现代绝缘体由哪些材料制成?

现代绝缘子材料

今天,我们星球上的任何地方,无论是陆地上还是水下,都有电线。仅在前苏联境内,所有电力线的长度都比赤道长许多倍。今天,如果不使用绝缘体,架空电力线是行不通的。多亏了绝缘体,才有可能建立可靠稳定的能源系统,其恒定工作电压高达 0.5 兆伏。

架空电力线

大量不同的绝缘体,每一种都适用于解决自己的问题,它们在结构上各不相同,但同时又非常实用。它们为高压电源线与导电支架提供可靠的绝缘,因为绝缘材料的介电特性确保了这一点。

绝缘子的每一段都如同整个绝缘子一样,服务于高压线路的整个运行周期,因此对绝缘子的主要要求是耐久性。而绝缘子的材料有义务提供这个条件。绝缘子的主要材料是玻璃、瓷和聚合物。

绝缘子所用的玻璃不一般,它是由钢化玻璃制成的,特别耐用,以它为基础的悬式绝缘子,组装成花环,具有优良的 介电特性,而这种非常重要的产品的价格却很低。

瓷在传统绝缘材料中强度最高。它甚至能够无痛地承受闪电,因为陶瓷的原始质量是塑料,并且可以给出最佳形状,因此成品绝缘子的配置即使在这种情况下也是最不容易受到伤害的一个伟大的大气现象。

聚合物绝缘体——最现代的解决方案,它们是最近才开始制造和应用的。用于电源线的聚合物绝缘体经久耐用,具有出色的介电性能,并且它们的生产与大量材料成本无关。对于数百千伏,聚合物绝缘体将无法工作,但对于数十千伏,聚合物绝缘体正是您所需要的。接下来,我们将详细了解现代绝缘子的材料。

近年来发展起来的以硅橡胶为基础的绝缘子生产,是一种比较先进的解决方案。

硅橡胶——仅此而已 具有弹性的橡胶……出于这个原因,硅橡胶被广泛用作非常柔软的电缆的绝缘材料。通常,能源领域使用各种橡胶:苯乙烯-丁二烯、丁二烯、硅硅和乙烯-丙烯,以及天然橡胶。有机硅橡胶基于聚有机硅氧烷。

硅橡胶

该式中,R为有机基团。自由基的类型决定了硅橡胶的特性。主链可以包含硅和氧,以及氮、硼和碳。因此,这将产生硅氧烷、硼硅氧烷和硅橡胶。

有机硅橡胶是通过橡胶硫化得到的,即分子以空间络合物交联而成。化学键由自由基或末端 OH 和 H 基团形成。该反应通过暴露于辐射或在高温下使用化学试剂进行。制造商提供可用于硫化的物质。

硅橡胶绝缘子

纯硅硅橡胶不具有高电性能;结果证明它很脆弱,容易受到臭氧和光的影响。因此,为了获得足够可靠的绝缘体,需要以硅硅橡胶为基础的复合材料。为了达到可接受的质量,添加了活性增强填料,即二氧化钛和二氧化硅纳米粉末。结果是一种具有可接受特性的材料。以下是平均规格:

  • 密度:1350公斤/立方米;

  • 撕裂强度:5兆帕;

  • 热容量:1350 J/kg-K;

  • 导热系数:1.1 W/m-k;

  • 电气强度:21kV/mm;

  • 介质损耗角正切:0.00125;

  • 比表面电阻:50.5TΩ;

  • 体电阻:5.5 TΩ-m。

  • 介电常数:3.25。

结果,关于硅橡胶,可以注意到其电物理性能令人满意,导热系数足够高,机械强度有很大不足。卓越的耐光、耐臭氧、耐油性。工作温度范围为 -90°C 至 +250°C。该材料防水,但耐油且透气。

瓷绝缘子

瓷。说到绝缘体用电瓷,记住它是一种以粘土、石英和长石为基础的人造矿物。最终产品是使用陶瓷技术通过热处理获得的。

电瓷最显着的性能是耐热性、耐化学性、耐任何大气影响、电气和机械强度以及低成本。基于这些优点,瓷器被用来制造绝缘子。这是它的平均规格:

  • 密度:2400公斤/立方米;

  • 撕裂强度:90兆帕;

  • 热容量:1350 J/kg-K;

  • 导热系数:1.1 W/m-k;

  • 电气强度:27.5 kV/mm;

  • 介电损耗角正切:0.02;

  • 比表面电阻:0.5TΩ;

  • 体电阻:0.1 TΩ-m。

  • 介电常数:7。

如果我们比较瓷器和硅橡胶,那么与橡胶相比,瓷器易碎,非常重,具有高 介电损耗角正切.

玻璃绝缘体

至于玻璃,电工玻璃相对于瓷器,原料基础更稳定,生产工艺更简单,更容易实现自动化,最重要的是,绝缘体的故障或损坏很容易用肉眼识别。打破一系列玻璃绝缘子会导致绝缘裙掉到地上,而打破瓷器不会损坏绝缘裙。损坏的玻璃绝缘体是立即可见的,为了诊断瓷器,必须借助于使用附加设备,夜视设备。

从化学上讲,电热玻璃是钠、硼、钙、硅、铝等的氧化物的集合。它实际上是一种非常非常粘稠的液体。电热玻璃不同于普通的碱性玻璃,它是低碱玻璃,在运行过程中不会破裂和起雾。以下是它的特点:

  • 密度:2500公斤/立方米;

  • 撕裂强度:90兆帕;

  • 热容量:1000 J/kg-K;

  • 导热系数:0.92 W/m-k;

  • 电气强度:48kV/mm;

  • 介电损耗角正切:0.024;

  • 比表面电阻:100TΩ;

  • 比体积电阻率:1 TOM-m。

  • 介电常数:7。

玻璃绝缘子的缺点包括在生产电工玻璃时能耗高,因为它必须长时间蒸煮。

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