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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
Kabelisolierung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Elektrische Arbeit Kabelisolierung muss eine Durchschlagfestigkeit aufweisen, die die Möglichkeit eines elektrischen Durchschlags bei der Spannung, für die das Kabel ausgelegt ist, ausschließt. Zur Isolierung der Kabeladern untereinander und von äußeren Metallmänteln werden Papier-, Kunststoff- und Gummiisolierungen verwendet. Papierimprägnierte Isolierung Der Kabelkern weist gute elektrische Eigenschaften, eine lange Lebensdauer, eine relativ hohe zulässige Temperatur und niedrige Kosten auf und wird daher am häufigsten verwendet. Zu den Nachteilen gehört die Hygroskopizität, die eine sorgfältige Herstellung und vollständige Dichtheit von Ummantelungen und Kabelmuffen erfordert. Aus mehrschichtigem, verstärktem Kabelpapier auf Basis der Sulfatzellulose der Sorte KMP-120 wird eine Isolierung für Stromkabel mit Spannungen bis 35 kV hergestellt. Es ist möglich, Isolierungen aus zweischichtigem Papier der Sorten K-080, K-120, K-170 oder mehrschichtigem Papier - KM-120, KM-140 und KM-170 - herzustellen. Die Stärke des Papiers beträgt jeweils 80, 120, 140 und 170 Mikrometer. Die Kerne sind mit papierunimprägnierten Bändern umwickelt. Am gebräuchlichsten ist die Wicklung mit Spalt, wodurch das Kabel in gewissen Grenzen gebogen werden kann, ohne dass die Gefahr einer Beschädigung der Papierisolierung besteht. Um eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften der Isolierung zu vermeiden, sollten die Abstände zwischen den Windungen benachbarter, oben (vertikal) liegender Bänder nicht übereinstimmen. Beim Anbringen einer großen Anzahl von Bändern lassen sich Lückenkoinzidenzen nicht vermeiden, daher wird die Anzahl der Koinzidenzen normalisiert. Bei 6-kV-Kabeln sind nicht mehr als drei Koinzidenzen von Papierbändern und Ader-Ader-Isolierung oder Ader-Mantel (Abschirmung) zulässig, bei 10-kV-Kabeln nicht mehr als vier und bei 35-kV-Kabeln nicht mehr als sechs. Die Papierisolierung sollte dicht und ohne Falten und Fältchen angebracht werden, deren Vorhandensein zur Bildung von Hohlräumen und Lufteinschlüssen führt, die die Zuverlässigkeit der Kabel verringern. Die Dicke der Isolierschicht auf Stromkabeln ist von GOST standardisiert und hängt von der Nennspannung und dem Querschnitt der Kabeladern ab. Zur Erhöhung der elektrischen Festigkeit der Riemenisolierung von Kabeln mit einer Spannung von 6 und 10 kV wird auf den Adern und über der Isolierung von Kabeln mit einer Spannung von 20 und 35 kV eine Abschirmung aus elektrisch leitfähigem Papier angebracht. Bei mehradrigen Kabeln sind die oberen Isolierbänder der Adern mit einer digitalen Bezeichnung oder einer markanten Farbe versehen. Bei einer digitalen Bezeichnung wird die Nummer 1 auf das obere Band des ersten Kerns aufgebracht, die zweite - 2, die dritte - 3, die vierte - 4. Bei einer markanten Farbe entspricht Nummer 1 Weiß oder Gelb, Nummer 2 - Blau oder Grün, Nummer 3 – Rot oder Purpur, Nummer 4 – Braun oder Schwarz. Die isolierten Adern mehradriger Kabel werden verdrillt und die Lücken zwischen ihnen mit Isoliermaterial gefüllt, bis eine runde Form entsteht. Bei verdrillten isolierten Adern wird die Riemenisolierung mit Papierbändern einer bestimmten Dicke angebracht. Die Papierisolierung der Kabel wird zunächst getrocknet und dann mit Öl-Kolophonium-Zusammensetzungen imprägniert: MP-1 für Kabel mit einer Spannung von 1–10 kV und MP-2 – 20–35 kV. Durch die Imprägnierung wird eine Erhöhung der elektrischen Festigkeit der Papierisolierung erreicht. Kunststoffisolierung Wird für Stromkabel verwendet. Es besteht aus Polyethylen oder Polyvinylchlorid (PVC). Polyethylen verfügt über gute mechanische Eigenschaften in einem weiten Temperaturbereich, Beständigkeit gegen Säuren, Laugen, Feuchtigkeit und hohe elektrische Isoliereigenschaften. Abhängig von der Art der Polyethylengewinnung werden Polyethylen niedriger und hoher Dichte unterschieden. Polyethylen hoher Dichte hat im Vergleich zu Polyethylen niedriger Dichte einen höheren Schmelzpunkt und eine höhere mechanische Festigkeit. LDPE erweicht bei etwa 105 °C, hohe Dichte bei 140 °C. Durch das Einbringen organischer Peroxide in Polyethylen und die anschließende Vulkanisation werden dessen Schmelzpunkt und Rissbeständigkeit deutlich erhöht. Vulkanisierendes Polyethylen verformt sich bei 150 °C leicht. Um selbstverlöschendes Polyethylen zu erhalten, werden spezielle Additive hinzugefügt. Für elektrisch leitfähige Abschirmungen von Kabeln mit Polyethylen-Isolierung werden dem Polyethylen Polyisobutylen, Acetylenruß und Stearinsäure zugesetzt. Das feste Polymerisationsprodukt – Polyvinylchlorid – verbreitet die Verbrennung nicht. Um die Elastizität und Frostbeständigkeit von PVC zu erhöhen, werden ihm Weichmacher zugesetzt – Kaolin, Talk, Calciumcarbonat und färbende Zusätze, um farbiges PVC zu erhalten. PVC altert unter dem Einfluss von Temperatur, Sonneneinstrahlung etc. durch die Verflüchtigung des Weichmachers (es kommt zu einer Abnahme der Elastizität und Kältebeständigkeit). Gummiisolierung besteht aus einer Mischung aus Gummi (natürlich oder synthetisch), Füllstoff, Weichmacher, Vulkanisationsbeschleuniger, Antioxidationsmittel, Farbstoff usw. RTI-1-Gummi, der 35 % Gummi enthält, wird zur Isolierung von Kabeln verwendet. Die Vorteile der Gummiisolierung sind Flexibilität und nahezu vollständige Nicht-Hygroskopizität. Nachteile – höhere Kosten und niedrige Betriebstemperatur des Kerns (65 °C) im Vergleich zu anderen Isolierungsarten, was die Belastbarkeit des Kabels verringert. Isolierkautschuke zeigen mit der Zeit einen deutlichen Rückgang der Elastizität und eine Veränderung anderer physikalischer und mechanischer Eigenschaften. Die Alterung von Gummiisolierungen erfolgt unter dem Einfluss verschiedener Faktoren und ist hauptsächlich das Ergebnis eines oxidativen Abbaus (Zerstörung) des im Gummi enthaltenen Gummis. Um die Aderisolation vor Licht, Feuchtigkeit und verschiedenen Chemikalien sowie vor mechanischen Beschädigungen zu schützen, werden Kabel mit Ummantelungen versehen. Die besten Materialien für die Herstellung von Kabelmänteln hinsichtlich Dichtheit und Feuchtigkeitsbeständigkeit, Flexibilität und Hitzebeständigkeit sind Metalle – Blei und Aluminium. Kabel mit nicht absorbierender Isolierung (Kunststoff oder Gummi) benötigen keinen Metallmantel und werden daher normalerweise mit einem Kunststoff- oder Gummimantel hergestellt. Die Dicke des Mantels ist normalisiert und hängt vom Material, aus dem er besteht, dem Durchmesser des Kabels und den Betriebsbedingungen ab. Bleihüllen bestehen aus Blei der Güteklasse C-3 (reines Blei nicht weniger als 99,95 %). Blei gehört zu den Schwermetallen (Dichte 11340 kg/m327,4). Schmelzpunkt - XNUMX ° C. Blei weist eine geringe mechanische Festigkeit und eine erhebliche Fließfähigkeit auf, was bei der vertikalen Verlegung von Kabeln in einem blanken Bleimantel berücksichtigt werden muss. Mit steigender Temperatur nimmt die Fließfähigkeit von Blei zu. Das normale elektrochemische Potenzial von Blei beträgt -0,13 V, daher weist es eine geringe chemische Aktivität und eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf. Der Nachteil von Bleimänteln ist ihre geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationsbelastungen, insbesondere bei erhöhten Temperaturen. Durch die Einbringung von Antimonzusätzen in Blei wird eine Erhöhung der Vibrationsfestigkeit und der mechanischen Festigkeit erreicht. Der Bleimantel von Kabeln ohne Schutzhülle besteht aus Blei-Antimon-Legierungen der Sorten SSuM, SSuMT. Bleihüllen müssen frei von Markierungen, Kratzern und Dellen sein, die dazu führen würden, dass sie außerhalb der Mindestdickentoleranzen liegen. Schalen aus Aluminium werden durch Strangpressen aus A-5-Aluminium mit einer Reinheit von mindestens 99,97 % hergestellt. Aluminiumdichte – 2700 kg/m, Zugfestigkeit – 39,3–49,1 MPa. Aluminiumhüllen sind 2-2,5-mal stärker und 4-mal leichter als Bleihüllen, weisen eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationsbelastungen auf und verfügen über hohe Abschirmeigenschaften. Die Nachteile von Aluminiummänteln sind die großen technologischen Schwierigkeiten bei der Anbringung am Kabel und die geringe Beständigkeit gegen elektrochemische Korrosion, was durch das hohe normale negative Potenzial von Aluminium (-1,67 V) erklärt wird. Korrosion wird auf die Verdrängung von Wasserstoffionen aus dem Medium, mit dem Aluminium in Kontakt kommt, und den Übergang von Aluminium selbst in Form von Ionen in Lösung reduziert. Deshalb werden Kabel mit Aluminiummantel mit besonders verrottungsfesten Hüllen geschützt, die keine Feuchtigkeit an den Mantel gelangen lassen. Plastikschalen bestehen aus Schlauch-PVC-Compound oder Polyethylen. Kunststoffmäntel vereinen Leichtigkeit, Flexibilität und Vibrationsfestigkeit, jedoch diffundiert Wasserdampf nach und nach durch den Kunststoff, was zu einem Abfall des Isolationswiderstands der Kabel führt. Daher werden sie in Kabeln mit nicht hygroskopischer Isolierung aus Polyethylen, PVC usw. verwendet. Schlauchkunststoffmischungen unterscheiden sich von Isolierschläuchen durch die Auswahl von Weichmachern und Stabilisatoren, die für eine höhere Beständigkeit gegen Lichtalterung sorgen. Für Kabelmäntel wird eine PVC-Mischung der Güteklasse 0-40 verwendet. Kabelmäntel aus PVC-Compound werden bei Temperaturen unterhalb der zulässigen Temperatur steif und können bei Stößen zerstört werden. Die gute mechanische Festigkeit der PVC-Verbindung ermöglicht den weit verbreiteten Einsatz von ummantelten Kabeln ohne Schutzhüllen. Es verbreitet keine Verbrennung, ist feuchtigkeits- und ölbeständig und beständig gegen elektrische und chemische Korrosion. Kabel in einem solchen Mantel sind einfach herzustellen und einfach zu installieren. Kabelummantelungen aus Polyethylen zeichnen sich durch hohe physikalische und chemische Eigenschaften, geringe Feuchtigkeitsdurchlässigkeit und Beständigkeit gegen elektrische und chemische Korrosion aus. Gummischalen bestehen aus ölbeständigem Gummi RSHN-2, schwer entflammbar. Gummischalen sind äußerst widerstandsfähig gegen Zug-, Stoß- und Torsionsbelastungen. Als Gummifüllstoff wird Ruß (Ruß) verwendet, der ihn vor der Einwirkung von Sonnenstrahlung schützt. Schutzhüllen bestehen aus Kissen, Panzerung und Außenhülle und sollen Kabel vor mechanischer Beschädigung und Korrosion schützen. Zur Bezeichnung der Kabelmarke, die über keine Schutzhülle verfügt, wird der Buchstabe „G“ hinzugefügt. Kabelauflagen sind konzentrische Schichten aus faserigen Materialien und Bitumenzusammensetzung oder Bitumen über dem Mantel und sollen den Mantel des Kabels vor Beschädigung durch Bänder oder Drähte der Bewehrung und vor Korrosion schützen und haben keine Bezeichnung. Mit dem Buchstaben „l“ ist ein verstärktes Kissen mit zusätzlicher Wicklung aus zwei Kunststoffbändern gekennzeichnet, das vor Korrosion und Streuströmen schützt. Um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, besteht das Kissen aus zwei Lagen Kunststoffbändern und ist mit einer Zahl und dem Buchstaben „2 l“ gekennzeichnet. Um die Korrosions- und Feuchtigkeitsbeständigkeit des Kissens zu erhöhen, wird eine Schicht aus extrudiertem Polyethylen oder einer PVC-Verbindung auf PVC-Verbindungsbänder (und andere gleichwertige Materialien) aufgetragen. In der Kennzeichnung wird dieser Kissentyp mit den Buchstaben „p“ (Polyethylen) und „v“ (PVC-Kunststoffverbindung) gekennzeichnet. Schonbezüge ohne Kissen sind mit dem Buchstaben „b“ gekennzeichnet. Die Mindestdicke des Kissens hängt von der Ausführung und dem Kabeldurchmesser ab und beträgt 1,5–3,4 mm. Rüstung dient dem Schutz von Kabeln vor mechanischer Beschädigung. Für Kabel, die im Betrieb keinen Zugkräften ausgesetzt sind, wird eine Bandarmierung verwendet, die aus zwei Stahlbändern mit einer Dicke von 0,3 bis 0,8 mm (abhängig vom Durchmesser des Kabels entlang des Mantels) besteht und so angebracht wird, dass die Oberseite Das Band deckt die Lücken zwischen den Windungen des unteren Bandes ab. Für Kabel, die Zugkräften ausgesetzt sind, werden Armierungen aus verzinkten Stahlflach- oder Runddrähten verwendet. Die Stärke der Panzerung aus verzinkten Stahlflachdrähten beträgt 1,5–1,7 mm, der Durchmesser der Runddrähte beträgt 4–6 mm. Äußere Abdeckung, das eine Schicht aus bituminöser Zusammensetzung oder Bitumen, imprägniertem Garn und Beschichtungen enthält, die die Windungen des Kabels vor dem Anhaften schützen, hat in der Kennzeichnung keine Bezeichnung. Die Abdeckung mit einem nicht brennbaren Element in der Kabelmarkierung trägt den Buchstaben „H“. Bei einem herausgepressten Polyethylen-Schutzschlauch tragen die Abdeckungen die Bezeichnung „Shp“, bei einem PVC-Schlauch die Bezeichnung „Shv“. Die Mindestdicke der Außenhülle hängt vom Kabeldurchmesser ab und beträgt 1,9-3 mm. Autor: Bannikov E.A.
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