ما هي المواد التي تصنع منها العوازل الحديثة؟

مواد العوازل الحديثة

اليوم ، في كل مكان على كوكبنا ، على الأرض وتحت الماء ، توجد خطوط كهرباء. فقط في أراضي الاتحاد السوفيتي السابق ، يكون طول جميع خطوط الكهرباء أكبر بعدة مرات من طول خط الاستواء. ولا يمكن لأي خط كهرباء علوي الاستغناء عن استخدام العوازل اليوم. بفضل العوازل ، أصبح من الممكن بناء أنظمة طاقة موثوقة ومستقرة بجهد تشغيل ثابت يصل إلى 0.5 ميغا فولت.

عدد كبير من العوازل المختلفة ، كل منها مناسب لحل مشاكلها الخاصة ، مختلفة هيكليًا ، ولكنها في نفس الوقت وظيفية تمامًا. إنها توفر عزلًا موثوقًا لخطوط الطاقة عالية الجهد من الدعامات الموصلة ، حيث تضمن الخصائص العازلة للمواد العازلة ذلك.

يعمل كل قسم من أقسام العازل ، مثل العازل ككل ، طوال فترة تشغيل خط الجهد العالي ، وبالتالي فإن المطلب الرئيسي للعازل هو المتانة. والمواد العازلة ملزمة بتوفير هذا الشرط. المواد الرئيسية للعوازل هي الزجاج والبورسلين والبوليمرات.

الزجاج المستخدم في العوازل ليس عاديًا ، فهو مصنوع من الزجاج المقسّى ، وهو متين بشكل خاص ، والعوازل المعلقة القائمة عليه ، المجمعة في إكليل ، ممتازة خصائص عازلة، في حين أن السعر منخفض جدًا لمنتجات من هذا النوع المهمة جدًا.

يتمتع الخزف بأعلى قوة بين مواد العزل التقليدية. إنه غير مؤلم قادر على تحمل حتى الصواعق ، نظرًا لحقيقة أن الكتلة الخام من البورسلين مصنوعة من البلاستيك ، ويمكن إعطاء الشكل الأمثل ، بحيث يكون تكوين العازل النهائي هو الأقل عرضة لمثل هذا ظاهرة كبيرة في الغلاف الجوي.

عوازل البوليمر - الحل الأكثر حداثة ، بدأ تصنيعها وتطبيقها مؤخرًا نسبيًا. عوازل البوليمر لخطوط الطاقة متينة ، ولها خصائص عازلة ممتازة ، ولا يرتبط إنتاجها بتكاليف المواد الكبيرة. لن يعمل عازل البوليمر لمئات الكيلوفولتات ، ولكن بالنسبة لعشرات الكيلوفولت ، فإن عازل البوليمر هو بالضبط ما تحتاجه. بعد ذلك ، سننظر بالتفصيل في مواد العوازل الحديثة.

يعد إنتاج العوازل القائمة على مطاط السيليكون ، والذي تطور في السنوات الأخيرة ، حلاً أكثر تقدمًا.

مطاط السيليكون - هذا كل شيء مطاط مرن بطبيعته... لهذا السبب ، يتم استخدام مطاط السيليكون على نطاق واسع كمادة عازلة للكابلات المرنة للغاية. بشكل عام ، يتم استخدام أنواع مختلفة من المطاط في قطاع الطاقة: ستيرين بوتادين ، بوتادين ، سيليكون سيليكون وإيثيلين بروبيلين ، وكذلك طبيعي. يعتمد مطاط السيليكون العضوي على polyorganosiloxanes.

في هذه الصيغة ، R هي الجذور العضوية. يحدد نوع الجذور خصائص مطاط السيليكون.يمكن أن تحتوي السلسلة الرئيسية على كل من السيليكون والأكسجين ، وكذلك النيتروجين والبورون والكربون. وفقًا لذلك ، سينتج عن ذلك مطاط السيلوكسان والبوروسيلوكسان والسيليكا.

يتم الحصول على مطاط السيليكون العضوي عن طريق تقسية المطاط ، أي أن الجزيئات مترابطة في المجمعات المكانية. تتكون الرابطة الكيميائية من الجذور أو عن طريق مجموعات OH و H. يتم التفاعل عن طريق التعرض للإشعاع أو باستخدام عوامل كيميائية عند درجات حرارة عالية ، وتزود الشركة المصنعة الكتلة الجاهزة للفلكنة.

لا يحتوي مطاط السيليكون النقي على خصائص كهربائية عالية ؛ اتضح أنها هشة وعرضة للأوزون والضوء. لذلك ، من أجل الحصول على عازل موثوق بدرجة كافية ، هناك حاجة إلى مادة مركبة تعتمد على مطاط السيليكون السيليكوني. لتحقيق جودة مقبولة ، تتم إضافة مادة حشو تقوية نشطة ، وهي ثاني أكسيد التيتانيوم ومساحيق السيليكا النانوية. والنتيجة مادة ذات خصائص مقبولة. فيما يلي متوسط ​​المواصفات:

• الكثافة: 1350 كجم / م 3 ؛

• قوة المسيل للدموع: 5 ميجا باسكال.

• السعة الحرارية: 1350 J / kg-K ؛

• الموصلية الحرارية: 1.1 W / m-k ؛

• القوة الكهربائية: 21 كيلو فولت / مم ؛

• ظل الخسارة العازلة: 0.00125 ؛

• مقاومة السطح المحددة: 50.5 TΩ ؛

• المقاومة السائبة: 5.5 TΩ-m.

• ثابت العزل: 3.25.

نتيجة لذلك ، فيما يتعلق بمطاط السيليكون ، يمكن ملاحظة أن خواصه الفيزيائية الكهربية مرضية ، والتوصيل الحراري مرتفع بدرجة كافية ، والقوة الميكانيكية تترك الكثير مما هو مرغوب فيه. مقاومة ملحوظة للضوء والأوزون والزيت. تتراوح درجات حرارة التشغيل من -90 درجة مئوية إلى + 250 درجة مئوية. المادة مقاومة للماء ، ولكنها مقاومة للزيت ونفاذة للغاز.

بورسلين.بالحديث عن البورسلين ، الخزف الكهربائي للعوازل ، تذكر أنه معدن صناعي يعتمد على الطين والكوارتز والفلسبار. يتم الحصول على المنتج النهائي بالمعالجة الحرارية باستخدام تكنولوجيا السيراميك.

من أبرز خصائص الخزف الكهربائي مقاومة الحرارة والمقاومة الكيميائية ومقاومة أي تأثيرات جوية والقوة الكهربائية والميكانيكية والتكلفة المنخفضة. بناءً على هذه المزايا ، يتم استخدام الخزف لتصنيع العوازل. فيما يلي متوسط ​​المواصفات:

• الكثافة: 2400 كجم / م 3 ؛

• قوة المسيل للدموع: 90 ميجا باسكال.

• السعة الحرارية: 1350 J / kg-K ؛

• الموصلية الحرارية: 1.1 W / m-k ؛

• القوة الكهربائية: 27.5 كيلو فولت / مم ؛

• ظل الخسارة العازلة: 0.02 ؛

• مقاومة السطح المحددة: 0.5 TΩ ؛

• المقاومة السائبة: 0.1 TΩ-m.

• ثابت العزل: 7.

إذا قارنا البورسلين ومطاط السيليكون ، فعند المقارنة بالمطاط ، يكون الخزف هشًا وثقيلًا جدًا وله ارتفاع ظل الخسارة العازلة.

بالنسبة للزجاج ، فإن الزجاج الكهروتقني ، مقارنة بالبورسلين ، لديه قاعدة من المواد الخام أكثر ثباتًا ، وتقنية إنتاجه أبسط وأسهل في التشغيل الآلي ، والأهم من ذلك أنه من السهل تحديد عطل أو تلف العازل بالعين. يؤدي كسر سلسلة من عوازل الزجاج إلى سقوط التنورة العازلة على الأرض ، ولا يؤدي تكسير الخزف إلى إتلاف التنورة. يكون عازل الزجاج التالف مرئيًا على الفور ولتشخيص الخزف يجب على المرء أن يلجأ إلى استخدام أجهزة إضافية ، أجهزة الرؤية الليلية.

كيميائيًا ، الزجاج الكهربائي عبارة عن مجموعة من أكاسيد الصوديوم والبورون والكالسيوم والسيليكون والألمنيوم ، إلخ. إنه في الواقع سائل كثيف جدًا.يختلف الزجاج الكهربائي عن الزجاج القلوي العادي ، فهو زجاج قلوي منخفض ، ولا يتصدع ولا يتشقق أثناء التشغيل. فيما يلي ميزاته:

• الكثافة: 2500 كجم / م 3 ؛

• قوة المسيل للدموع: 90 ميجا باسكال.

• السعة الحرارية: 1000 J / kg-K ؛

• الموصلية الحرارية: 0.92 واط / م · ك ؛

• القوة الكهربائية: 48 كيلو فولت / مم ؛

• ظل الخسارة العازلة: 0.024 ؛

• مقاومة السطح المحددة: 100 TΩ ؛

• حجم المقاومة النوعية: 1 TOM-m.

• ثابت العزل: 7.

تشمل عيوب العوازل الزجاجية ارتفاع استهلاك الطاقة في إنتاج الزجاج الكهربائي ، حيث يجب طهيه لفترة طويلة.