Технические характеристики изоляционных материалов, применяемых для изоляции кабелей и проводов
Для изоляции кабелей и проводов обычно применяют резиновую изоляцию, пластмассовую (полиэтиленовую) изоляцию, пластмассовую (полихлорвиниловую) изоляцию, пропитанную бумажную изоляцию, фторопластовую изоляцию. Для изоляции кабелей и проводов используется также прессованная окись магния, изоляционные лаки, шелк натуральный и синтетический, хлопчатобумажная пряжа, полистирольная и триацетатная ленты.
Изоляционные материалы
В зависимости от номинального напряжения и конструктивных особенностей кабельных изделий изоляция разделяется на следующие категории:
И-1 - для кабельных изделий в оболочке на номинальное переменное напряжение до 220 В (для систем 220/380 В) или постоянное напряжение до 700 В включительно;
И-2 - для кабельных изделий без оболочки на номинальное переменное напряжение до 220 В (для систем 220/380 В) или постоянное напряжение до 700 В включительно;
И-3 - для кабельных изделий в оболочке на номинальное переменное напряжение от 220 В (для систем 220/380 В) до 400 В (для систем 400/660 В) или постоянное напряжение от 700 до 1000 В включительно;
И-4 - для кабельных изделий без оболочки на номинальное переменное напряжение от 220 В (для систем 220/380 В) до 400 В (для систем 400/660 В) или постоянное напряжение от 700 до 1000 В включительно;
И-5 - для кабельных изделий на номинальное переменное напряжение от 400 В (для систем 400/660 В) до 1800 В (для систем 1800/3000 В) или постоянное напряжение от 1000 до 6000 В включительно;
И-6 - для кабельных изделий на номинальное переменное напряжение от 3600 В (для систем 3600/6000 В).
Номинальное напряжение систем представлено сочетанием двух значений: действующего значения напряжения между любым изолированным проводником и «землей« (металлической оболочкой кабеля или окружающей средой) с действующим значением между любыми двумя фазными проводниками многожильного кабеля или системы одножильных кабелей.
При обозначении категории изоляции добавляют индексы: Р - для резиновой изоляции; П - для пластмассовой изоляции (полиэтиленовой или из поливинилхлоридного пластиката).
Если в технических условиях на кабельные изделия не оговорены толщины изоляции, то для резиновой и пластмассовой изоляции могут использоваться нормы, данные в ГОСТ 23286-78. Этот ГОСТ не распространяется на кабели связи, кабели судовые, кабели шахтные, геофизические, грузонесущие, беструбной прокладки во взрывоопасных помещениях и на кабели и провода с изоляцией на основе бутилкаучука.
Для кабелей и проводов применяют резиновую, пластмассовую, пропитанную бумажную, фторопластовую и другие виды изоляции.
Резиновая изоляция
Резиновая изоляция изготавливается на основе натуральных или синтетических (бутадиеновых, бутиловых и др.) каучуков. Используются следующие типы установленных ГОСТом изоляционных резин: РТИ-0, РТИ-1, РТИ-2, РНИ, классифицируемые в зависимости от содержания каучука. Ранее использовалась резина типа РТЭПИ-1, РТСИ-1(повышенной нагревостойкости), РТИШ (изоляция выполняет роль защиты кабелей и проводов, работающих в средних и легких условиях) и РТИШМ (то же, что и РТШИ, морозостойкая).
Резина типов РТИ-0, РТИ-1, РНИ, РТИШ и РТШИМ предназначена для изоляции токопроводящих жил, продолжительно работающих при температуре до +65 оС, типа РТЭПИ-1 до +85 оС, типа РТСИ1 до +180 оС. На основе каучука и кремнийорганических спиртов производится кремнийорганическая резина, обладающая более высокими электрофизическими свойствами, например, она длительно устойчива к воздействию температур в диапазоне от -60 оС до +200 оС. В процессе эксплуатации с течением времени свойства резин ухудшаются - происходит «старение».
Полиэтиленовая изоляция
Полиэтиленовая изоляция изготавливается на основе полиэтиленов низкой плотности (ПЭНП) и полиэтиленов высокой плотности (ПЭВП) по ГОСТ 1633677 со стабилизаторами и другими добавками. Маркировка композиций на основе ПЭНП включает трехзначные цифры, начинающиеся с единицы: 102, 107 и т. п., маркировка на основе ПЭВН - цифры, начинающиеся с двойки: 204, 206, 207 и т. п. Электрическая прочность для полиэтиленовых изоляций толщиной 1 мм при частоте 50 Гц составляет 35-40 кВ/мм.
Полиэтилен (ПЭ) инертен к большей части агрессивных сред: при комнатной температуре не растворим ни в одном из известных растворителей. При 70 оС и выше полиэтилен растворяется в четыреххлористом углероде, хлороформе, толуоле и ксилоле. Некоторые органические сильнополярные жидкости могут вызвать его растрескивание. Добавка бутилкаучука или полиизобутилена к полиэтилену повышает его стойкость к растрескиванию.
Введение в ПЭ органических перекисей с последующим нагревом или действием ионизирующих излучений (вулканизацией) приводит к образованию поперечных связей, переводящих его из термопластичного состояния в термореактивное. В этом состоянии ПЭ не плавится при повышении температуры и не растрескивается под влиянием различных сред. Вулканизированный ПЭ незначительно деформируется при температуре 150 оС.
Композицию ПЭ с полиизолбутиленом, ацетиленовой сажей и стеариновой кислотой используют в качестве электропроводящих экранов кабелей с полиэтиленовой изоляцией. Введение в композицию ПЭ полиэтиленового концентрата марки П2КП по ТУ 6-05-1565-77 или полиэтиленового суперконцентрата пигмета марки СКП по ТУ 6.05-05-149-81 придает ПЭ заданный цвет, необходимый для расцветки жил. При введении в композицию ПЭ концентрата пенообразующего марки 107ОВАС или смеси ЧХЗ-57 с тальком в процессе наложения изоляции в экструзивном агрегате получается пористая ПЭ-изоляция, которая используется для изоляции кабелей связи, коаксиальных кабелей и радиочастотных кабелей.
Поливинилхлоридная изоляция
Поливинилхлоридные (ПВХ) пластикаты - смесь поливинилхлоридной смолы с пластификаторами, стабилизаторами и другими добавками. Пластификаторы придают материалу пластичность и облегчают процесс его переработки, но уменьшают его нагрево- и химическую стойкость и электроизоляционные свойства. В изоляционные ПВХ-пластикаты вводят антиоксиданты, обеспечивающие длительное сохранение высокого удельного электрического сопротивления, гибкости при низких температурах и нагревостойкости. Для получения цветного ПВХ-пластиката в него вводят окрашивающие добавки, главным образом пигментные красители. ПВХ-пластикат изготавливается по ГОСТ 5960-72. В зависимости от свойств и назначения выпускаются следующие марки ПВХпластикатов (ПВХП).
К ПВХП общего назначения относятся марки И40, И45, И50, И60. ПВХП пониженной горючести - марки НГП 40-32 и НГП 30-32 - выпускаются в соответствии с ТУ 2246-425-05761784-98, ПВХП марки ИМ 40-8, ИОМ 40-8 - в соответствии с ТУ 6025100. ПВХП повышенной тепло и бензомаслостойкости - в соответствии с ТУ 16.К71-275-98.
ПВХпластикат марок И40-13, И40-13А, И40-14 используется для изоляции проводов и кабелей в диапазоне температур от -40 до +70 оС. Для той же цели используются марки И50-13, И50-14 в диапазоне температур от -50 до +70 оС, а И60-12 - в диапазоне температур от -60 до +70 оС. Для изоляции и оболочки кабелей и проводов используется марка И4512 в диапазоне температур от -45 до +70 оС.
Изоляция из пропитанной бумаги
Кабельная бумага по ГОСТ 23436-83 для изоляции силовых кабелей на напряжение до 35 кВ марок К и КМП изготавливается цвета натурального волокна или окрашенной в красный, зеленый и синий цвета, а марки КМ - только цвета натурального волокна.
Кабельная бумага по ГОСТ 645-79 для изоляции кабелей на напряжение от 110 до 500 кВ марок КВМ (многослойная), КВМС (многослойная стабилизированная) и КВМСУ (многослойная стабилизироанная уплотненная) изготовляется из специальной сульфатной небеленой целлюлозы.
Бумажную изоляцию силовых кабелей пропитывают маслоканифольным составом. Кабели на напряжение 20-35 кВ пропитывают составом марки МП-2, содержащим 25% канифоли (остальное количество - нефтяное масло). Кабели на напряжение 1-10 кВ пропитывают составом МП-3, содержащим 7,5% канифоли, 3% полиэтиленового воска (остальное количество - нефтяное масло), а кабели с нестекающей изоляцией - составом МП5, состоящим из 3-2% канифоли, 18% полиэтиленового воска (остальное количество - нефтяное масло). Нефтяное масло для пропиточного состава применяют марки КМ-25 по ТУ 38-101-449-84 селективной очистки фенолом или дуосолочистки парным растворителем с последующей гидро или контактной очисткой. Канифоль для пропиточных составов применяют марки А первого сорта по ГОСТ 19113-84 или модифицированную кабельную канифоль по ТУ 13-05-25-82.
Изоляция из фторопласта (политетрафторэтилена)
Изоляция из фторопласта (политетрафторэтилена), сокращенно Ф-4, обладает высокими механическими и диэлектрическими свойствами. Ф-4 используется в диапазоне температур от -90 oС до + 250 oС. Ф4 исключительно стоек к большинству химических веществ.
Политетрафторэтилен выпускается по ТУ 6-05-1246-76, именуемый Ф-4 (фторопласт-4, фторлон-4), и имеет сополимеры Ф-4Д, Ф4М, Ф40Ш и др. При температуре 19 oС Ф-4 увеличивается в объеме на 1%, а при температуре 327 oС - на 25% (происходит переход из кристаллического состояния в аморфное). При температуре выше 425 oС Ф-4 разлагается с выделением токсичных газообразных веществ.
Изоляция из фторопласта может быть наложена на жилы кабелей и проводов сплошным слоем, получаемым экструзией или методом обмотки лентами и нитью. Ленточную изоляцию для получения ее монолитности подвергают нагреву (запечка).
Толщину изоляции принимают равной 0,25 мм при напряжении до 600 В и 0,4 мм - при напряжении 1000 В.
