Определимся с понятиями: изоляция — это диэлектрик, которым покрывается каждая токоведущая жила. Оболочка — это дополнительная защита поверх изолированных жил для механической защиты кабеля. Оболочку рассмотрим отдельно, сейчас речь об изоляции.
В России используются два основных типа изоляции кабелей: бумажная маслопропитанная и пластмассовая. Первый тип устарел и постепенно заменяется на второй. Считается, что бумажная изоляция лучше подходит для прокладки кабеля в агрессивных условиях среды.
Бумажная маслопропитанная изоляция
Чтобы провод сгибался без повреждения изоляции, бумажную ленту наматывают на жилу с перекрытием 20—30%, чтобы она прилегала к жиле и предыдущему слою с зазором. Зазоры между витками в соседних лентах не должны совпадать, иначе ухудшатся электрические характеристики. Бумага для изоляции делается из сульфатной целлюлозы и пропитывается жидким диэлектриком — маслоканифольным составом.
Бывают кабели для прокладки на вертикальных и крутонаклонных трассах. Их бумажную изоляцию пропитывают нетекучим составом с добавлением церезина. Церезин — воскообразное вещество, образующее с кабельным маслом однородную смесь.
Пластмассовая изоляция
Жилы покрываются пластмассовой изоляцией с помощью экструзии. Это более технологично, чем мотать бумагу, а потом пропитывать и сушить. Пластмассовая изоляция лучше бумажной маслопропитанной по всем параметрам:
— большая пропускная способность кабеля за счет увеличения длительно допустимой температуры жилы,
— высокий ток термической устойчивости при коротком замыкании,
— меньше вес и диаметр,
— можно прокладывать кабель на морозе без предварительного подогрева,
— нет ограничений по разнице уровней на трассе (ничего никуда не стечет),
— монтаж проще из-за отсутствия жидких компонентов.
Есть четыре вида пластмассовой изоляции.
ПВХ пластикат
Смесь поливинилхлоридной смолы с пластификаторами и стабилизаторами. Пластификаторы с добавлением антиоксидантов делают изоляцию гибкой и замедляют деградацию удельного электрического сопротивления.
ПВХ не лучший изолятор, зато устойчив к агрессивным средам. Не поддерживает горения, но горит. Начинает разлагаться при 140° C и выделяет токсичный газ хлороводород. Свойства ПВХ ухудшаются от света, и пигментные добавки не вполне спасают.
ПВХ пластикат — самый популярный вид пластмассовой изоляции кабелей.
Сшитый полиэтилен (СПЭ)
По свойствам примерно то же, что ПВХ пластикат. Изоляция из сшитого полиэтилена применяется только на одножильных и трехжильных кабелях. Преимущество СПЭ перед ПВХ: меньшая толщина диэлектрика при равном рабочем напряжении на линии.
При использовании СПЭ в конструкцию кабеля включаются два полупроводниковых слоя: по жиле и по изоляции. Это нужно для выравнивания напряженности электрического поля и электромагнитной совместимости кабеля с внешними электрическими цепями.
Сшитый полиэтилен СПЭ отличается от обычного термопластичного ПЭ сохранением механических и электрических свойств при приближении к температуре плавления. Причина: сшивка полимерных нитей на молекулярном уровне с помощью реактивов или радиации. Это как производство термоусадочной трубки, но без раздувки.
Резина
Отличается повышенной гибкостью, влагозащитой и стоимостью, делается из каучуков. Силовые кабели в резиновой изоляции соединяют подвижные элементы с электросетью.
Кабель в резиновой изоляции имеет избыточный диаметр из-за округлой формы. Резина боится света и со временем теряет эластичность.
Помимо каучуковой, есть кремнийорганическая резина: кроме гибкости, она обладает повышенной термостойкостью.
Фторопласт
Максимально сильный диэлектрик, стойкий к высоким температурам и агрессивным средам. Фторопластовая изоляция очень дорогая, поэтому используется либо в жестких условиях эксплуатации, либо для высоковольтных греющих кабелей.
При равных габаритах кабели во фторопластовой изоляции передают большую мощность, чем кабели в СПЭ изоляции, не говоря уж о ПВХ.
Выводы
Кабели с бумажной маслопропитанной изоляцией используются ради совместимости со старыми кабельными линиями и постепенно уступают место более технологичным кабелям с пластмассовой изоляцией.
Самые популярные виды пластмассовой изоляции — поливинилхлорид и сшитый полиэтилен. Резиновая и фторопластовая изоляция используется для специфических условий эксплуатации.
