Как правильно выбрать изоляцию и оболочку силового кабеля?
Потребительский и профессиональный рынок кабельной продукции впечатляет своим разнообразием, огромным количеством позиций, разновидностей проводов, их исполнений и макро-размеров…
Потребительский и профессиональный рынок кабельной продукции впечатляет своим разнообразием, огромным количеством позиций, разновидностей проводов, их исполнений и макро-размеров. Одинаковые марки от разных производителей, большой выбор сечений, рабочих токов, сопротивления, температур эксплуатации и прочих технических параметров, разнообразие конструкций, типов изоляции и защитных оболочек, наличие брони и/или экрана – это лишь малая часть критериев, разницу между которыми следует понимать потребителю, выбирая необходимый кабель.
На самом деле, все не настолько «страшно», как кажется на первый взгляд. Регламенты и стандарты, разработанные профессионалами, обычно дают четкую инструкцию, какой тип кабеля, в каком диапазоне сечений и с каким видом изоляции необходимо искать марку под конкретный проект. Кроме того, в открытом доступе в сети достаточно обзорных материалов по данной тематике.
Материал посвящен проблеме выбора изоляционного покрытия, которое наилучшим образом отвечает требованиям поставленного техзадания. Мы также постараемся максимально доступно объяснить, какая изоляция лучше, почему важно хорошее качество изоляционного покрытия, и дать короткий обзор марок проводных изделий.
Понятие и разновидности изоляции
Изоляционное покрытие наиболее часто классифицирует по материалу, из которого оно изготовлено:
· 
Полиэтилен (ПЭТ) – является отличным диэлектриком, поэтому применяется для изолирования разнообразных проводных марок, в т. ч. для высоковольтных кабелей. ПЭТ-изоляция способна эффективно выполнять свои функции в довольно широком температурном диапазоне, отличается хорошей стойкостью к повреждаемости, к воздействию кислот, щелочей и влаги, с ней легко работать в отношении монтажа. Полиэтиленовое изоляционное покрытие достаточно дружелюбно с точки зрения экологии, поэтому соответствующие марки можно прокладывать на любых объектах. Более «продвинутая версия», изоляция из сшитого полиэтилена, обладает высокой степенью плавления (до 140 °C), неплохой эластичностью и устойчивостью к растрескиванию.
· Поливинилхлорид (ПВХ, ПВХ-пластикат) – это один из наиболее популярных видов изоляционного покрытия, которое широко применяется для прокладки, в первую очередь, внутри помещений. ПВХ не «дружит» с холодом и воздействием ультрафиолета, поэтому на открытом пространстве обычно монтируется в трубах. При этом существуют отдельные исполнения кабелей с ПВХ-покрытием, которые легко выдерживают до -60 °C. Добавление к пластикату различных компонентов (карбонат, тальк, каолин или кальций) повышает их эластичность и устойчивость к низким температурам. ПВХ-изоляция имеет превосходную пропускную способность, высокий уровень допустимых токов и низкий показатель потерь, экологически безвредна, может применяться на сложных трассах, отлично переносит механические воздействия и неплохо справляется с возгоранием. Важным достоинством ПВХ-пластиката является его относительно низкая себестоимость.
· 
Резина – данный изоляционный материал производится из натуральных или синтетических каучуков и отличается превосходными характеристиками гибкости и минимальным уровнем гигроскопичности, т.е. способности поглощать влагу.
Именно гибкость кабелей с изоляцией из резины стала их «фишкой», которая существенно облегчила любой вид нестационарного подключения подвижного механизма или инструмента к энергоисточнику. Серьезным недостатком резинового покрытия является его относительная недолговечность, постепенная потеря эластичности и сравнительно высокая стоимость.
К одной из разновидностей данного типа изоляции относится 
кремнийорганическая резина, которая является полимером на основе чередующихся частиц кислорода и кремния, потерявшего способность к окислению. Такой химический состав кремнийорганики способствует ее высокой сопротивляемости нагреву, поэтому она очень популярна как изолятор для термостойких кабелей. Эластичность и пластичность кремнийорганической резины обеспечивается присутствием атомов углеродной группы.
· 
Бумага – в основе данного изоляционного покрытия лежит специальный кабельный бумажный материал из сульфатной целлюлозы, который укладывается большим количеством слоев. Бумажная изоляция долговечна, обладает отличными электрическими характеристиками и доступна по цене. При наличии дополнительной защиты от влаги в виде металлических оболочек или особой пропитки из канифоли, восковых или масляных компонентов, ее можно использовать даже магистральных электросетях с напряжением до 35 кВ. Главный недостаток бумажной изоляции – это ее мягкость, неспособность переносить жесткие механические воздействия.
· Стеклослюдинитовый изолятор производится путем склеивания лаком из кремнийорганики 1-го или нескольких листков слюдинитовой бумаги (лент) со специальной стеклосеткой или стеклотканью. Полученный из натуральных минералов стеклослюдинит, нанесенный поверх ПВХ-изоляции, формирует надежный огнезащитный барьер, стойкость к механическим и вибровоздействиям кабелей, которые рассчитаны на токи до 6 кВ.
· 
Фторопласт – это техническое наименование фторсодержащих полимеров, которые прекрасно зарекомендовали себя при конструировании термостойких кабелей, широко применяемых, например, в быту при подключении электрооборудования для бань или саун. При помощи фторопласт-полимеров выполняется первичная обмотка высоковольтных кабелей и проводов для теплых полов. Данный тип изоляции считается одним из наиболее надежных, ведь фторопласты по праву признаны одними из лучших изоляторов электротока. Кроме того, особая технология изготовления, а именно запекание при высоких температурах уже заизолированных кабельных изделий, обеспечивает на выходе предельно крепкий
· Минералы – окись магния или периклаз применяются в некоторых нагревостойких кабельных марках для создания изоляционного слоя между жилами, которые помещены в оболочки из стали или сплавов, и наружной защитой.
· Полиолефины – это особый тип полимеров, не содержащий галогены, например, хлор, фтор, йод, астат или бром. Галогенная составляющая, присутствуя в кабельной изоляции, способствует ее повышенной негорючести (индекс «нг» в маркировке), но при этом, если возгорание все же состоялось, выделяется в виде высокотоксичного угарного газа CO и хлороводорода HCl. Поэтому в местах с большим скоплением людей рекомендуется применять кабельную продукцию, изолированную безгалогенными композициями («HF», Halogen Free), которая при горении выделяет малое количество дымов без вредных веществ.
В некоторых проводных марках встречается изолятор из лака, полистирола, шелка и асбеста, хотя последний используется все реже, поскольку признан канцерогенным веществом.
Обзор марок с разными типами изоляции
В Таблице представлены основные технические характеристики кабельных марок с различными типами изоляторов.
|
Марка |
Изоляция |
Жила |
Напря-жение, кВ |
Температура |
Радиус изгиба, Дн |
Срок службы, лет |
Прим. |
|
ВПП |
ПЭТ |
Медь |
380/660 |
-40/+80 |
10 |
6 |
|
|
ТПП |
ПЭВД |
Медь |
380/660 |
-50/+60 |
10 |
20 |
|
|
ПвБбШп |
СПЭ |
Медь |
1000 |
-50/+50 |
7,5 |
30 |
броня |
|
ВБбШв |
ПВХ |
Медь |
660/1000 |
-50/+50 |
7,5 |
30 |
броня |
|
АВВБ |
ПВХ |
Алюминий |
1000 |
|
|
5 |
|
|
ППВ |
ПВХ |
Медь |
450/750 |
-50/+70 |
10 |
15 |
|
|
АППВ |
ПВХ |
Алюминий |
450/750 |
-50/+40 |
10 |
15 |
|
|
ПВС |
ПВХ |
Медь |
380 |
-25/+40 |
kabel-s.ru
Кабели и провода с поливинилхлоридной изоляцией ПВХ. Обзор технологий прокладки и защиты кабеля.
Одними из источников возникновения пожаров в жилищно-коммунальном хозяйстве и культурно-просветительных, офисных и административных зданиях являются электрические сети.В настоящее время наиболее распространенные в жилищно-коммунальном секторе для электроснабжения потребителей получили марки электропроводов и кабелей с поливинилхлоридной изоляцией ПВХ (табл.1)
| Марка | Сечение, мм2 | Количество жил. | Технические характеристики |
| АПВ | 2,5. ..120 | 1 | Провод с алюминиевой жилой и изоляцией из ПВХ | АППВ | 2,5…6 | 2; 3 | Провод с алюминиевыми жилами, с изоляцией из ПВХ, плоский |
| АВВГ | 2,5…50 | 1; 2; 3; 4 | Кабель силовой с алюминиевыми жилами, с изоляцией из ПВХ, в оболочке из ПВХ |
| АВРГ | 2,2…30 | 2; 3; 4 | Кабель силовой с алюминиевыми жилами, с резиновой изоляцией, в оболочке из ПВХ |
| АПВГ | 2,5…50 | 1; 2; 3;4 | Кабель силовой с алюминиевыми жилами, с полиэтиленовой изоляцией, в оболочке из ПВХ |
| ВРГ | 1 …240 | 1; 2; 3,4 | Кабель силовой с медными жилами, с изоляцией из ПВХ, в оболочке из ПВХ |
| ПВГ | 1,5…50 | 1; 2; 3; 4 | Шнур гибкий со скрученными жилами с изоляцией из ПВХ |
| ШПС | 0,5…0,75 | 2; 3 | Шнур со скрученными жилами, с изоляцией из ПВХ, в оболочке из ПВХ, подвесной |
Таблица 1
Краткая характеристика физико-механических свойств поливинилхлорида
Поливинилхлорид (ПВХ) представляет собой твердый при обычной температуре термопластичный полимер аморфной, т.е. бесформенной структуры, в котором его свойства (механические, электрические и др.) в естественных условиях одинаковы по всем направлениям.
Электроизоляционные свойства ПВХ сравнительно невысоки (26…28 МВ/м). Однако вследствие ряда положительных характеристик (устойчивость к действию кислот, щелочей и растворов солей) ПВХ нашел широкое применение как изолятор, в частности, при изоляции электропроводов и кабелей.
Длительная рабочая температура ПВХ составляет 80…90°С Выше 1 40°С ПВХ начинает разлагаться с выделением хлористого водорода. При этом физико-механические свойства ПВХ ухудшаются: снижаются объемное электрическое сопротивление и механическая прочность (уменьшается величина относительного удлинения при разрыве, возрастает хрупкость). Выделяющийся хлористый водород вредно действует на человека (особенно при пожарах) и вызывает коррозию расположенных вблизи материалов. При повышенной температуре ПВХ горит, но не поддерживает горения. Температура самовоспламенения ПВХ 454…495°С. При горении ПВХ образуется густой и плотный дым и выделяется большое количество тепла. Теплотворная способность изоляции из ПВХ составляет 5949 ккал/кг. Для сравнения можно привести данные о теплотворной способности древесины, в частности дуба, — 2500 ккал/кг. Это означает, что при сгорании 1 кг изоляции из ПВХ выделяется тепла в 2,4 раза больше, чем из высококалорийной древесины.
Заметное ухудшение свойств ПВХ наблюдается при световом воздействии, в основном за счет ультрафиолетовых излучений. Для защиты ПВХ от светового воздействия в него добавляют разного рода пигменты (сажа, двуокись титана и др.), которые, являясь экраном, поглощают ультрафиолетовые излучения.
Основные причины повреждения изоляции из ПВХ
К основным причинам повреждения изоляции электропроводок и кабелей из ПВХ можно отнести:
• заводской брак;
• механические повреждения;
• естественное старение изоляции в процессе эксплуатации;
• световое воздействие;
• токовая перегрузка проводов;
• воздействие агрессивной среды.
Заводской брак изоляции из ПВХ в основном связан с уменьшением содержания пластификатора в поливинилхпоридном пластикате. Так, по данным уменьшение пластификатора в пластикате марки ИРМ-40 до 20 массовых частей приводит к образованию трещин в изоляции при температуре -15°С во время монтажных изгибов проводов.
За последние годы при скрытой прокладке электропроводки в жилых домах силовые кабели прокладывают в специальных гибких гофрированных трубах, обладающих высоким уровнем сопротивления изоляции (не менее 100 МОм и 500 В в течение 1 мин) и огнестойкостью (способность загораться при температуре не менее чем 650°С). К сожалению, некоторые украинские производители сознательно идут на нарушение технологии производства указанной продукции, изготовляя трубы из вторичного сырья, изменяя физические характеристики продукции. По данным, это приводит к повышенной ломкости материала и потере прочности при температурных изменениях, что, разумеется, отрицательно влияет на долговечность и безопасную эксплуатацию электросетей.
Механические повреждения изоляции происходят в основном при транспортировке и халатном хранении кабельной продукции и монтаже электропроводок (особенно на изгибах при прокладке через стены и межкомнатные перегородки).
Старение изоляции в процессе длительной эксплуатации, на наш взгляд является основной причиной возникновения пожаров. Поданным, процессом, приводящим к старению изоляции, является естественное удаление (потеря) пластификатора из ПВХ пластиката. Именно от этого зависит дальнейшая работоспособность изоляции электропровода.
В процессе старения изоляции из ПВХ наблюдается уменьшение холодостойкости кабелей и проводов, что может стать показателем отказа их работы. При механических воздействиях на электропроводку или кабель при низких температурах (-1 5°С и менее) наблюдается растрескивание изоляции. Кроме того, при длительной эксплуатации электропроводов наблюдается изменение геометрических размеров изоляции, в основном уменьшение наружного диаметра. Произведенные исследования показали, что происходящая при старении изоляции из ПВХ потеря пластификатора сопровождается увеличением плотности и усадкой изоляции. Очевидно, что измерение наружного диаметра электропроводки в процессе эксплуатации в определенных условиях может служить показателем для диагностики изоляции из ПВХ.
Световое воздействие на изоляцию можно объяснить за счет проникновения ультрафиолетовых лучей в толщу термопластичного полимера ПВХ. Исследования автора показывают, что при отсутствии светового воздействия на электропровода относительное удлинение и прочность изоляции из ПВХ снижаются незначительно. Заметной разницы в механических характеристиках изоляции, пигментированной различными цветами, не имеется. Наиболее эффективным с точки зрения оптической стойкости является синий цвет, наименее — красный и натуральный. Пигментация изоляции различными цветами, подвергаемых атмосферному старению (на открытом воздухе), защищает ее от разрушительного старения не более 2…2,5 лет. При атмосферном воздействии трещинообразование в микроструктуре материала идет интенсивно. Растет не только число трещин, но и их размеры. Интенсивность солнечной радиации убывает от наружной поверхности к внутренней. Все это ведет к снижению как механических, так и электрических характеристик изоляции. Таким образом, можно сделать вывод что прокладка электропроводок открыто на воздухе нежелательна. А если этого избежать нельзя, то электропроводку и силовые кабели следует прокладывать в трубах (металлических, гладких или гофрированных из пластификатора).
Токовая перегрузка в проводах электрической сети может наступить в основном в двух возможных часто встречающихся случаях: при коротком замыкании вследствие плотного контакта фазного и нулевого оголенных по какой-либо причине проводов и при механических, даже незначительных повреждениях изоляции или по причине ее старения.
В первом случае в результате прямого короткого замыкания электрическая сеть защищается устройством защитного отключения (разумеется, при его надежной работе). Возможность возникновения пожаров в таких случаях, как правило, маловероятна (разумеется, если в месте возникновения короткого замыкания отсутствует легковоспламеняющиеся предметы). Во втором случае процесс развития токовой перегрузки происходит постепенно. И это является очень опасным, так как устройство защитного отключения не сразу может среагировать (или даже совсем не успеть это сделать) на токовую перегрузку.
Примечание. Предусматривается допустимое нагревание проводника не более 55°С. В случаях активных нагрузок предусматривается применение нулевой жилы одинакового сечения или симметричный 4-проводный кабель.
Табл.2
Наблюдениями установлено, что даже микроскопические повреждения изоляции вызывают точечный ток утечки и местный нагрев изоляции. Со временем между жилами, имеющими механические повреждения изоляции, накапливаются пыль и прочие виды грязи, поселяются в утепленное место от токов утечки насекомые. Все это при увлажнении становится электропроводной средой. В последующей эксплуатации электропроводки между фазовым и нулевым проводами возникает электрическая цепь: сначала обугливается изоляция в месте повреждения ее, ток утечки и температура цепи увеличиваются, что в конечном итоге приводит сначала к местному возгоранию изоляции, появлению устойчивой дуги и пожару.
Нельзя не отметить в этой связи случаи возникновения пожаров, когда электрическая сеть перегружается из-за того, что вместо калиброванных плавких вставок в предохранителях устанавливаются печально известные «жучки» с сечениями, значительно превышающими сечения калиброванных вставок. В этом случае при перегрузке электросети изоляция воспламеняется, и пожар становится неизбежным. Экспериментальным путем установлено, что ток в 300 мА выделяет энергию, недостаточную для возгорания стандартных строительных материалов. Поэтому устройство защитного отключения с таким номинальным током утечки является эффективным средством защиты от пожара, особенно в местах хранения легковоспламеняющихся материалов.
Автор рекомендует выбирать марки проводов для питания потребителей той или иной мощности (таблица 2).
Сечение | Диаметр жилы | Ориентировочная мощность | |||
жилы | проводника | потребителя электроэнергии | |||
проводника. | без учета | Медная | Алюминиевая | ||
мм | изоляции. | жила | жила | ||
| мм | проводника | проводника | ||
|
| кВт | Ампер | кВт | Ампер |
|
| на фазу | на фазу | на фазу | на фазу |
0,5 | 0,8 | 1 | 4,5 | — | — |
0,75 | 1 | 1,5 | 6,8 | — | — |
1 | 1,13 | 2 | 9,1 | — | — |
1,5 | 1,38 | 3 | 13,6 | — | — |
2,5 | 1,78 | 5 | 22,7 | 3,5 | 15,9 |
4 | 2,26 | 6 | 27,3 | 5 | 22,7 |
6 | 2,76 | 8 | 36,4 | 6 | 27,3 |
10 | 3,57 | 12 | 54,5 | 8 | 36,4 |
16 | 4,51 | 18 | 81,8 | 12 | 54,5 |
25 | 5,64 | 22 | 100 | 16 | 72,7 |
Воздействие агрессивной среды. Сюда можно отнести:
• увлажнение проводов;
• перегрев проводов от посторонних источников тепла;
• действия грызунов;
• насыщенность воздушного пространства помещений ядовитыми газами и т.п.
Увлажнение изоляции происходит при прокладке электропроводок в помещениях, когда нарушаются требования ПУЭ, предусматривающие, чтобы при пересечении проводов или параллельном их следовании, например, с водопроводными трубами расстояния между ними были не менее 50 мм. Автор статьи уже анализировал причину несчастного случая, когда в результате постоянной конденсации на поверхности водопроводной трубы ПВХ изоляция провода, касающегося трубы, в течение длительной эксплуатации пришла в негодность и перестала представлять сопротивление для электрического тока.
При прокладке электропроводов вблизи посторонних источников тепла наблюдается уменьшение наружного диаметра провода с изоляцией из ПВХ, что ускоряет процесс ее старения.
Повреждения изоляции электропроводов и кабелей грызунами наблюдаются в кабельных каналах, размещенных на открытых распределительных устройствах подстанций и в подвальных помещениях жилых домов.
В помещениях с высокой насыщенностью воздушного пространства ядовитыми газами, таких, как коровники и, особенно, свинарники и птичники, шахты и пр., применяются специальные методы прокладки проводов и кабелей с защищенной изоляцией. Ввиду ограниченности объема статьи этот вопрос автором не рассматривается.
Обзор новых технологий прокладки и защиты электропроводок и кабелей
Очевидно, что для предотвращения пожаров изоляция электропроводок и электрических силовых кабелей должна обладать совокупностью противопожарных свойств и, главное, способностью по нераспространению горения, выделению дыма, коррозионно-активных веществ и токсичных продуктов при воздействии открытого пламени.
Некоторые зарубежные фирмы производят и поставляют силовые кабели с однопроволочными и многопрово-лочными медными жилами (рис.1). Изоляция и внешняя оболочка кабелей выполнена из самозатухающегося и трудно воспламеняющегося ПВХ пластиката. Пределы допустимой температуры окружающей среды кабеля: при монтажных и эксплуатационных изгибах от -5°С до +50°С; при условии эксплуатации в фиксированном (неподвижном) состоянии от -30°С до +70°С. Кабель рекомендуется применять для энергопитания и распределительных и силовых установок, подключения домов и уличного освещения. Максимальные допустимые напряжения:
• однофазные системы переменного тока — 1,4 кВ;
• трехфазные системы с заземленной жилой — 1,2 кВ.
Испытательное напряжение 4 кВ, переменный ток 50 Гц.
Кабеля из сшитого полиэтилена
Известно новое поколение силовых низковольтных кабелей из так называемого сшитого полиэтилена. Их характерные особенности: они устойчивы к воздействию агрессивных почв; более экологически чисты и надежны в эксплуатации. Коэффициент их повреждаемости сводится к минимуму. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (рис.2) гораздо надежнее, требуют меньших расходов на монтаж, реконструкцию и эксплуатационное содержание. Одним из главных преимуществ кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена является большая пропускная способность за счет увеличения допустимой температуры жилы Дополнительные токи нагрузки в зависимости от условий прокладки на 15…30% больше, чем у кабелей с бумажной изоляцией. Это достигается за счет увеличения рабочей температуры жил до 90°С (вместо 70°С) и высокого тока термической устойчивости при коротком замыкании в электрической сети.
Отмечается также высокая влагостойкость кабеля, не требующая применения металлической оболочки. Однако, внедряя эти кабели в производство, следует также учитывать мнение и озабоченность некоторых отечественных специалистов в области кабельной продукции относительно пожаробезопасности подобных кабелей Очевидно, что во всех случаях, приобретая такие кабели, следует требовать от поставщиков сертификаты на их качество.
Защитные трубы и системы укладки
Не последнюю роль в обеспечении безопасной и длительной эксплуатации электропроводов и кабелей с изоляцией из ПВХ играют защитные трубы (металлические и из пластификата). Так, рекомендуются пластиковые гладкие жесткие и гофрированные гибкие трубы из материала ПВХ, предназначенные для удобства прокладки силовых и сигнальных электрических сетей внутри и снаружи помещений. Основными достоинствами материала таких труб (рис.3) является то, что он не поддерживает горения, его степень защиты IP65. Температура монтажа -5…+60°С, рабочая -25….+60°С плавления +650°С. Сопротивление изоляции более 100 МОм.
Прокладка электропроводов и кабелей в пластмассовых трубах защищает их от пыли, загрязнений, ультрафиолетового излучения и механических воздействий. Трубы успешно прошли сертификационные испытания в отечественных государственных лабораториях и соответствуют п.2.1. ГОСТ 12.1.044-89 по группе горючести как «тяжелогорючие»
Выводы
В заключение можно заметить, что для обеспечения безаварийной и длительной эксплуатации необходимо проводить в соответствии с требованиями ПУЭ в установленные сроки обязательные комплексные профилактические испытания электрических сетей и электрооборудования, в частности измерение сопротивления изоляции силовой и осветительной электропроводки, проверку величин токов короткого замыкания петли фаза-нуль, испытания средств защиты, а также измерение сопротивления основных заземлителей и заземляющих магистралей оборудования.
Можно также рекомендовать получивший распространение за последние годы тепловизионный контроль теплового состояния электрооборудования. Применение такого способа контроля позволяет на самой ранней стадии возникновения обнаруживать дефекты изоляции проводов и кабелей с повышенной температурой в местах ее повреждения, а также предвидеть степень его последующего развития и вырабатывать рекомендации по устранению таких дефектов.
Николай Марфин
www.eti.su
Поливинилхлоридный пластикат в кабельно-проводниковом мире. В чем секрет его популярности?
Если вы хоть раз обращались к теме кабельно-проводниковой продукции, то наверняка обращали внимание на такие слова как «ПВХ», «пластмассовая изоляция», «поливинилхлоридный пластикат» или что-то похожее… Вы не раз задумывались, что подразумевают под собой эти буквы? Попробуем разобраться!
Немного истории…
Однажды разработка поливинихлорида перевернула мир, уже тогда во все сферы жизни человека начал проникать пластик.
История ПВХ-пластиката начинается еще с 1872 года, когда немецкий химик Евгений Бауман поместил винилхлорид на солнечный свет, получив тем самым белый порошок полимера. Однако активно использоваться материал начал только в 1926 году после множества совершенствований разработки.
Отечественная кабельно-проводниковая промышленность использует поливинихлорид в конструкциях еще с 1972 года, когда был разработан ГОСТ 5960-72 «Пластикат поливинилхлоридный для изоляции и защитных оболочек проводов и кабелей».
Свойства пластиката
Поливинилхлоридный пластикат в настоящее время широко используется при изготовлении кабеля и не только. Что из себя представляет вещество с таким сложным названием?
ПВХ — это бесцветная, прозрачная пластмасса, термопластичный полимер винилхлорида. Отличается:
- химической стойкостью к щелочам, кислотам и растворителям;
- влагонепроницаемостью;
- достаточной гибкостью;
- относительной устойчивостью к солнечному излучению.
Особенности ПВХ
Допустимая температура работы ПВХ составляет 70°С. При дальнейшем возрастании температуры нагрева, ПВХ начинает выделять вредный галоген хлористый водород, который опасен для человека, приводит к удушению. Причем, с увеличением температуры, скорость распада возрастает. Вещества, выделяемые ПВХ опасны и для металлов, так как способствуют появлению коррозии.
При воздействии высоких температур ухудшаются и физические и химические свойства материала, он становится хрупким.
Довольно важным является следующее свойство пластиката: при повышенной температуре ПВХ горит, но не поддерживает горения. Температура самовоспламенения ПВХ 495 °С. При горении ПВХ образуется густой и плотный дым, выделяется большое количество тепла. Добавление дополнительных компонентов в порошок пластиката позволяет сделать кабель с пониженным дымо- и газо- выделением, огнестойким.
Если сравнивать с резиной, как еще одним материалом, который используется в кабельной сфере, ПВХ-пластикат обладает относительной устойчивостью к воздействию солнечных лучей, инфракрасному излучению. Однако, старение кабеля под солнцем протекает намного быстрее. Поэтому такой кабель, содержащий оболочку из ПВХ, желательно прокладывать в закрытых установках.
Для улучшения некоторых прежних свойств или получения новых, в ПВХ добавляют определенные пластификаторы и стабилизаторы, получая тем самым новые виды материала. Таким образом появляются огнестойкие кабели, хладостойкие, с пониженным дымо- и газовыделение. Подробнее с типами кабеля с изоляцией из ПВХ можете посмотреть на сайте поставщика.
Сделаем вывод
Кабель с изоляцией и/или оболочкой и ПВХ-пластиката является самым популярным типом кабельно-проводниковой продукции в России. Такая популярность объясняется не только свойствами материала, но и ценовой доступностью такого кабеля. Кабельный рынок России консервативен и с трудом принимает нововведения. С развитием технологий выходят более совершенные материалы. На ряду с ПВХ пластикатом, в отечественной кабельной индустрии популярны такие материалы как сшитый полиэтилен и композиция, не содержащая галогенов. Об этом в следующих публикациях.
Компания «ЭНЕРГОСТОР»
www.elec.ru
Основные причины повреждения изоляции из ПВХ | Статьи об электрике
В настоящее время ПВХ пластикат является самым распространённым материалом, используемым в производстве электрических кабелей. Он применяется для изготовления изоляции токопроводящих жил и защитных оболочек кабеля. Пластикат представляет собой полимерную композицию на основе поливинилхлорида с добавлением целого комплекса различных химических соединений, улучшающих его электрические и механические свойства.
Основными добавками к поливинилхлориду являются:
1. Пластификаторы, повышающие эластичность полимера:
- диоктилфталат или совол, увеличивающие диэлектрическое сопротивление материала;
- эфиры адипиновой или фталевой кислоты, повышающие устойчивость материала к воздействию внешних факторов;
- себацинат или дидецил усиливают термостойкость материала.
2. Антиоксиданты, обеспечивающие устойчивость электрических и механических свойств материала к действию низких температур. Наиболее популярной добавкой в этом качестве является дифенилпропан.
3. Стабилизаторы – соли тяжёлых металлов, связывающие хлористый водород и повышающие устойчивость пластиката к действию высоких температур.
4. Химические красители, предназначенные для окрашивания пластиката в различные цвета. С их помощью получают до 12 цветов изоляции.
5. Фунгициды, обеспечивающие устойчивость материала к действию грибков и других микроорганизмов.
6. Наполнители (тальк, кварцевый песок, двуокись кремния и др.), добавляемые в объёме не более 20% от общей массы для уменьшения себестоимости продукции.
К преимуществам ПВХ пластиката, как изоляционного и защитного материала, применяемого в производстве электрических кабелей, относятся:
- повышенная герметичность и влагонепроницаемость материала;
- гибкость, позволяющая монтировать силовой кабель в конструкциях со сложной геометрией;
- устойчивость к воздействию ультрафиолетового излучения и солнечной радиации, обеспечивающая более длительный срок службы ПВХ изоляции по сравнению с резиновым аналогом в условиях открытого монтажа;
- добавки, повышающие термостойкость пластиката, позволяют производить кабели типа ВВГнг, не распространяющие горение, и ВВГнг-LS, обладающие пониженным коэффициентом выделения газов и дыма при нагреве, предназначенные для прокладки электросетей в помещениях с повышенной пожарной опасностью;
- высокая стойкость к действию химически активных веществ и плесени способствуют применению кабельной продукции в тропических климатических условиях.
Факторы, влияющие на износ ПВХ изоляции
В процессе установки и эксплуатации электрического кабеля происходит его физический износ, который сокращает срок службы изделия. Расчётный срок эксплуатации наиболее популярного в быту кабеля с ПВХ изоляцией марки ВВГ составляет 30 лет. На скорость износа и реальную продолжительность срока службы кабеля влияют различные факторы, естественные (природные) и искусственные (эксплуатационные).
Естественные причины старения изоляции
Естественное старение материала, приводящее к ухудшению технических характеристик ПВХ изоляции и в конечном итоге к выходу из строя электрического кабеля, состоит в постепенном уменьшении концентрации пластификаторов в составе пластиката с течением времени эксплуатации. В результате материал теряет пластичность, растрескивается и уплотняется.
При этом происходит его усадка, уменьшение внешнего диаметра изолированных жил, что приводит к снижению диэлектрических свойств изоляции. Появление микротрещин способствует увеличению токов утечки, перегреву проводов и в конечном итоге короткому замыканию между фазной и нулевой жилой.
Другим естественным фактором, уменьшающим срок службы кабеля, является действие солнечной радиации, которая значительно ускоряет процесс усыхания материала и его естественного старения. Особенно губительно действует на ПВХ пластикат ультрафиолетовая часть спектра солнечного света.
Атмосферные осадки, сопровождаемые резким понижением температуры, также способствуют быстрому растрескиванию поливинилхлоридного пластиката. Низкие температуры приводят к разным изменениям линейных размеров металлических проводов и изоляционной оболочки, вызывая между ними дополнительные механические напряжения.
Искусственные факторы нарушения ПВХ изоляции
К ним относятся:
- Нарушения технологии производства ПВХ пластиката. Бракованный материал с пониженным содержанием пластификаторов быстрее растрескивается в процессе эксплуатации.
- Нарушения технологии монтажа. Прокладка кабеля при температурах ниже -15° С, изгибы кабеля радиусом меньше требуемых величин или излишнее натяжение приводят к появлению механических повреждений, трещин, порывов ПВХ оболочек, способствующих их преждевременному выходу из строя.
- Нарушения эксплуатационных требований к кабелю. Токовая перегрузка жил, использование в сетях с повышенным напряжением, прокладка в несоответствующих условиях по температуре, влажности и давлению, применение нестандартных предохранителей и АЗС приводят к перегреву изоляционного материала, его электрическому пробою и сокращению срока службы.
- Некачественный контакт в местах соединения и сращивания проводников приводит к искрению, образованию переходных сопротивлений, вызывающих перегрев проводов и разрушение изоляции.
Как можно защитить кабель в оболочке из ПВХ
Для обеспечения максимального срока службы электрического кабеля с ПВХ оболочкой следует предпринять следующие меры защиты.
При монтаже кабеля нужно использовать пластиковые или металлические защитные трубы или кабельные каналы. Они могут быть жёсткими или гибкими гофрированными. Трубы и каналы защищают кабель от механических, световых и атмосферных воздействий, а также являются защитой от грызунов. Кроме того они увеличивают пожарную безопасность электросети.
Прокладку в герметичных трубах необходимо выполнять также при монтаже кабеля в бассейнах, банях и других помещениях с повышенной влажностью. А при воздушной прокладке во избежание натяжения кабеля следует использовать несущий металлический или капроновый трос.
Необходимо строго соблюдать эксплуатационные требования, предъявляемые к кабелю, по току, рабочему напряжению, окружающей температуре и влажности, правилам монтажа. Следует использовать стандартные средства защиты от перегрузок соответствующих номиналов.
Нельзя монтировать кабель вблизи систем отопления и водоснабжения. Нельзя допускать сращивания медных и алюминиевых жил. При соединении проводников нужно использовать стандартные наконечники, зажимы и колодки, обеспечивающие надёжный контакт.
При выполнении всех вышеуказанных мер защиты электрические кабели с ПВХ изоляцией и оболочкой прослужат долго и не доставят беспокойств в отношении безопасности их эксплуатации.
elektrika-ok.ru
Поливинилхлоридная изоляция — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Поливинилхлоридная изоляция
Cтраница 1
Поливинилхлоридная изоляция нашла применение и в производстве проводов ( рис. 12) и шнуров, где очень высокая свето — и маслостойкость пластиката послужила основанием для широкой замены им резиновой изоляции. Толщина изоляции проводов, зависящая от сечения токопро-водящих жил, не превышает 2 мм. Для удобства монтажа провода делают цветными: черными, желтыми, белыми, красными и зелеными; для электрооборудования чаще всего применяются провода черного и красного цвета. [1]
Поливинилхлоридная изоляция и защитные оболочки проводов и кабелей в зависимости от марки пластиката и конструкции провода и кабеля могут эксплуатироваться при температурах от — 60 до 70 С, а изоляция из термостойкого пластиката ИТ-105 — до 106 С. [2]
Для поливинилхлоридной изоляции такая защита не требуется. [3]
При поливинилхлоридной изоляции жил защита ее найритовым лаком или другими средствами не требуется. [5]
Для охлаждения поливинилхлоридной изоляции устанавливают ванны без устройства для подогрева воды. [7]
При этом поливинилхлоридной изоляции жил придают шероховатость с помощью грубого напильника. На жилах кабеля 10 кВ выполняют конусные подмотки. В остальном монтаж соединений кабелей с пластмассовой изоляцией в эпоксидных муфтах выполняют так же, как и кабелей с бумажной изоляцией. [9]
Провода имели преимущественно поливинилхлоридную изоляцию или изоляцию из неопрена в сочетании с тканью. [10]
Провода с поливинилхлоридной изоляцией применяют в сухих, сырых и особо сырых помещениях, при наличии в атмосфере помещения паров минеральных кислот и щелочей и при температуре окружающей среды не выше 40 С. [11]
Провода с поливинилхлоридной изоляцией широко применяются для проводок к станкам и машинам, где возможно попадание на них смазочных масел и масляных эмульсий; они могут работать пря напряжении 380 и 660 в переменного 500 и 1000 в постоянного тока. [13]
Провода с поливинилхлоридной изоляцией не должны соприкасаться с металлическими конструкциями, трубопроводами, пересекаться друг с другом. [14]
Провода с поливинилхлоридной изоляцией применяют в сухих, сырых и особо сырых помещениях, при наличии в атмосфере помещения паров минеральных кислот и щелочей и при температуре окружающей среды не выше 40 С. [15]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
Изоляция из поливинилхлоридного — Справочник химика 21
Широко применяемый для кабельных покрытий и изоляции поливинилхлоридный пластикат под воздействием пожара выделяет в больших количествах хлористый водород, который вследствие своего коррозионного воздействия приводит к значительным вредным последствиям кабельных пожаров. При пожарах в кабельных помещениях выделяются ядовитые газы, такие, как моноксид углерода, которые делают невозможным тушение пожара без кислородных приборов, а возникающий черный дым во многих случаях делает тушение почти невозможным. [c.151]Полиэтиленовая изоляция, поливинилхлоридные защитные покрытия, телефонный распределительный провод для скрытой проводки [c.161]
Основные требования к кабелям и проводам. Во взрывоопасных зонах всех классов разрешается применять кабели с поливинилхлоридной, резиновой и бумажной изоляцией в поливинилхлоридной, резиновой и свинцовой оболочках и провода с поливинилхлоридной и резиновой изоляцией в водогазопроводных трубах. Применение кабелей и проводов с полиэтиленовой изоляцией и кабелей в полиэтиленовой оболочке во взрывоопасных зонах всех классов запрещается. [c.518]
Наибольшее распространение из пластифицированных материалов для электрической изоляции получил поливинилхлоридный пластикат, содержащий в среднем 40% пластификаторов. Этот материал в состоянии пластического течения легко накладывается на провода экструдированием. Изоляция достаточно эластична и прочна. Пластифицируют также эфиры целлюлозы, получая из них гибкие и эластичные пленки, лаковые покрытия. [c.28]
Из-за недостаточной механической прочности такой оболочки и из-за способности слипаться ее покрывают сверху другой пластмассовой оболочкой, например поливинилхлоридной, которая хотя и имеет более высокую диффузионную константу, но предохраняет кабель от механических повреждений. Такие комбинированные оболочки могут заменить свинцовые оболочки телефонных городских кабелей, изоляция которых особенно чувствительна к ничтожным следам влаги. [c.111]
Влияние пластификатора на свойства поливинилхлорида. Из-за неуравновешенного строения макромолекула поливинилхлорида полярна. Это обусловливает наличие сильных межмолекулярных связей, прочно скрепляющих между собой макромолекулярные цепи, благодаря чему поливинилхлорид — материал жесткий и негибкий. Длй изготовления гибкого и эластичного материала прибегают к пластифицированию поливинилхлорида, в результате чего получают поливинилхлоридный пластикат, имеющий важное значение в электроизоляционной технике, особенно для изоляции проводов и кабелей. [c.124]
Пластифицированный поливинилхлорид легко перерабатывается каландрированием (производство пленок), прессованием и выдавливанием с помощью гидравлических или червячных прессов. Последний способ (называемый также экструзией, или шприцеванием) широко применяется в производстве проводов и кабелей. Технология наложения изоляции шприцеванием с помощью червячных прессов наиболее прогрессивна, так как осуществляется при больших скоростях и по существу состоит из одной основной операции нет таких дополнительных сложных операций, как, например, вулканизация при наложении резиновой изоляции, сушка и пропитка при изоляции силовых кабелей бумажными лентами и др. Благодаря этому имеются широкие возможности для организации поточного производства на кабельных заводах. Технологические преимущества наряду с ценными свойствами обусловили большое применение поливинилхлоридных покрытий. [c.137]
В конструкциях различных кабелей широко используют поливинилхлоридные шланговые оболочки, наложенные на резиновую изоляцию (контрольные кабели), на полиэтиленовую изоляцию (радиочастотные, городские кабели связи и др.), а также на изоляцию из поливинилхлоридного изоляционного пластиката. В последнее время поливинилхлоридный пластикат начали применять в производстве силовых кабелей на напряжение 1—6 кв. Разрабатываются конструкции силовых кабелей с применением поливинилхлорида на более высокое напряжение — до 35 кв. В результате внедрения поливинилхлорида в производство силовых кабелей заменяется сложная технология изготовления кабелей с бумажной пропитанной изоляцией и сокращается потребление свинца и алюминия в кабельной промышленности. [c.138]
Для наложения поливинилхлоридных паст на резиновую изоляцию провод проходит через ванну, наполненную пастой избыток ее снимается с помощью резинового калибра. Затем покрытый провод попадает в печь с температурой воздуха 230—260° С. Далее провод возвращается в ванну для наложения второго слоя и снова поступает в печь. Толщина покрытия обычно 0,2—0,3 мм. Полученная таким образом пленка защищает резину от светового воздействия и тем самым удлиняет срок ее жизни. [c.139]
Недостаток триацетатных пленок — их чувствительность к действию озона. Поэтому они не могут применяться для изоляции при высокой напряженности электрического поля. Триацетатным волокном обматывают монтажные провода в поливинилхлоридной оболочке. [c.282]
Поливинилхлоридные лаки стойки. Они служат для защиты изоляции в атмосфере, содержащей кислотные пары и другие агрессивные вещества. [c.403]
Отрицательные электроды 8 этих элементов представляют собой цинковые стаканы прямоугольного сечения. С помощью картонных гильз 4 к положительному электроду поступает кислород воздуха, обеспечивающий нормальную работу элемента. На крышке o элемента имеется отверстие, заклеенное этикеткой 5. Перед эксплуатацией этикетку над отверстием крышки прокалывают, и воздух поступает в элемент. Токоотводы 1 я 3 элементов изготовляют из многожильного медного провода МГВ 0,35 мм в сечении и имеющего поливинилхлоридную изоляцию красного или синего цвета. Токоотводы припаяны к цинковому стакану и колпачку угольного стержня. [c.83]
www.chem21.info
Поливинилхлорид ПВХ кабельная изоляция — Справочник химика 21
В электротехнике широко используют некоторые полимерные материалы, диэлектрические свойства которых невысокие, но они сочетаются с рядом ценных физических, химических и технологических свойств. Таким материалом является, например, поливинилхлорид. Вследствие несимметричного строения макромолекул и сильной их полярности поливинилхлорид худший диэлектрик, чем полиэтилен и полистирол. Однако такие его ценные свойства, как инертность по отношению к кислотам и щелочам, водостойкость, газонепроницаемость, невоспламеняемость и т. п., способствуют исключительно широкому применению поливинилхлорида для изоляции защитных оболочек кабельных изделий, проводов, для изготовления трубок, листов, лент и т. п. При дополнительном хлорировании поливинилхлорида получают перхлорвиниловый полимер, содержащий 64—65% хлора. Из него производят волокно хлорин, ткани, ленты, лаки, эмали, предохраняющие электроаппаратуру от коррозии. [c.339]В зависимости от назначения поливинилхлорид применяется с пластификаторами и без них. В качестве пластификаторов используется дибутилфталат и другие эфиры фталевой кислоты и эфиры себаци,новой кислоты. Все гибкие материалы — кабельную изоляцию, пленку для плащей и обуви [c.330]
Листовой материал имеет толщину 1—5 мм и больше. Примером может служить поливинилхлоридный пластикат. Он широко используется как электроизоляционный материал (изоляционная лента, кабельная изоляция). Изготовляют и проводящий пластикат (композиция поливинилхлорид + пластификатор — графит). [c.307]
Изделия, полученные экструзией композиций на основе пластифицированного поливинилхлорида, чрезвычайно многообразны. Эти материалы применяются практически во всех отраслях промышленности в виде кабельной изоляции, труб, профилей, волокон, листов, пленок и других изделий. Области применения их постоянно расширяются. [c.152]
В тридцатых годах XX в. на основе поливинилхлорида были разработаны материалы типа пластиката, которые нашли широкое применение в качестве кабельной изоляции, для изготовления плащей, летней обуви, дамских сумок и других галантерейных изделий, а позднее — жесткий пластик винипласт. В эти же годы были синтезированы органические стекла (полиакрилаты) и получены простые эфиры целлюлозы, из которых наибольшее промышленное значение получили метил-, этил- и карбоксиметилцеллюлоза. [c.10]
Пластмассы на основе поливинилхлорида получаются путем совмещения с пластификаторами, а также посредством термической пластикации. По первому способу получают гибкие материалы типа пластиката, идущие на производство кабельной изоляции, пластикатной пленки, плащей и летней обуви, а по второму — винипласт— более жесткий материал, имеющий в основном антикоррозионное и конструкционное назначение. [c.100]
В рассмотренных примерах стабилизации полимеров воздействие антиоксидантов сводилось к обрыву реакционных цепей. Значительно сложнее обстоит дело, когда нри разложении полимера выделяется много газообразных продуктов. Такое явление наблюдается, например, при термическом разложении поливинилхлорида, используемого для изготовления пленок, кабельной изоляции, пластин для отделки квартир и множества других технических изделий. [c.175]
Поливинилхлорид применяется для производства листовых и плиточных материалов, покрытий, кабельной изоляции, для изготовления труб и деталей аппаратуры, ограниченно — для производства волокна. Практическое применение имеют сополимеры винилхлорида с винилиденхлоридом, винилацетатом, акрилонитрилом и другими виниловыми мономерами. [c.398]
Пластмассы на основе поливинилхлорида получают путем пластификации — совмещения его с пластификаторами, а также термической пластикации . По первому способу получают гибкие мягкие материалы — пластикаты, идущие на производство кабельной изоляции, плащей, обуви, а по второму — винипласты,— жесткие материалы в основном противокоррозионного и конструкционного назначения. [c.106]
Можно вводить в полимер добавки, способные при определенных условиях сшивать макромолекулы в сетки. Тогда теплостойкость изделий можно увеличить, перекинув мост от термопластов к реактопластам. Сейчас таким путем уже получают некоторые сорта кабельной изоляции из полиэтилена и поливинилхлорида. [c.144]
Пленки изготавливают из полиэтилена, полипропилена, пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ), поливинилового спирта, полиамидов, полиэфиров и др. листы — из полиэтилена и сополимеров стирола трубы — из полиэтилена и ПВХ выдувные изделия — из полиэтилена кабельную изоляцию — из полиэтилена Г и ПВХ. Для нанесения на различные подложки при производстве [c.17]
Поливинилхлорид очень хорошо пластифицируется при тщательном перемешивании в горячем виде с различными пластификаторами . Пластифицированный поливинилхлорид приобретает эластичность и благодаря этому находит широкое применение в электротехнической промышленности для изготовления кабельной изоляции. Его недостаток — способность сохранять свои ценные технические свойства в лишь сравнительно небольшом интервале температур примерно от О до 80° С. При более высоких температурах поливинилхлорид размягчается, а при низких становится хрупким, как стекло. [c.189]
Шрайбер предложил оценивать пригодность пластификаторов для производства из поливинилхлорида пленок, кабельной изоляции и других изделий по разностям пределов прочности при растяжении и относительных удлинений при разрыве, измеренных при двух температурах — иа 20° С выше или ниже обычной температуры применения изделий. При таком способе оценки наиболее эффективными пластификаторами, способствующ
www.chem21.info