Файл: Дмитревский, В. С. Высоковольтные гибкие кабели.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2024

Просмотров: 86

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

физико-механическим, диэлектрическим и другим свой­ ствам практически равноценны вулканизатам СКЭП. Следует, однако, отметить, что коэффициент нагрево­ стойкости по относительному удлинению у резин на ос­ нове СКЭПТ ниже, чем у резин на основе СКЭП.

Сравнение резин на основе этиленпропиленового терполимера с другими материалами показывает, что при перекисной вулканизации нагревостойкость их выше, чем у бутиловых резин; озоностойкость и короностойкость—• отличные; электрическая прочность такая же, как у по­ лиэтилена.

Сочетание отличных свойств этиленпропиленовых каучуков с низкой плотностью (0,86—0,87 г/см3, тогда как у НК, СКИ, СКД и др. 0,91—0,92 г/см3), позволя­ ющей снизить массу кабельной конструкции в целом, делает этиленпропнленовые каучуки наиболее перспек­ тивными изоляционными материалами для изготовления гибких кабелей высокого напряжения.

В Японии, например, изготавливаются кабели с этпленпропиленовой изоляцией на напряжение до 66 кв.

Свойства рассмотренных выше каучуков представле­ ны в табл. 2-13.

Вулканизующие системы

Под действием вулканизующих веществ резиновые сме­ си при нагреве переходят из пластического в эластиче­ ское состояние, являющееся характерным свойством резины. Вулканизующие вещества, кроме того, влияют на теплостойкость, физнко-механическпе п другие свой­ ства резин.

Сера применяется в качестве вулканизующего агента в изоляционных резинах в США и Франции в дозировке 2—3 вес. ч., ускорителями являются тпурам (тетраметилтиурамдисульфид), каптакс (2-меркаптобензотна- зол), сантокюр (М-циклогексил-2-бензотиазолил сульфенамид) и соли дитиокарбаминовой кислоты. При этом медная жила подвергается лужению, так как даже в не­ больших дозировках сера вызывает коррозию меди.

В изоляционных резинах на основе НК, СКВ, СКД, СКС, применяемых в отечественной кабельной промыш­ ленности, в качестве вулканизующего вещества псполь-

'зуётся только тпурам Д, который после вулканизации смеси вызывает лишь незначительное потемнение мед-

со

t s

К

К

а

о

а

> » 5Г

> 3

rt

а

cd

и

н

о

«о

щ

U

□ «в

э-а

ё §

га2

е; *

і 3

1 3

Іi sйs .

8 « я

0.3 «Jез

al l 3

ёщ$

e «

юі

«s

Q.SJ

E

л

а

о

а

В

о

со

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—OlO^Sm

5

5 В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

-

- —

к

2

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

о м v

а Р

гЗг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

І Щ

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X О

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

 

к а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СМСМ

 

а.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ШсоВэ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

со

 

 

О к

2

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н а г

Э

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 2

I

 

I

 

UJ

о -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

я З

о.

о.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—■ (М

 

о

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

°

£

х х

 

 

 

X

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К 2

 

га

я

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К

«

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ff:

.

 

в

3

 

я

у

О

ІЛ

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cf

О

 

О

5

 

 

 

 

J.

 

 

 

 

 

 

 

 

5

я*

 

п. ч

w «з

â

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О.

о

 

Й 5

 

 

X

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О CM

 

 

 

 

 

 

 

 

ІЛ

to

I

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

9. 9

 

 

 

 

 

 

 

 

2 43

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

о* см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

со

,

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

см

 

о

 

 

 

О

 

 

о

о

 

 

 

X

к

 

к

к

 

 

к

 

03

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

о

 

 

я

га

 

 

 

9

 

 

см

 

 

ІЛ

 

О

о СО ;л

 

У

1

 

я в

 

 

га

 

 

 

о

 

°?

 

 

 

о

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

ІЛ

 

3

 

 

 

 

3

 

 

 

 

!

©

 

1

 

1

1

 

 

 

 

в а

 

 

 

N- «О О

 

сз

 

 

ю

— о

 

 

» со СМ ^

 

л

о

 

1

I

і

 

CL

 

 

 

N.

 

 

ІЛ

 

 

о

 

 

 

 

0)X X

 

*

 

о

 

о

 

 

 

 

 

N.

 

О

о СМ

 

 

 

 

О о

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

а*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£

О ©

 

 

О Q

 

 

 

 

 

о к

*.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 о*M _ § 3

 

 

 

 

 

аз га

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о о £ * 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I ! J, « = g

 

 

 

'Y 40 ё 5 о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

»

сосм

 

 

ja

о

 

 

 

 

 

оо»Jj

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о о

 

 

5 ч

е;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§

о oi

 

 

 

*

X

 

 

 

S нС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IS

 

 

 

 

 

5

*

 

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. Ч?

 

-

-

£

 

 

 

*

О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

•!

 

 

 

 

 

 

 

о

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

я

~

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^

о

••

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

о

*

 

 

2

^

 

_

й) о 4*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

й

о

 

га

 

 

 

Q

О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«о

I

 

 

«оS.'j

> > 5

f f

І

і

 

О» 1) .

 

 

 

 

 

 

 

 

t-

ѵ:

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q.O

 

 

ё с 2

 

ч я> 3 О В

 

 

 

1 £

 

 

 

8

 

S

 

 

2

4

-

 

 

S

 

О. X X

 

 

 

f i g

 

 

 

X

О X

X

2

 

 

 

 

 

 

8

а

ч ч

 

 

 

 

 

 

 

С§•>■?- о :=J

 

X

GJ О

 

 

s

 

2

J3

О)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ё S ”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

• в .

О

S

\о О

 

ч 5. .

 

 

 

 

 

Ч

 

 

 

 

В С о

 

>2 В

о»

г а г *

 

С с

 

 

 

 

 

 

>>

 

 

 

 

<4 >» Ü

 

Е ÜН £ U

 

45


ной жилы, что позволяет применять нелуженую медную проволоку. Кроме того, тиурам позволяет получить бо­ лее нагревостойкую резину по■сравнению с серой [Л .10,

15].

В резиновых смесях на основе бутилкаучука в каче­

стве вулканизующих веществ применяются сера,

пара-

хинондиоксим и алкилфенолформальдегидные

смолы

[Л. 16].

 

Для вулканизации резиновых смесей на основе этиленпропиленовых каучуков типа СКЭП применяют глав­ ным образом органические перекиси (перекись дикумпла, перекись дитретнчного бутила и др.). Введением в резиновую смесь вместе с перекисью небольшого коли­ чества серы (10—15% от перекиси) достигаются наи­ лучшие механические свойства резин. Сера способству­ ет перекисной вулканизации, участвуя в процессе струк­ турирования и ингибируя реакции разрыва цепи [Л. 16].

Полимеры СКЭПТ, содержащие третий сокомпонент — диолефин, вулканизуют серой с ускорителями.

С увеличением содержания серы возрастает скорость вулканизации, повышается прочность при разрыве. Од­ нако для получения нагревостойких резин из СКЭПТ следует снижать содержание серы в смесях до 0,5—0,8 вес. ч. с соответствующим увеличением дозировок уско­ рителей.

П р о т и в о с т а р и т е л и вводятся в резиновые смеси для защиты их от старения под влиянием различных факторов: нагрева, кислорода (антиоксиданты), озона (антиозонанты). Наибольшее применение в качестве антиоксиданта в изоляционных резинах получил неозои

Д(фенил-р-нафтпламин). Обычная дозировка неозона

Днаходится в пределах 1—2 вес. ч.

Для защиты от действия озона в резины вводятся физические и химические антиозонанты. К физическим антиозонантам относятся парафин, церезин, озокерит и воски. Их защитное действие заключается в том, что мигрируя на поверхность резины, они образуют на ней тонкую инертную по отношению к озону пленку. При деформации резины действие физических антиозонантов ослабляется вследствие разрушения пленки. Дозировка физических противостарителей колеблется от 5 до 10 вес. ч.

К химическим антиозонантам относятся сантофлексы IP и AW. В изоляционных резинах на основе ҢК,

46


СКЙ, СКВ, СКД, СКС в качестве антиозонанта пршйёняется главным образом сантофлекс ЛР, или продукт 4010 NA (й-фенил-Ы/-изопропил-/г-фенилендиамин), ко­ торый, не влияя на электроизоляционные свойства рези­ ны, защищает ее от действия озона. Дозировку антио­

зонанта обычно устанавливают

в пределах от 2

до 5

вес. ч.

состав резиновых

сме­

Н а п о л н и т е л и вводятся в

сей для улучшения технологических свойств, снижения стоимости резиновых смесей и придания необходимых физико-механических и электроизоляционных свойств вулканизованным резинам.

Визоляционных резинах наиболее широкое приме­ нение находят минеральные наполнители: мел, тальк, каолин, белая сажа.

Ввысоковольтных изоляционных резинах главным образом применяется химически осажденный мел и кол­ лоидальный тальк (микротальк) и дегидратированный каолин, которые по сравнению с другими минеральными наполнителями обладают большей способностью прида­

вать резинам высокую электрическую прочность

[Л. 17, 18].

Белая сажа (коллоидная кремнекислота) состава

Si02-/iH20

представляет собой

белый порошок

с размером

частиц 10—100 мкм и

плотностью около

2,1 г/см3.

В СССР используются белые сажи в основном типа аэросил и марки У-333. Белые сажи, так же как и угле­ родные, относятся к усилителям. По нагревостойкостп резины с белыми сажами значительно превосходят ре­ зины с углеродными сажами. Недостатком белых саж является их высокая гигроскопичность.

Путем нагрева аэросила в парах модифицирующего агента (кремнийорганический мономер) можно придать

поверхности

аэросила

гидрофобные

свойства.

Замена

20 вес. ч.

мела химического на

модифицированные

диметилдихлорсиланом

аэросилы

повышает

предел

прочности вулканизатов на основе этиленпропиленового каучука в 2—2,5 раза; диэлектрические свойства при этом не ухудшаются ни в исходном состоянии, ни при длительном увлажнений при температуре 70 °С.

Использование небольших дозировок тонкодисперс­ ной двуокиси кремния в смеси с кальцинированным каолином или мелом'представляет определенный инте-

47


pec с целью усиления изоляционных резин на основе бутилкаучука и этплеипропнленового каучука.

М я г ч и т е л и —вещества, которые повышают пла­ стичность резиновой смеси. При введении мягчителей сокращается время изготовления резиновой смеси, сни­ жается ее температура, улучшается распределение по­ рошкообразных ингредиентов в каучуке, облегчаются каландрование, шприцевание и формование смеси вследствие увеличения ее текучести, а также улучшает­ ся качество поверхности изоляции.

Очевидно, что мягчители, применяемые в высоко­ вольтных резинах, должны быть полностью насыщенны­ ми соединениями. Обычно в высоковольтных изоляцион­ ных резинах в качестве мягчителей используются пара­ фин и стеариновая кислота.

Парафин получается из масляных фракций нефти и представляет собой смесь твердых насыщенных угле­

водородов.

Парафин

обладает хорошими

электроизоля-

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

2-14

Типовая рецептура

изоляционных высоковольтных резин

 

 

 

 

Весовсй состав на

100

 

 

 

 

вес. ч. каучука

 

Наименование ингредиентов

Номера смесей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

Натуральным каучук......................................

 

70

_

 

Натрнй-бутадненовый или бутадиен-стироль-

30

_

ный диэлектрический каучук ...................

Бутилкаучук

с непредельностыо 0,6—0.8

_

100

мол. % ..........................................................

 

 

Окись

цинка . .................................................

5,0

5,0

Ңеозон

Д ..............................................

 

• . .

1,0

1,0

Тнурам .............................................................

 

 

' 3,0

 

Цимат

..................................................................

 

 

1,5

Смола № 18......................................................

 

 

1,0

Перекись марганца..........................................

 

0,6

Альтакс..............................................................

 

 

4,0

Парахинондиоксим ..........................................

 

3,0

Продукт 4010N A ..............................................

 

2,0

Стеарин..................................................

 

...

2,0

3,0

Парафин.............................................................

 

 

10,0

10,0

Тальк высокодисперсный...............................

 

86,5

83,4

Мел химически осажденный...........................

38,0

40,0

 

 

 

Вс е г о . . .

250,0

250,0

48


ЦИ0ННЫМИ свойствами (py=lÖ15 ом-см). Содержание парафина колеблется от 3 до 10 вес. ч.

Стеариновая кислота получается расщеплением жи­ ров и имеет структурную формулу С17Н35СООН. Являясь хорошим мягчителем, стеариновая кислота одновремен­ но служит активатором ускорителей вулканизации. Дозировка ее составляет от 1 до 5 вес. ч.

 

 

 

 

Т а б л и ц а 2-15

Основные свойства изоляционных высоковольтных резин

по рецептуре, приведенной в табл. 2-14

 

 

П оказатель

 

 

Номера смесей

 

 

 

I

2

 

 

 

 

Предел прочности при разрыве,

кгс/см- . .

108

„ 5

Относительное удлинение, % .......................

 

 

520

650

Относительное остаточное удлинение, %

70

60

Коэффициенты

после старения

в

течение

 

 

96 ч при температуре 120 ИС:

 

 

0,80

0,97

по пределу прочности при разрыве

по относительному удлинению . . .

0,85

4 ,2 -1015

Удельное объемное сопротивление, ом-см

4,5- ІО15

Тангенс угла диэлектрических потерь . . .

0,008

0,005

Электрическая прочность, кв/ м м ................

 

50

32

Озоностойкость,

т. е. время до

появления

 

 

трещин при

концентрации озона

0,03%

 

 

(по объему)

и растяжении

резины на

135—160

Более 180

2 0 % , м и н ......................................................

 

 

 

Типовая рецептура и основные свойства высоковольт­ ных изоляционных резин, применяемых в нашей стране, представлены в табл. 2-14 и 2-15.

Основные свойства изоляционных резин

Удельное объемное сопротивление. Общеизвестно, что в той или иной мере все изолирующие материалы, в том числе и резины, способны проводить электрический ток.

Удельное объемное сопротивление резины зависит от типа каучука,, но в значительной степени зависит и от типа наполнителя, содержание которого в резиновой смеси составляет около 50%. Особенно заметно влияние наполнителя проявляется в условиях воздействия на резину влаги. На рис. 2-16 [Л. 10] представлена зависи­ мость удельного объемного сопротивления ру резины от типа наполнителя и от продолжительности пребыва-

4—508

49