در مقاله قبلی در مورد ساختار کابل های زیرزمینی صحبت کرده ایم. در این مقاله به انواع مواد عایق کابل برق می پردازیم. عایق یک ماده غیر رسانا یا ماده ای است که در برابر جریان الکتریکی مقاوم است. اغلب در کابل های فرکانس رادیویی به آن دی الکتریک می گویند. عایق در برابر نشت الکتریکی مقاومت می کند، از تماس جریان سیم با رساناهای دیگر جلوگیری می کند و با محافظت در برابر تهدیدات محیطی مانند آب و گرما، یکپارچگی مواد سیم را حفظ می کند. هم ایمنی و هم کارایی سیم به عایق بودن آن بستگی دارد.

عملکرد رضایت بخش یک کابل تا حد زیادی به ویژگی های مواد عایق کابل برق بستگی دارد. بنابراین انتخاب مناسب مواد عایق کابل برق از اهمیت قابل توجهی برخوردار است.

خواص مورد نیاز برای مواد عایق کابل برق

به طور کلی مواد عایق کابل برق باید دارای ویژگی های زیر باشند:

مقاومت عایق بالا برای جلوگیری از نشتی جریان.

استحکام دی الکتریک بالا برای جلوگیری از خرابی الکتریکی کابل.

استحکام مکانیکی بالا برای مقاومت در برابر جابجایی مکانیکی کابل ها.

غیر هیگروسکوپیک یعنی نباید رطوبت هوا یا خاک را جذب کند. رطوبت باعث کاهش مقاومت عایق و تسریع خرابی کابل می شود. در صورتی که ماده عایق رطوبت سنجی باشد، باید آن را در یک پوشش ضد آب مانند غلاف سربی قرار دهید.

غیر قابل اشتعال

هزینه کم تا سیستم زیرزمینی را به یک پیشنهاد قابل اجرا تبدیل کند.

تحت تأثیر اسیدها و قلیاها قرار نمی گیرد تا از هر گونه اثر شیمیایی جلوگیری شود

انواع مواد عایق برای کابل های برق

هیچ یک از مواد عایق دارای تمام خواص ذکر شده در بالا نیست. بنابراین، نوع مواد عایق کابل برق بستگی به هدف مورد نیاز کابل و کیفیت عایق مورد نظر دارد. مواد عایق اصلی مورد استفاده در کابل ها لاستیک، لاستیک هندی ولکانیزه، کاغذ آغشته شده، کامبریک لاک زده و پلی وینیل کلرید است.

لاستیک

لاستیک ممکن است از شیره شیری درختان گرمسیری به دست آید یا ممکن است از محصولات نفتی تولید شود. دارای گذردهی نسبی بین 2 تا 3، قدرت دی الکتریک حدود 30 کیلو ولت بر میلی متر و مقاومت عایق 1017 Ω سانتی متر است.

اگرچه لاستیک خالص دارای خواص عایق نسبتاً بالایی است، اما از معایب عمده ای رنج می برد، از جمله، به راحتی رطوبت را جذب می کند، حداکثر دمای ایمن پایین (حدود 38 درجه سانتیگراد)، نرم و در معرض آسیب ناشی از حمل و نقل خشن و افزایش سن در هنگام قرار گرفتن در معرض نور است. بنابراین نمی توان از لاستیک خالص به عنوان ماده عایق استفاده کرد.

لاستیک هندی ولکانیزه (V.I.R.)

از مخلوط کردن لاستیک خالص با مواد معدنی مانند اکسید روی، سرب قرمز و غیره و 3 تا 5 درصد گوگرد تهیه می شود. ترکیبی که به این ترتیب تشکیل می شود به صورت ورقه های نازک نورد شده و به صورت نوار بریده می شود. سپس ترکیب لاستیکی روی هادی اعمال می شود و تا دمای حدود 150 درجه سانتیگراد گرم می شود. به کل فرآیند ولکانیزاسیون گفته می شود و محصول به دست آمده به عنوان لاستیک هندی ولکانیزه شناخته می شود.

لاستیک هندی ولکانیزه شده نسبت به لاستیک خالص دارای استحکام مکانیکی، دوام و خاصیت مقاوم‌تری است. عیب اصلی آن این است که گوگرد خیلی سریع با مس واکنش می دهد و به همین دلیل کابل هایی که از عایق VIR استفاده می کنند دارای هادی مسی قلع دار هستند. عایق VIR عموماً برای کابل های ولتاژ پایین و متوسط استفاده می شود.

کاغذ آغشته شده

این شامل کاغذ خمیر شده شیمیایی است که از خرده چوب ساخته شده و با برخی ترکیبات مانند مواد پارافینیک یا نفتنیک آغشته شده است. این نوع عایق تقریباً جایگزین عایق لاستیکی شده است. به این دلیل است که دارای مزایای کم هزینه، ظرفیت خازنی کم، استحکام دی الکتریک بالا و مقاومت عایق بالا است.

تنها عیب آن این است که کاغذ رطوبت سنجی است و حتی اگر به ترکیب مناسبی آغشته شود، رطوبت را جذب کرده و در نتیجه مقاومت عایق کابل را کاهش می دهد. به همین دلیل، کابل های عایق کاغذ همیشه با پوشش محافظ ارائه می شوند و هرگز بدون مهر و موم باقی نمی مانند. اگر لازم باشد در هنگام تخمگذار بدون استفاده در محل باقی بماند، انتهای آن به طور موقت با موم یا قیر پوشانده می شود.

کابل های عایق کاغذی در کجا استفاده می شوند؟

از آنجایی که کابل های عایق کاغذی تمایل به جذب رطوبت دارند، در جاهایی که مسیر کابل دارای چند اتصال است استفاده می شود. [ برای جلوگیری از رطوبت در مفاصل، اقدامات احتیاطی خاصی باید انجام شود. اگر تعداد اتصالات بیشتر باشد، هزینه نصب به سرعت افزایش می یابد و استفاده از کابل های عایق کاغذ را ممنوع می کند.]

به عنوان مثال، آنها را می توان به طور سودآور برای توزیع در ولتاژهای پایین در مناطق پرتراکم استفاده کرد که در آن اتصالات معمولاً فقط در دستگاه پایانه ارائه می شود. با این حال، برای نصب های کوچکتر، که در آن طول ها کوچک است و اتصالات در تعدادی از مکان ها مورد نیاز است، کابل های VIR ارزان تر و بادوام تر از عایق کاغذ هستند. برکت می دهد.

کامبریک لاک زده

این یک پارچه نخی است که آغشته شده و با لاک پوشانده شده است. این نوع عایق به عنوان نوار امپراتوری نیز شناخته می شود. کامبریک به شکل نوار بر روی هادی چسبانده می شود و سطوح آن با ترکیب ژله نفتی پوشانده می شود تا امکان لغزش یک چرخش بر روی دیگری در حین خم شدن کابل فراهم شود. از آنجایی که کامبریک لاک زده رطوبت سنجی است، بنابراین، چنین کابل هایی همیشه با یک غلاف فلزی ارائه می شوند. قدرت دی الکتریک آن حدود 4 کیلو ولت بر میلی متر و گذردهی 2.5 تا 3.8 است.

پلی وینیل کلراید (PVC)

این ماده عایق یک ترکیب مصنوعی است. از پلیمریزاسیون استیلن به دست می آید و به صورت پودر سفید رنگ است. برای بدست آوردن این ماده به عنوان عایق کابل، آن را با مواد خاصی به نام پلاستیسایزر که مایعاتی با نقطه جوش بالا هستند ترکیب می کنند. نرم کننده یک ژل تشکیل می دهد و مواد را در محدوده دمایی مورد نظر پلاستیک می کند.

پلی وینیل کلراید دارای مقاومت عایق بالا، استحکام دی الکتریک خوب و چقرمگی مکانیکی در طیف وسیعی از دماها است. نسبت به اکسیژن و تقریباً نسبت به بسیاری از قلیایی ها و اسیدها بی اثر است. بنابراین، این نوع عایق نسبت به VIR در شرایط محیطی شدید مانند کارخانه سیمان یا کارخانه شیمیایی ترجیح داده می شود.

کابل های عایق پی وی سیدر کجا استفاده می شوند؟

از آنجایی که خواص مکانیکی (یعنی خاصیت ارتجاعی و غیره) پی وی سی به خوبی خواص لاستیک نیست، کابل های عایق پی وی سی معمولاً برای چراغ های خانگی کم و متوسط و تاسیسات برق استفاده می شوند. ارزان، بادوام و در دسترس است. با این حال، کلر موجود در پی وی سی (یک هالوژن) باعث تولید دود غلیظ، سمی و سیاه در هنگام سوختن می شود و می تواند در مناطقی که دود کم و سمیت لازم است (مانند مناطق محدود مانند تونل ها) یک خطر برای سلامتی باشد.

دمای عملیاتی معمولی معمولاً بین 75 تا 105 درجه سانتیگراد (بسته به نوع PVC) است. محدودیت دما 160 درجه سانتی گراد (<300 میلی متر مربع) و 140 درجه سانتی گراد (> 300 میلی متر مربع) است.

پلی اتیلن (PE)

پی وی سی و پلی اتیلن مواد ترموپلاستیک هستند که به این معنی است که وقتی گرم می شوند نرم می شوند و وقتی سرد می شوند سخت می شوند. رایج ترین ماده ترموپلاستیک PVC است. یکی دیگر پلی اتیلن است. پلی اتیلن بخشی از دسته ای از پلیمرها به نام پلی اولفین ها است. پلی اتیلن تلفات دی الکتریک کمتری نسبت به PVC دارد و به رطوبت تحت تنش ولتاژ حساس است (یعنی فقط برای ولتاژهای بالا).

غلاف PE کابل Abc

عایق پلی اتلن

این ترکیب بیشتر در کابل های کواکسیال و کم ظرفیت به دلیل کیفیت الکتریکی مثال زدنی آن استفاده می شود. بسیاری از اوقات در این کاربردها استفاده می شود زیرا مقرون به صرفه است و می توان آن را فوم کرد تا ثابت دی الکتریک را به 1.50 کاهش دهد و آن را به گزینه ای جذاب برای کابل هایی که نیاز به انتقال با سرعت بالا دارند تبدیل می کند.

پلی اتیلن همچنین می تواند به صورت متقاطع متصل شود تا مقاومت بالایی در برابر ترک خوردگی، برش، لحیم کاری و حلال ایجاد کند. پلی اتیلن را می توان در دماهای 65- تا 80 درجه سانتی گراد استفاده کرد.

تمام چگالی های پلی اتیلن سفت، سخت و غیر قابل انعطاف هستند. این ماده نیز قابل اشتعال است. می توان از مواد افزودنی برای مقاوم سازی آن استفاده کرد، اما این امر ثابت دی الکتریک را قربانی می کند و اتلاف توان را افزایش می دهد.

ترموستینگ

ترکیبات ترموست رزین‌های پلیمری هستند که به‌طور برگشت‌ناپذیر پخت می‌شوند (مثلاً با حرارت در فرآیند ولکانیزاسیون) و پلاستیک یا لاستیک را تشکیل می‌دهند:

XLPE (پلی اتیلن متقاطع)

XLPE دارای زنجیره های پلی اتیلن مختلف است که به یکدیگر متصل شده اند (“صلیبی”) که به جلوگیری از ذوب یا جدا شدن پلیمر در دماهای بالا کمک می کند. بنابراین XLPE برای کاربردهای دمای بالاتر مفید است.

کابل 450px 33KV XLPE

XLPE (پلی اتیلن متقاطع)

XLPE تلفات دی الکتریک بالاتری نسبت به PE دارد اما ویژگی های پیری و مقاومت بهتری در برابر درختان آب دارد. دمای عملیاتی معمولی معمولاً بین 90 تا 110 درجه سانتیگراد است. حد مجاز دما 250 درجه سانتیگراد است.

EPR (لاستیک اتیلن پروپیلن)

EPR کوپلیمری از اتیلن و پروپیلن است و معمولاً “الاستومر” نامیده می شود.

کابل عایق 3ph epr

EPR (لاستیک اتیلن پروپیلن)

EPR نسبت به PE و XLPE انعطاف پذیرتر است اما تلفات دی الکتریک بالاتری نسبت به هر دو دارد. دمای عملیاتی معمولی معمولاً بین 90 تا 110 درجه سانتیگراد است. حد مجاز دما 250 درجه سانتیگراد است.