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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2024

Просмотров: 87

Скачиваний: 0

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

11я в воде. Из рис. 2-16 видно, что ру резинЬі, напол­ ненной тальком, незначительно изменяется в процессе увлажнения, в то время как рѵ резин, наполненных мелом, заметно снижается, особенно при использовании в качестве наполнителя мела химически осажденного.

ом-см

Рис. 2-16. Изменение удельного объемного сопротив­ ления изоляцнонноіі резины ТСШ-45 в процессе увлажнения при температуре 20 °С.

I — 100% мела химически осажденного; 2 — 50% мела хими­

чески осажденного

+50%

талька; 5 — 100%

талька; 4

100%

мела

сепарированного..

 

Мягчители, вводимые в изоляционные резины в ко­

личестве 3—10 вес.

ч. и

имеющие ру

порядка 109—

ІО15 ом ■см, также могут оказать влияние на ру резины. Электропроводность резины в значительной мере за­ висит от температуры. Это объясняется тем, что с по­ вышением температуры подвижность молекул вещества быстро возрастает и, следовательно, повышается по­ движность ионов, которые обусловливают более высо­

кую проводимость материала.

На рис. 2-17 показана температурная зависимость удельного объемного сопротивления опытных изоляцион­ ных резин типа ТСШ-40 на основе различных каучуков

содинаковыми наполнителями (тальк и мел химический

в. соотношении 7:3) и мягчителем (парафин) и серий­ ной кабельной резины ТСШ-35А. При температуре 20 °С опытные резины на основе СКЭП, СКЭПТ, бутилкаучука и серийная ТСШ-35А имеют близкие значения р у ;

50

при повышении температуры от 20 до 100 °С рѵрезин изменяется на 1,5—4 порядка в зависимости от состава. При высоких температурах резина на основе СКЭП имеет явные преимущества перед ТСШ-35А и резиной на основе бутилкаучука.

Диэлектрические потери и диэлектрическая прони­ цаемость. Диэлектрические потери в резиновой изоляции кабелей зависят от состава резины и довольно чувстви­ тельны ік изменениям темпе­ ратуры и частоты. Влияние наполнителя на диэлектри­ ческие потери tg б резин по­ казано на рис. 2-18. При по­ вышении температуры до + 120°С потери в изоляцион­

ных

резинах

различного

состава'

увеличиваются

в разной

степени (рис. 2-19).

Диэлектрическая

прони­

цаемость

е, так

же

как и

tg б, в значительной степени зависит от состава резины, температуры и частоты тока.

Сувеличением содержа­

ния

наполнителя в резино­

Рис. 2-17. Зависимость удель­

вой

смеси диэлектрическая

проницаемость растет (рис.

ного объемного

сопротивления

резин ТСШ-40 и ТСШ-35А от

2-20) [Л. 19]. Тип наполни­

каучука

температуры.

на

теля также оказывает значи­

(БКР);

2 — резина

тельное влияние на диэлек­

1 — резина на основе бутилового

основе СКЭП (ЭПР); 3 — резина

на

трическую проницаемость, и

основе СКЭПТ (ЭПТР); 4 — резина

 

ТСШ-35А.

 

это влияние особенно за­

 

резины

(рис. 2-21)

метно проявляется при увлажнении

[Л. 20]. При повышении температуры диэлектрическая проницаемость изоляционных резин изменяется незначи­ тельно.

Электрическая прочность. При определении электри­ ческой прочности одного и того же материала большое значение имеют многие факторы: род тока, форма элек­ тродов, скорость увеличения напряжения и т. д. Однако

и при одинаковых условиях испытании значения

элек­

4*

51


трической прочности резины одного и того же состава могут сильно колебаться. На рис. 2-22 приведены ста­ тистические данные определения электрической прочно­ сти резины ТСШ-35А, изготовленной на опытном заводе НИКИ г. Томска. Измерения проводились на образцах.

Рис. 2-18. Изменение тангенса угла диэлектрических по­ терь изоляционной резины ТСШ-45 в процессе увлаж­ нения при температуре 20 °С.

/ — 100% мела химически осажденного; 2 — 50% мела химически осажленного+50% талька; 3 — 100% талька; 4 — 100% мела сепа­ рированного.

обеспечивающих пробой в условиях равномерного поля. Напряжение поднималось плавно до пробоя со ско­ ростью 2 кв/сек. Образцы изготовлены из одной партии резины.

Из рис. 2-22 видно, что электрическая прочность ре­ зины колеблется от 35 до 60 кв/мм.

Большой разброс значений электрической прочности резины вызывается неоднородностью ее состава: каучу­ ки, наполнители, мягчители, сера и др. Наличие в рези­ не неоднородных частиц или включений, имеющих ди­ электрическую проницаемость, отличающуюся от ди­ электрической проницаемости всей массы резины, вызывает искажение внутреннего электрического поля, что и приводит к значительным отклонениям пробивных напряжений.

Кроме однородности, на электрическую прочность изоляции влияет сам состав резины. При увеличении

52

содержания каучука в смеси электрическая прочность резины повышается.

Изоляционные резины, выполненные на основе раз­ личных каучуков при одинаковом количестве последних в смеси, также будут иметь различные электрические прочности, так как сами кау­ чуки имеют разные значе­

ния Епр (табл. 2-13).

 

О

10

20 30

Ьо

50

 

СоОппоѵпние, оВъемн. %

Рис. 2-19. Зависимость танген­

Рис. 2-20.

Зависимость диэлек­

са угла диэлектрических потерь

трической

проницаемости

рези­

изоляционных резин от темпе­

ны на основе натурального кау­

ратуры.

чука

от дозировки

карбоната

; — БКР; 2 — ЭПР: 3 — ЭПТР; 4 —

 

 

кальция.

 

 

ТСШ-35А.

 

 

 

 

 

Значительное влияние на электрическую прочность изоляционных резин оказывает наполнитель (табл.2-16).

Электрическая прочность резины зависит, естествен­ но, и от условий окружающей среды: влаги, темпера­ туры, наличия деформаций и т. д. Увлажнение резины, например, приводит к заметному снижению Еар [Л. 21].

Т а б л и ц а 2-16

Электрическая прочность изоляционной резины на основе натурального каучука (содержание каучука в смеси 35%)

с различными наполнителями

Тнп наполнителя

Электрическая прочность, кв}мм

Тальк высокоднсперсныіі

50,0

Мел химически осажденный

40,5

Мел сепарированный

35,0

Каолин .

36,0

Белая сажа У-333

34,0

53


Озоностойкость. Вследствие структурных и техноло­ гических особенностей резине присуща микропористость. При работе резиновой изоляции в электрическом поле внутри воздушного включения может создаться напря­ женность, при которой начинается ионизация воздуха.

Время пребывания 8 воде,сутки

Рис. 2-21. Изменение диэлектрической проницае­ мости изоляционной резины ТСШ-45 в процессе увлажнения при температуре 20 °С.

/ — 100% мела химически осажденного; 2 — 50% мела хи­ мически осажденного+50% талька; 3 — 100% талька; 4 — 100% мела сепарированного.

При этом часть кислорода воздуха превращается в озон. В [Л. 10] указывается, что при приложении напряжения

6 000—10 000

в

 

концентрация

озона

в

кабеле

может

достигать величины, равной 0,01%

по объему.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Озон

обладает по­

%

1

 

 

 

 

 

вышенной

химической

 

 

 

 

 

активностью по сравне­

25

 

 

 

 

 

нию

с

 

кислородом

20

 

 

„ я

 

 

вследствие

меньшей

_ во'

 

 

 

 

устойчивости его

мо­

15

 

 

і

 

 

 

 

 

 

 

лекулы [Л.

22].

Мини­

ІО

 

 

 

 

 

мальная

энергия

дис­

 

 

 

Ш

социации

озона

 

при­

5

 

тF

і;

мерно в 4,5 раза мень­

О

 

 

 

 

ше, чем кислорода:

 

40

 

т

 

Оз—*-02 4-04-

 

 

4-5 50

55 ВОнд/мм

4-24,3 ккал/моль.

 

30 3511

 

 

 

 

Рис. 2-22. Распределение электриче­

тогда как

 

 

 

ской прочности

 

образцов

резины

 

 

0 2—>04-04-

 

 

ТСШ-35А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4-118 ккал/моль.

Озон легко присоединяется по двойным связям не­

предельных соединений и в смеси

с

кислородом

окгр

54

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


зывает специфическое каталитическое действий на про­ цессы окисления каучуков и других органических ин­ гредиентов резин.

Внешне действие озона на резиновую изоляцию вы­ ражается в образовании глубоких трещин, пронизы­ вающих всю толщину изоляции и расположенных под углом 90° к направлению растяжения. Ослабленная такими трещинами резина резко снижает свою электри­ ческую прочность.

Наиболее важным

сопротивляемость

резины

 

 

 

 

 

 

 

 

воздействию озона, явля­

 

 

 

 

 

 

 

 

ется

тип

используемого

 

 

 

 

 

 

 

 

каучука.

Чем меньше не­

 

 

 

 

 

 

 

 

насыщенность

 

молекул

 

 

 

 

 

 

 

 

каучука, т. е. чем меньше

 

 

 

 

 

 

 

 

в них количество двойных

 

 

 

 

 

 

 

 

связей, тем больше озоно­

 

 

 

 

 

 

 

 

стойкость

каучука,

 

так

 

 

 

 

 

 

 

 

как двойные

связи

 

под

 

 

 

 

 

 

 

 

действием озона разрыва­

 

 

 

 

 

 

 

 

ются

быстрее,

чем

связь

 

 

 

 

 

 

 

 

С—С.

 

 

 

воздей-

 

 

 

 

 

 

 

 

Интенсивность

 

 

 

 

 

 

 

 

ствия озона на резины из

Рис. 2-23. Стойкость резин к воз­

различных

каучуков

при

статических и динамичес­

действию озона при деформациях.

а — динамическая

деформация:

б —

ких

деформациях

пока­

статическая

деформация:

/ — резина

зана

на

рис. 2-23

(Л.

23].

из

этнленпропнленового

каучука:

2

резина

из неопрена:

3 — резина из

бу-

Интересно

 

 

отме­

тнлкаучука;

4 — резина

из бутаднен-

 

 

ннтрнлыюго

каучука:

5 — резина

нз

тить,

что

озоностойкость

бутаднен-стнрольного

каучука: 6 — ре­

этиленлропиленовых

 

ре­

 

зина

нз

натурального

каучука.

 

зин

из

 

сополимеров и

терполимеров

 

(тройных)

одинакова.

Это

указывает

на

то, что

ненасыщен­

ность в боковых цепях не существенна для озоностойко­ сти и что разрушительное действие озона проявляется при воздействии на основные цепи полимера (Л. 23].

Одним из эффективных методов стабилизации, за­ щищающих резины от озонного старения, является ин­ гибирование химического взаимодействия озона с поли­ мерами путем введения в рецепты резиновых смесей специфических химических соединений — антиозонантов. Это особенно важно в случае, когда для изоляции

55