора, применяется другой керамический материал – стеатит, изготовляемый на основе минерала – талька. Стеатит по сравнению с фарфором обладает более высокими электроизоляционными и физико-механическими свойствами.

Пластмассовая изоляция

Жилы покрываются пластмассовой изоляцией с помощью экструзии. Это более технологично, чем мотать бумагу, а потом пропитывать и сушить. Пластмассовая изоляция лучше бумажной маслопропитанной по всем параметрам:

Кабель контрольный с пластмассовой изоляцией (КВБбШв)

— большая пропускная способность кабеля за счет увеличения длительно допустимой температуры жилы,

— высокий ток термической устойчивости при коротком замыкании,

— меньше вес и диаметр,

— можно прокладывать кабель на морозе без предварительного подогрева,

— нет ограничений по разнице уровней на трассе (ничего никуда не стечет),

— монтаж проще из-за отсутствия жидких компонентов.

Есть четыре вида пластмассовой изоляции.

ПВХ пластикат

Смесь поливинилхлоридной смолы с пластификаторами и стабилизаторами. Пластификаторы с добавлением антиоксидантов делают изоляцию гибкой и замедляют деградацию удельного электрического сопротивления.

Силовой кабель ВВГ нг с изоляцией из ПВХ пластификата

ПВХ не лучший изолятор, зато устойчив к агрессивным средам. Не поддерживает горения, но горит. Начинает разлагаться при 140° C и выделяет токсичный газ хлороводород. Свойства ПВХ ухудшаются от света, и пигментные добавки не вполне спасают.

ПВХ пластикат — самый популярный вид пластмассовой изоляции кабелей.

Сшитый полиэтилен (СПЭ)

По свойствам примерно то же, что ПВХ пластикат. Изоляция из сшитого полиэтилена применяется только на одножильных и трехжильных кабелях. Преимущество СПЭ перед ПВХ: меньшая толщина диэлектрика при равном рабочем напряжении на линии.

ПвВ — кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена

При использовании СПЭ в конструкцию кабеля включаются два полупроводниковых слоя: по жиле и по изоляции. Это нужно для выравнивания напряженности электрического поля и электромагнитной совместимости кабеля с внешними электрическими цепями.

Сшитый полиэтилен СПЭ отличается от обычного термопластичного ПЭ сохранением механических и электрических свойств при приближении к температуре плавления. Причина: сшивка полимерных нитей на молекулярном уровне с помощью реактивов или радиации. Это как производство термоусадочной трубки, но без раздувки.

Концевые и соединительные кабельные муфты для кабелей с изоляцией ПВХ, сшитого полиэтилена и маслопропитанной бумаги. Перейти в каталог

Резина

Отличается повышенной гибкостью, влагозащитой и стоимостью, делается из каучуков. Силовые кабели в резиновой изоляции соединяют подвижные элементы с электросетью.

Кабель в резиновой изоляции имеет избыточный диаметр из-за округлой формы. Резина боится света и со временем теряет эластичность.

Кабеля КГ-Т силовой с изоляцией из резины

Помимо каучуковой, есть кремнийорганическая резина: кроме гибкости, она обладает повышенной термостойкостью.

Фторопласт

Максимально сильный диэлектрик, стойкий к высоким температурам и агрессивным средам. Фторопластовая изоляция очень дорогая, поэтому используется либо в жестких условиях эксплуатации, либо для высоковольтных греющих кабелей.

При равных габаритах кабели во фторопластовой изоляции передают большую мощность, чем кабели в СПЭ изоляции, не говоря уж о ПВХ.