Vật liệu cách điện hiện đại được làm bằng gì?

Vật liệu cách điện hiện đại

Ngày nay, ở khắp mọi nơi trên hành tinh của chúng ta, trên cạn và dưới nước, đều có đường dây điện. Chỉ trên lãnh thổ của Liên Xô cũ, chiều dài của tất cả các đường dây điện lớn gấp nhiều lần chiều dài của đường xích đạo. Và không có đường dây điện trên không nào có thể làm được nếu không sử dụng chất cách điện ngày nay. Nhờ chất cách điện, có thể xây dựng các hệ thống năng lượng ổn định và đáng tin cậy với điện áp hoạt động không đổi lên tới 0,5 megavolt.

Một số lượng lớn các chất cách điện khác nhau, mỗi chất thích hợp để giải quyết các vấn đề riêng của nó, có cấu trúc khác nhau, nhưng đồng thời cũng khá chức năng. Chúng cung cấp cách điện đáng tin cậy cho đường dây điện cao thế từ các giá đỡ dẫn điện, vì đặc tính điện môi của vật liệu cách điện đảm bảo điều này.

Mỗi phần của chất cách điện, giống như toàn bộ chất cách điện, phục vụ trong toàn bộ thời gian hoạt động của đường dây cao áp, do đó yêu cầu chính đối với chất cách điện là độ bền. Và vật liệu của chất cách điện có nghĩa vụ cung cấp điều kiện này. Vật liệu chính của chất cách điện là thủy tinh, sứ và polyme.

Kính được sử dụng trong chất cách điện không phải là loại bình thường, nó được làm bằng kính cường lực, đặc biệt bền và chất cách điện treo dựa trên nó, được lắp ráp trong vòng hoa, có chất lượng tuyệt vời tính chất điện môi, trong khi giá khá thấp đối với các sản phẩm thuộc loại này rất quan trọng.

Sứ có độ bền cao nhất trong số các vật liệu cách điện truyền thống. Nó có thể chịu được cả sét một cách dễ dàng, do thực tế là khối sứ thô là nhựa và hình dạng có thể được cung cấp tối ưu nhất, do đó, cấu hình của chất cách điện đã hoàn thiện hóa ra ít bị tổn thương nhất ngay cả khi như vậy một hiện tượng khí quyển tuyệt vời.

Chất cách điện polymer — giải pháp hiện đại nhất, chúng bắt đầu được chế tạo và ứng dụng tương đối gần đây. Chất cách điện polymer cho đường dây điện bền, có đặc tính điện môi tuyệt vời và việc sản xuất chúng không liên quan đến chi phí vật liệu lớn. Đối với hàng trăm kilovolt, chất cách điện polymer sẽ không hoạt động, nhưng đối với hàng chục kilovolt, chất cách điện polymer chính là thứ bạn cần. Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét chi tiết các vật liệu của chất cách điện hiện đại.

Việc sản xuất chất cách điện dựa trên cao su silicon đang phát triển trong những năm gần đây là một giải pháp tiến bộ hơn.

Cao su silicone - chỉ vậy thôi cao su có tính chất đàn hồi… Vì lý do này, cao su silicon được sử dụng rộng rãi làm vật liệu cách điện cho các loại cáp rất dẻo. Nói chung, các loại cao su khác nhau được sử dụng trong lĩnh vực năng lượng: styren-butadiene, butadiene, silicon silicon và ethylene-propylene, cũng như tự nhiên. Cao su organosilicon dựa trên polyorganosiloxan.

Trong công thức này, R là các gốc hữu cơ. Loại gốc xác định các đặc tính của cao su silicon.Chuỗi chính có thể chứa cả silicon và oxy, cũng như nitơ, bo và carbon. Theo đó, điều này sẽ tạo ra cao su siloxan, borosiloxan và silica.

Cao su silic hữu cơ thu được bằng cách lưu hóa cao su, nghĩa là các phân tử được liên kết ngang trong các phức hợp không gian. Một liên kết hóa học được hình thành bởi các gốc hoặc bởi các nhóm OH và H ở cuối. Phản ứng được thực hiện bằng cách tiếp xúc với bức xạ hoặc bằng cách sử dụng các tác nhân hóa học ở nhiệt độ cao.Nhà sản xuất cung cấp khối lượng sẵn sàng cho quá trình lưu hóa.

Cao su silic silic tinh khiết không có tính chất điện cao; nó trở nên dễ vỡ, dễ bị tổn thương bởi ozone và ánh sáng. Do đó, để có được một chất cách điện đủ tin cậy, cần có vật liệu tổng hợp dựa trên cao su silicon silicon. Để đạt được chất lượng chấp nhận được, một chất độn gia cố tích cực, đó là bột nano titan dioxide và silica, được thêm vào. Kết quả là một vật liệu có đặc tính chấp nhận được. Dưới đây là thông số kỹ thuật trung bình:

• Tỷ trọng: 1350 kg/m3;

• Độ bền xé: 5 MPa;

• Nhiệt dung: 1350 J/kg-K;

• Độ dẫn nhiệt: 1,1 W/m-k;

• Cường độ điện: 21 kV/mm;

• Tiếp tuyến tổn thất điện môi: 0,00125;

• Điện trở bề mặt riêng: 50,5 TΩ;

• Điện trở khối: 5,5 TΩ-m.

• Hằng số điện môi: 3,25.

Kết quả là, đối với cao su silicon, có thể lưu ý rằng các đặc tính điện vật lý của nó là thỏa đáng, độ dẫn nhiệt đủ cao, độ bền cơ học còn nhiều điều mong muốn. Sức đề kháng đáng chú ý với ánh sáng, ozone, dầu. Nhiệt độ hoạt động trong khoảng từ -90 ° C đến + 250 ° C. Vật liệu này không thấm nước, nhưng chịu dầu và thấm khí.

đồ sứ.Nói về sứ, sứ điện cho chất cách điện, hãy nhớ rằng nó là một khoáng chất nhân tạo dựa trên đất sét, thạch anh và fenspat. Sản phẩm cuối cùng thu được bằng cách xử lý nhiệt bằng công nghệ gốm.

Các tính chất đáng chú ý nhất của sứ điện là khả năng chịu nhiệt, kháng hóa chất, chống lại mọi ảnh hưởng của khí quyển, độ bền điện và cơ học và giá thành thấp. Dựa vào những ưu điểm này, sứ được dùng để chế tạo chất cách điện. Đây là thông số kỹ thuật trung bình của nó:

• Tỷ trọng: 2400 kg/m3;

• Độ bền xé: 90 MPa;

• Nhiệt dung: 1350 J/kg-K;

• Độ dẫn nhiệt: 1,1 W/m-k;

• Cường độ điện: 27,5 kV/mm;

• Tiếp tuyến tổn thất điện môi: 0,02;

• Điện trở bề mặt riêng: 0,5 TΩ;

• Điện trở khối: 0,1 TΩ-m.

• Hằng số điện môi: 7.

Nếu chúng ta so sánh cao su sứ và silicone, thì so với cao su, sứ dễ vỡ, rất nặng, có độ cứng cao. tiếp tuyến tổn thất điện môi.

Về phần thủy tinh, thủy tinh điện kỹ thuật so với sứ có nguồn nguyên liệu ổn định hơn, công nghệ sản xuất đơn giản hơn, dễ tự động hóa hơn và quan trọng nhất là dễ dàng nhận biết sự cố, hư hỏng của chất cách điện bằng mắt thường. Phá vỡ một loạt chất cách điện thủy tinh làm cho váy điện môi rơi xuống đất và sứ bị vỡ không làm hỏng váy. Chất cách điện thủy tinh bị hỏng có thể nhìn thấy ngay lập tức và để chẩn đoán đồ sứ, người ta phải sử dụng các thiết bị bổ sung, thiết bị nhìn đêm.

Về mặt hóa học, kính điện là một tập hợp các oxit của natri, bo, canxi, silic, nhôm, v.v. Nó thực sự là một chất lỏng rất, rất đặc.Kính điện khác với kính kiềm thông thường, đây là loại kính có độ kiềm thấp, không bị nứt và đọng sương trong quá trình hoạt động. Đây là các tính năng của nó:

• Tỷ trọng: 2500 kg/m3;

• Độ bền xé: 90 MPa;

• Nhiệt dung: 1000 J/kg-K;

• Độ dẫn nhiệt: 0,92 W/m-k;

• Cường độ điện: 48 kV/mm;

• Tiếp tuyến tổn thất điện môi: 0,024;

• Điện trở bề mặt riêng: 100 TΩ;

• Điện trở suất khối lượng riêng: 1 TOM-m.

• Hằng số điện môi: 7.

Nhược điểm của chất cách điện thủy tinh bao gồm tiêu thụ nhiều năng lượng trong quá trình sản xuất thủy tinh điện, vì nó phải được nấu trong thời gian dài.