Вольта-А - кабельные муфты, арматура для СИП, ограничители перенапряжения тел.: (044) 351-18-82
факс: (044) 351-18-83
        | На главную | Продукция | Каталоги | Видео | Публикации | Сертификаты | Обучение | Контакты |
  Полимерные изоляционные материалы фирмы «Райхем» для наружной установки

      Корпорация «Тайко Электроникс» является мировым производителем и поставщиком очень большого спектра изделий. Отделение Энергетики - одно из производственных подразделений корпорации «Тайко Электроникс». Электротехнические изделия Отделения Энергетики широко применяются в энергосистемах и электросетях, заводами-производителями электрооборудования, на железных дорогах и промышленных предприятиях по всему миру. Глобальная сеть технических и торговых представительств действует свыше чем в 80 странах. Она обеспечивает профессиональную помощь в решении вопросов применения изделий, в практическом обучении и постоянной технической поддержке. Корпорация использует свой огромный опыт, накопленный в области материаловедения, конструирования изделий и создания технологических линий производства для того, чтобы создавать, производить и продавать высококачественные изделия. Фирма «Райхем» входит в состав Отделения Энергетики и известна на отечественном рынке как производитель высококачественной термоусаживаемой кабельной арматуры. Эта арматура отличается высокой надежностью и долговечностью, ее технологичностью и универсальностью.

      Эта статья касается истории создания фирмой «Райхем» полимерных изоляционных материалов для наружной установки для среднего и высокого класса напряжения. Разработка новых полимеров требует от исследователей обширных знаний в области материаловедения. Фирма «Райхем» является пионером в конструировании новых полимеров и имеет уже более 40-летний опыт работы в этой области.
      Первоначально фирма «Райхем» разработала полимерные материалы для применения их в качестве изоляции в кабельных муфтах. Термоусаживание, из-за больших преимуществ, было выбрано способом нанесения этого материала на кабель. Для того чтобы иметь способность к термоусаживанию, полимер должен обладать полукристаллической структурой, например такой, как полиэтилен и некоторые его “со”-полимеры. В настоящее время фирма «Райхем» выпускает большой спектр термоусаживаемых изделий в виде трубок, лент, пластин, литых изделий (например, перчатки). Тот же самый материал применяется при прямом литье на заготовку (например, изоляторы или ограничители перенапряжения) или листовой штамповке при изготовлении специальных форм изоляционных корпусов.
      Первые работы по созданию электроизоляционных полимерных материалов с оптимизированными поверхностными свойствами были начаты на фирме в 60-х годах. Целью этих работ была разработка такого материала, который мог бы применяться для высоковольтной кабельной арматуры, способной работать в различных условиях наружной установки по всему миру. Для создания новых надежных высоковольтных изоляционных полимерных материалов потребовались большие усилия. Только по рабочим затратам это составило приблизительно 50 человеко-лет. В конце 60-х годов такой полимер был создан и начал применяться промышленно. Первое поколение этих полимеров было основано на полиолефине с добавками-стабилизаторами, -экранами, -наполнителями и др. Такая структура полимера обеспечивала:
  • кристалличность необходимую для термоусадки;
  • прекрасные электрические и механические свойства;
  • влагонепроницаемость.

      Набор добавок улучшал характеристики трекингостойкого материала при длительном воздействии на него погодных условий. В то время никто в мире не мог предложить полимерные материалы с такими характеристиками.
      В 70-х годах на основании результатов новых исследований было создано второе поколение изоляционных полимерных материалов. Были найдены несколько альтернативных полимерных структур, одна из которых была основана на “со”-полимерах этилена и этилен-винил-ацетата («ЭВА»). Именно эта структура, смешанная с определенным набором добавок, дала полимер с еще более улучшенными погодостойкими и водоотталкивающими свойствами. В электротехнике «ЭВА» широко применяется в качестве изоляции и наружного покрова кабеля. Его отличные электрические и механические свойства делают его надежным и экономичным материалом. Он мог бы стать отличным кандидатом для применения его в условиях наружной установки. Однако, как оказалось, его структура очень трудно смешивается с добавками, которые применяются для придания полимеру свойств, необходимых для условий наружной установки. Создание новой структуры изоляционного полимера для наружной установки стало еще одной ключевой технологией фирмы «Райхем», недоступной другим производителям. Новый полимер стал объектом длительных испытаний в различных условиях и лабораториях и только после успешного завершения лабораторных и полевых испытаний в 80-х годах он начал применяться по всему миру.
      Преимущества полимеров второго поколения были в следующем:
  • более широкий диапазон усадки;
  • улучшенные механические свойства;
  • улучшенная водонепроницаемость.

      Таким образом, была создана законченная система соединительных и концевых муфт на среднее напряжение на базе высококачественных термоусаживаемых материалов фирмы «Райхем». Эту арматуру отличает следующее:
  • простота монтажа готовых компонентов кабельной арматуры
  • неограниченное время хранения на складе (в отличие, например, от резины или ленточных материалов);
  • универсальность в отношении форм усадки (круг, сектор и т.п.) и их перехода друг в друга;
  • широкий диапазон применяемых сечений;
  • возможность композитной конструкции (например, с фарфором).

      С точки зрения эксплуатационных качеств:
  • герметичное механическое и электрическое сопряжение с поверхностями материалов, на которые происходит усадка, и которые остаются интегрированными при больших температурных перепадах;
  • большой положительный опыт эксплуатации на различных уровнях напряжения, областях применения, климатических условиях, как в своих изделиях, так и в изделиях других изготовителей электрооборудования;
  • многообразие форм изделий (в виде трубок, лент, пластин, специальных форм и т.д.) дает возможность для практически любого применения.

      Новый полимер может легко наносится на заготовку методом прямого литья. Это широко применяется при производстве изоляторов и ОПН, когда их корпусы отливаются непосредственно на заводе и создают монолитную структуру с усиленной внутренней вставкой.
      Оценка качества нового изделия и его эксплуатационных характеристик включает 2 стадии:
  • разработка;
  • квалификационные испытания.
      Новый полимер успешно прошел обе эти стадии.

Воздействие ультрафиолета
      Полимерные изоляционные материалы очень плохо реагируют на естественный ультрафиолет солнца. Типовые промышленные испытания предполагают выдержку полимера под ультрафиолетом в лабораторных условиях в течение 1000 часов. Ультрафиолетовое излучение разрушает полимеры: на их поверхности образуются трещины, полимер становится хрупким, его механическая прочность снижается. Программа испытаний фирмы «Райхем» намного превышает эти промышленные нормы для того, чтобы гарантировать более длительный срок эксплуатации этих материалов при неизменности их физических свойств. Согласно программе фирмы «Райхем» более реальная длительность испытаний должна быть не менее 5000 часов. Для подтверждения длительной работоспособности своих материалов фирма «Райхем» подвергает испытаниям свои образцы в течение 20000 часов.

Эрозионная стойкость и трекингостойкость
      Трекингостойкость материала выражается в том, что его увлажненная поверхность не должна разрушаться и на ней не должны образовываться угольные дорожки (треки) под воздействием поверхностных дуговых разрядов. Электроизоляционные материалы подвергаются этому воздействию в условиях наружной установки, во влажных помещениях, при образовании росы или во время тумана. Следует отметить, что многие материалы обладают трекингостойкостью только в очень узком диапазоне окружающих их условий, поэтому трекингостойкость должна проверяться для всех возможных случаев климатического применения. На фотографии показаны результаты типовых испытаний на трекингостойкость («TERT»): это одновременное испытание поверхности материала на трекингостойкость и эрозионную стойкость. После проведения этого теста поверхность не должна разрушиться. Возгорание – не допустимо. Тест проводится до и после испытаний на ускоренное старение. Обычно испытание длится в течение 200 минут, что является наиболее приемлемым временем, чтобы оценить работоспособность материала.

Испытания изоляционного материала на трекингостойкость

Механическая прочность
      Механическая прочность прочность также является одним из важнейших свойств материала для наружной установки, учитывая возможные механические повреждения, в том числе от птиц (их клювом или весом). Физические свойства полимеров такие, как усилие на разрыв и удлинение проводятся стандартным способом. Эти механические испытания проводятся на протяжении всех 20000 часов лабораторных испытаний полимеров. Тест показывает насколько материал остается жестким после всех воздействий.
      Длительные испытания на тепловое старение при высоких (до +180°С) и низких (до -50°С) температурах также является обязательным требованием для материалов при их применении в электрических сетях наружной установки. Эти испытания особенно важны для концевых муфт и ограничителей перенапряжения. Для корпусов изоляторов необходимы тепловые испытания только в диапазоне атмосферных температур.
      Опыт показывает, что после многих лет эксплуатации изоляционные материалы деградируют в основном благодаря погодным воздействиям. Для проведения ускоренных испытаний погодным старением применяются специальные камеры, где наряду с ультрафиолетом материалы подвергаются воздействию различных вредных газов, что намного усиливает эффект деградации. Полимеры фирмы «Райхем» прошли эти испытания по принятым методикам.

Ускоренные испытания в камере

      Дополнительные испытания на старение в естественных условиях проводятся вот уже более 25 лет. Образцы расположены на крыше и подвергаются погодным воздействиям без приложения напряжения. Состояние образцов подтверждает качество этого материала.

Испытания в естественных условиях

      Материал фирмы «Райхем» также успешно прошел испытания на ускоренное старение соленым туманом в специальных камерах. Этот тест проходят все новые конструкции концевых муфт, изоляторов и ОПН.
      Полимеры фирмы «Райхем» для наружной установки применяются в электросетях на напряжение до 72 кВ по всему миру на протяжении уже более 30 лет и подтверждают свою надежность, работая и в очень жарких , и в очень холодных климатических условиях, в тяжелых с точки зрения загрязнения промышленных зонах, на железных дорогах и на морском побережье.

Авторы: И.А.Маркелов, ЗАО “РайЭнерго”


© 2010 Вольта-А