Gängige Kunststoffe für Drähte und Kabel

Polyethylen ist ein Kunststoff mit breiter Anwendung und großem Verbrauch zur Zeit. Nach den Daten in der Tabelle ist Polyethylen ein gutes elektrisches Isolationsmaterial mit geringem Mesonverlust, hohem Widerstand, hoher Durchschlagsfeldfestigkeit, guter Witterungsbeständigkeit und Verarbeitbarkeit. Aufgrund seiner niedrigen Arbeitstemperatur wird es jedoch hauptsächlich als Isolierung von Kommunikationskabeln verwendet. Polyethylen mittlerer Dichte und hoher Dichte haben eine hohe Festigkeit und Härte und eine geringe Wasserdurchlässigkeit. Sie werden meist als Kabelmantel verwendet. Polyethylen hat jedoch den Nachteil eines großen Z, dh es ist leicht zu verbrennen und hat starken schwarzen Rauch. Daher hat seine Anwendung viele versteckte Gefahren für die Umwelt mit sich gebracht.

Vernetztes Polyethylen ist ein ausgezeichnetes duroplastisches Isoliermaterial, das durch Zugabe von Vernetzungsmittel zu Polyethylen niedriger Dichte gebildet wird. Auf der Grundlage vieler hervorragender Eigenschaften von Polyethylen verbessert es die mechanischen Eigenschaften, die Witterungsbeständigkeit und die zulässige Arbeitstemperatur, so dass es derzeit zu einem guten Isoliermaterial für das Stromkabel Z geworden ist.

Durch unterschiedliche Vernetzungsmittel entstehen unterschiedliche Vernetzungsprozesse. Gegenwärtig gibt es drei Arten der chemischen Vernetzung, der Warmwasservernetzung und der Bestrahlungsvernetzung. Die chemische Vernetzung wird hauptsächlich für Mittel- und Hochspannungskabel (wie 10 kV und höher) verwendet. Warmwasservernetzung und Bestrahlungsvernetzung werden hauptsächlich für Niederspannungskabel (1kV und darunter) verwendet.

Die Dämmleistung von XLPE hängt eng mit seiner Reinheit zusammen. Die Isolierung von Hochspannungs- und Ultrahochspannungskabeln über 35 kV muss ultrasauberes vernetztes Polyethylen verwenden, das nicht nur eine hohe Reinheit der Rohstoffe, sondern auch eine hohe Sauberkeit der vernetzten Prozessausrüstung und -umgebung sowie einen stabilen und zuverlässigen Prozess erfordert.

Es sollte beachtet werden, dass die Isolationseigenschaften von Polyethylen und vernetztem Polyethylen eine "Macke" haben, das heißt, sie eignen sich eher für die AC-Isolierung als für die DC-Isolierung, insbesondere DC-Hochspannung reduziert ihre Isolationslebensdauer. Daher nimmt die Isolierung von DC-Kabeln meist Gummiisolierung oder Ölpapierisolierung an. Darüber hinaus haben Polyethylen und vernetzte Polyethylenisolierungen "Angst vor Wasser", und ihr Zusammenbruch hängt oft mit der Existenz von Wasser zusammen, dh der Bildung von "Wasserzweigen" unter Hochspannung, was zu Isolationsschäden führt. Wenn Polyethylen und vernetztes Polyethylen als Isolierung von Hochspannungs- und Ultrahochspannungskabeln verwendet werden, ist daher Wasser bei der Verarbeitung, Lagerung, dem Transport und der Isolationsextrusion zu vermeiden, und außerhalb des Kabelisolationsschildes, wie z. B. Metallmantel, müssen wasserblockierende Strukturen vorhanden sein.

Im Vergleich zu Polyethylen-, Polyvinylchlorid- und Papierisolierungen besteht ein großer Vorteil der vernetzten Polyethylenisolierung darin, dass die Arbeitstemperatur um 20 ° C erhöht wird, was die Sicherheit des Kabels verbessert und die Eingangskosten des Kabels reduziert. Wenn beispielsweise der Leitungsfluss derselbe ist (z. B. 300A), benötigt die Querschnittsfläche des Kupferleiters aus Polyethylen oder Polyvinylchlorid-isoliertem Kabel (wie YV oder VV) 120 mm2, während der vernetzte Polyethylen-Isolierband für Männer-Basketball-Kupferleiter nur 70 mm2 benötigt. Es zeigt sich, wie bemerkenswert die Vorteile von XLPE-isolierten Kabeln sind.

PVC hat gute physikalische und mechanische Eigenschaften und ausgezeichnete Prozesseigenschaften. Es ist nicht nur der am häufigsten verwendete Kunststoff im 20. Jahrhundert, sondern auch das Hauptisoliermaterial und Mantelmaterial von Niederspannungsdrähten und Kabeln. Im 21. Jahrhundert wird PVC jedoch allmählich schrumpfen oder sogar auf dem Kabelmarkt verblassen. Dafür gibt es zwei Gründe. Auf der einen Seite hat sich das Sicherheitsbewusstsein der Menschen verbessert und hofft, halogenfreie Materialien zu verwenden, so dass viele halogenfreie Materialien entstanden sind. Es besteht kein Zweifel, dass es im 21. Jahrhundert zu einem neuen Favoriten der Kabelindustrie werden und den Markt besetzen wird. Auf der anderen Seite hat PVC fünf Schwächen: Erstens hat es eine hohe Dichte, etwa das 1,5-fache von XLPE, und hohe Isolationskosten; Zweitens ist die Arbeitstemperatur niedrig; Drittens ist der dielektrische Verlust hoch, mehr als 100-mal höher als der von vernetztem Polyethylen; Viertens, schlechte Kältebeständigkeit (- spröde bei 15 °C); Fünftens wird bei der Verbrennung giftiges Gas (HCl) freigesetzt. Die in den letzten Jahren entwickelten mechanischen Eigenschaften, elektrothermischen Eigenschaften und Isolationsbeständigkeit von vernetztem PVC wurden stark verbessert. Einige Kabel mit kleinem Querschnitt sind durch Bestrahlungsverfahren auf den Markt gekommen und wurden in Gerätedrähten, Hochspannungsleitungen, Automobildrähten und Gebäudeverkabelungen eingesetzt, aber ihre Halogenmängel können nicht geändert werden.

Fluorkunststoffe werden häufig in Drähten und Kabeln verwendet, da sie eine hohe Arbeitstemperatur, ein kleines Medium, eine gute Isolierung, Witterungsbeständigkeit, Säure- und Laugenbeständigkeit, Ölbeständigkeit und Flammwidrigkeit aufweisen.