Изоляция токопроводящей жилы это обязательный элемент силового кабеля (СК) – бывает сплошной или двухслойной. Она также различается по материалу, диэлектрические свойства которых определяют параметры и сферу назначение электротехнического проводника.
Основные виды изоляционных материалов для кабелей
Требования к эксплуатационным качествам и характеристикам СК постоянно повышаются, изоляция в них должна соответствовать нормативно-технической документации (ПЭУ и СНиП):
- повышенное электрическое сопротивление;
- устойчивость к механическим воздействиям;
- способность выдерживать значительное повышение температуры;
- не иметь склонности к самовоспламенению и распространению горения.
В качестве изоляции для токоведущих частей в основном применяют полимерные материалы (ПВХ, ПВД и другие), резину, а также специальную бумагу и фторопласт. Перечисленные диэлектрики имеют разные свойства.
Пластмассы
Технические условия для силовых кабелей с пластмассой изоляций, рассчитанных на напряжение от 0,66 до 3,0 кВ, устанавливаются ГОСТ 31996-2012. Наибольшее распространение получила полимерная композиция без галогенов, обладающая следующими техническими характеристиками:
- Показатель прочности в момент разрыва: более 9,0 Н/мм2.
- Относительное удлинение при разрушении: до 150%.
- Продавливание при термическом воздействии: менее 50%.
- Влагопоглощение: не более 10 мг/см2.
Пластмассовая изоляция отличается стойкостью к образованию трещин при длительных высокотемпературных воздействиях (до +150°C в течение 1 ч). Срок служб таких кабелей достигает 40 лет. Применяются для линий питания оборудования на АЭС, прокладки сетей в офисах с обширной компьютерной и микропроцессорной техникой. Допускается размещение в детских дошкольных, образовательных учреждениях и в больницах.
Поливинилхлорид
Силовые кабели с изоляцией из ПВХ пластикатов типа ВВГнг рассчитаны на напряжение в 0,66 кВ и от 1,0 до 6,0 кВ при промышленной частоте 50/60 Гц. Для улучшения диэлектрических и эксплуатационных свойств в поливинилхлорид вводятся антиоксиданты. Они обеспечивают материалу гибкость и играют роль ингибитора процессов снижения электрического сопротивления.
Проводниковая продукция с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката выдерживает следующие температурные режимы:
- Длительно допустимый – до +70°C.
- При перегрузках – до +90°C.
- Предельная при КЗ – до +160°C.
Изоляционный слой из пластиката ПВХ по условию невозможности возгорания кратковременно выдерживает до +350°C по условию невозгорания при КЗ. Предельная токовая нагрузка в таких кабелях – до 971 А, при сечении медной жилы в 400 мм2 и прокладке в земле.
Сшитый полиэтилен
Токопроводящие жилы изолируются сшитым полиэтиленом с плотным прилеганием к поверхности. Номинальная толщина диэлектрика составляет от 0,6 до 2,8 мм в зависимости от силы пропускаемого тока и номинального диаметра проводника. Двух- и трехжильные небронированные проводники, сечение жил которых не превышает 16 мм2, могут изготавливаться в плоскй форме. В них токопроводящие части размещаются параллельно в одной плоскости.
При длительном нагреве жил кабеля до допустимых температур удельное объемное сопротивление изоляции из сшитого полиэтилена превышает 1*1012 Ом·см. При этом постоянная электросопротивления для этого материала составляет не менее 3,67 МОм·км. Тепловая деформация в виде относительного удлинения диэлектрика менее 175%, которая после ее снятия и охлаждения уменьшается до 15%. Такие провода применяются при прокладке одиночных линий электроснабжения и для устройства силовых сетей в жилых помещениях и общественных зданиях.
Резина
Проводники с резиновой изоляцией токоведущих жил производятся по ГОСТ 433-73. Выпускаются в двух типах климатического исполнения: для умеренных широт и тропиков с категориями размещения от 2 до 5 включительно. Номинальная толщина диэлектрика составляет от 1,0 до 5,0 мм для силовых проводов сечением от 1,00 до 500,00 мм2, рассчитанных на максимальное напряжение до 660 В переменного и до 10000 В постоянного тока.
В зависимости от марки силовые кабели с изоляцией из маслостойкой резины используются для прокладки линий электропередач в помещениях и туннелях, а также в траншеях. При этом не допускаются значительные механические и растягивающие воздействия. При монтаже линий радиус изгиба провода должен быть не менее 7,5 его наружных диаметров. Многожильные и одножильные бронированные изделия перед прокладкой подвергаются электрическим испытаниям напряжением.
Маслопропитанная бумага
При производстве кабеля жилы обматываются лентой из специальной бумаги в один слой с перекрытием до 30% с плотным прилеганием к ней. Это позволяет избежать оголения токопроводящих частей и короткого замыкания между ними. Изоляционный материал изготавливается из целлюлозы сульфатной с обязательной пропиткой канифольными маслами. Для прокладки вертикальных и крутонаклонных линий в них добавляются воскообразный церезин, который делает их нетекучими.
Изготовление силовых кабелей с изоляцией из пропитанной бумаги выполняется по техусловиям ГОСТ 18410-73. Они предназначены для устройства линий электропередач напряжением от 1 до 110 кВ. При приемке проводятся электрические испытания импульсных напряжений.
Фторопласт
Изоляционный материал обладает устойчивостью к перегреву и воздействию агрессивной среды. Силовые кабели с изоляцией из фторопластовой ленты производятся с соблюдением техусловий ГОСТ 18404.1-73. Они применяются при прокладке линий электроснабжения в среде с экстремальными эксплуатационными условиями, а также высоковольтных с большими рабочими температурами. При навивке ленты на токоведущие жилы обеспечивается перекрытие не менее трети от ее ширины и производится дополнительная термообработка.
Заключение
Материал изоляции силового кабеля для монтажа линий электроснабжения подбирается с учетом ее назначения и условий эксплуатации. Продукция с полимерными защитными оболочками, в том числе ПВХ и сшитого полиэтилена применяются преимущественно в закрытых помещениях и оборудованных галереях. Провода с изоляцией из резины, фторопласта и бумаги используются для монтажа внутренних и наружных сетей с жесткими условиями эксплуатации.