De que materiais são feitos os isoladores modernos?

Materiais de isoladores modernos

Hoje, em todo o nosso planeta, em terra e debaixo d'água, existem linhas de energia. Apenas no território da antiga União Soviética, o comprimento de todas as linhas de energia é tal que é muitas vezes maior que o comprimento do equador. E nenhuma linha de energia aérea pode prescindir do uso de isoladores hoje. Graças aos isoladores, tornou-se possível construir sistemas de energia confiáveis ​​e estáveis ​​com uma tensão operacional constante de até 0,5 megavolts.

Um grande número de isoladores diferentes, cada um adequado para resolver seus próprios problemas, é estruturalmente diferente, mas ao mesmo tempo bastante funcional. Eles fornecem isolamento confiável de linhas de alta tensão de suportes condutores, pois as propriedades dielétricas dos materiais isolantes garantem isso.

Cada uma das seções do isolador, como o isolador como um todo, serve durante todo o período de operação da linha de alta tensão, portanto, o principal requisito para o isolador é a durabilidade. E o material do isolador é obrigado a fornecer essa condição. Os principais materiais dos isoladores são o vidro, a porcelana e os polímeros.

O vidro usado nos isoladores não é comum, é feito de vidro temperado, que é particularmente durável, e os isoladores de suspensão à base dele, montados na guirlanda, têm excelente propriedades dielétricas, enquanto o preço é bastante baixo para produtos desse tipo tão importantes.

A porcelana tem a maior resistência entre os materiais isolantes tradicionais. É indolor capaz de suportar até raios, devido ao fato de que a massa bruta de porcelana é plástica, e a forma pode ser dada da forma mais ideal, de modo que a configuração do isolador acabado seja a menos vulnerável mesmo a tais um grande fenômeno atmosférico.

Isoladores de polímero — a solução mais moderna, começaram a ser fabricados e aplicados há relativamente pouco tempo. Os isoladores de polímero para linhas de energia são duráveis, possuem excelentes propriedades dielétricas e sua produção não está associada a grandes custos de material. Para centenas de quilovolts, um isolador de polímero não funcionará, mas para dezenas de quilovolts, um isolador de polímero é exatamente o que você precisa. A seguir, veremos em detalhes os materiais dos isoladores modernos.

A produção de isoladores à base de borracha de silicone, que vem se desenvolvendo nos últimos anos, é uma solução mais progressiva.

Borracha de silicone - é isso borracha que é elástica por natureza… Por esta razão, a borracha de silicone é amplamente utilizada como material isolante para cabos muito flexíveis. Em geral, diversas borrachas são utilizadas no setor energético: estireno-butadieno, butadieno, silício silício e etileno-propileno, além da natural. A borracha de organossilício é baseada em poliorganossiloxanos.

Nesta fórmula, R são radicais orgânicos. O tipo de radicais determina as características da borracha de silicone.A cadeia principal pode conter silício e oxigênio, bem como nitrogênio, boro e carbono. Consequentemente, isso resultará em siloxano, borossiloxano e borrachas de sílica.

A borracha de organossilício é obtida pela vulcanização da borracha, ou seja, as moléculas são reticuladas em complexos espaciais. Uma ligação química é formada por radicais ou por grupos terminais OH e H. A reação é realizada por exposição à radiação ou utilizando agentes químicos em altas temperaturas, sendo que o fabricante fornece a massa pronta para vulcanização.

Borracha de silício de silício puro não possui altas propriedades elétricas; acaba sendo frágil, vulnerável ao ozônio e à luz. Portanto, para obter um isolador suficientemente confiável, é necessário um material compósito à base de borracha de silício-silício. Para obter uma qualidade aceitável, adiciona-se uma carga de reforço ativa, que é o dióxido de titânio e nanopós de sílica. O resultado é um material com propriedades aceitáveis. Aqui estão as especificações médias:

• Densidade: 1350 kg/m3;

• Resistência ao rasgo: 5 MPa;

• Capacidade térmica: 1350 J/kg-K;

• Condutividade térmica: 1,1 W/m-k;

• Resistência elétrica: 21 kV/mm;

• Perda dielétrica tangente: 0,00125;

• Resistência superficial específica: 50,5 TΩ;

• Resistência de massa: 5,5 TΩ-m.

• Constante dielétrica: 3,25.

Como resultado, em relação à borracha de silicone, pode-se notar que suas propriedades eletrofísicas são satisfatórias, a condutividade térmica é alta o suficiente, a resistência mecânica deixa muito a desejar. Notável resistência à luz, ozônio, óleo. Temperaturas de operação na faixa de -90 ° C a + 250 ° C. O material é à prova d'água, mas resistente a óleo e permeável a gás.

Porcelana.Por falar em porcelana, porcelana elétrica para isoladores, lembre-se que é um mineral artificial à base de argila, quartzo e feldspato. O produto final é obtido por tratamento térmico utilizando tecnologia cerâmica.

As propriedades mais notáveis ​​da porcelana elétrica são resistência ao calor, resistência química, resistência a quaisquer influências atmosféricas, resistência elétrica e mecânica e baixo custo. Com base nessas vantagens, a porcelana é utilizada para fabricar isoladores. Aqui estão suas especificações médias:

• Densidade: 2400 kg/m3;

• Resistência ao rasgo: 90 MPa;

• Capacidade térmica: 1350 J/kg-K;

• Condutividade térmica: 1,1 W/m-k;

• Força elétrica: 27,5 kV/mm;

• Perda dielétrica tangente: 0,02;

• Resistência superficial específica: 0,5 TΩ;

• Resistência de massa: 0,1 TΩ-m.

• Constante dielétrica: 7.

Se compararmos a porcelana com a borracha de silicone, então comparada com a borracha, a porcelana é frágil, muito pesada, tem um alto tangente de perda dielétrica.

Quanto ao vidro, o vidro eletrotécnico, em comparação com a porcelana, tem uma base de matéria-prima mais estável, sua tecnologia de produção é mais simples, mais fácil de automatizar e, o mais importante, é fácil identificar a olho nu o mau funcionamento ou dano do isolador. Quebrar uma série de isoladores de vidro faz com que a saia dielétrica caia no chão, e quebrar a porcelana não danifica a saia. Isolador de vidro danificado é imediatamente visível e para o diagnóstico de porcelana deve-se recorrer ao uso de dispositivos adicionais, dispositivos de visão noturna.

Quimicamente, o vidro elétrico é um conjunto de óxidos de sódio, boro, cálcio, silício, alumínio, etc. Na verdade, é um líquido muito, muito espesso.O vidro elétrico é diferente do vidro alcalino comum, é um vidro de baixo teor alcalino, não racha e não embaça durante a operação. Aqui estão suas características:

• Densidade: 2500 kg/m3;

• Resistência ao rasgo: 90 MPa;

• Capacidade térmica: 1000 J/kg-K;

• Condutividade térmica: 0,92 W/m-k;

• Resistência elétrica: 48 kV/mm;

• Tangente de perda dielétrica: 0,024;

• Resistência superficial específica: 100 TΩ;

• Resistividade volumétrica específica: 1 TOM-m.

• Constante dielétrica: 7.

As desvantagens dos isoladores de vidro incluem o alto consumo de energia na produção de vidro elétrico, pois deve ser cozido por muito tempo.