книги / Материалы кабельного производства

Методика, вычисления влажности установлена ГОСТ 8428-57. При определении механических характеристик бумаги образцы ее должны выдерживаться не менее 24 час в среде с влажностью 65% и температурой 20° С.

5. Разрывная прочность и удлинение бумаги. Эти характери­ стики определяются для продольного и поперечного направлений бумажного полотна. Обычно разрывной груз в продольном на­ правлении больше, чем в поперечном, на 40—60%, а удлинение

Рис. 11-3. Зависимость механических свойств бумаги от влажности среды.

/ — бумага КВ-120, продольное направление; 2 — бумага КВ-120, поперечное направление; J — бумага КВУ-080, продольное направление; 4 —бумага КВУ-080, поперечное направление.

в поперечном направлении, превышает в два-три раза удлинение в продольном направлении. Прочность и удлинение в поперечном направлении обеспечивают прочность и упругость изоляции при изгибах кабелей в производстве и во время их прокладки на линии.

На рис. 11-3 приведены зависимости механических характери­ стик от влажности для некоторых кабельных бумаг производства Красногородской бумажной фабрики ЛСНХ.

Методика определения разрывных усилий и удлинения бумаг указана в ГОСТ 7497-55.

6. Сопротивляемость бумаги излому и раздиранию (ГОСТ 7497-

55). Удовлетворительных значений указанных механических ха­ рактеристик еще недостаточно для обеспечения надежной механи­ ческой прочности бумаги в кабеле. Образцы бумаг проверяются также на ч и с л о д в о й н ы х п е р е г и б о в , выдерживае­ мых полоской бумаги до излома. Для выполнения этого испытания (полоску бумаги, растягиваемую за концы со слабым усилием,

живаемых перегибов колеблется, в зависимости от марки бумаги,

от 1500 до 8000 и нормируется стандартом на кабельную бумагу (методика установлена ГОСТ 7497-55). Следует, однако, отметить, что на результат оказывают существенное влияние как конструк­ ция фальцера, так и натяжение его пружин, скорость процессов изгибов, их направление и иные факторы. Сравнимые между собой результаты испытаний получаются только при чрезвычайно тща­ тельном их проведении и наличии точно отрегулированного прибора.

кобразцу бумаги, чтобы разорвать его поперек волокон, начиная

сзаранее надрезанного места. Стойкость к раздиранию является важной для кабельного производства характеристикой бумаги, так как методика ее определения отражает условия, в которых находится бумага при изготовлении кабеля. Наблюдение за ха­ рактеристиками бумаг показывает, что сопротивляемость раз­ диранию иногда является единственным показателем, выпадающим из нормы при явно неудовлетворительном поведении бумаги во время изолирования высоковольтных кабелей.

Специфична для кабельного производства проверка механи­

держка ее в таких условиях снижает число двойных перегибов до одного или нескольких десятков. Особенно резко проявляется это снижение на бумагах с высокой степенью помола (80—90 градусов).

7. Сопротивляемость бумаги скручиванию. Это испытание имеет задачей проверить способность бумажной полоски выдерживать, не разрываясь, закручивающие усилия вдоль ее оси. При выпол­ нении этого испытания на полоску воздействует одновременно растягивающий груз. Из кабельных бумаг такому испытанию подвергаются только Телефонные бумаги, которые должны вы­ держивать десять полных оборотов без разрыва. Методика про­ ведения испытания описана в ГОСТ 7497-55.

8. Включения в бумаге. Несмотря на меры, принимаемые при изготовлении бумаги, в ее составе всегда остается некоторое коли­ чество посторонних включений, большей частью неорганического происхождения.

Эти примеси могут быть разделены на две группы — водорасттворимые и остающиеся после сжигания при температуре не ме­ нее 900° С в виде золы. Содержание оставшейся золы (в процентах по весу) представляет собой количественную характеристику инородных включений в бумагу. Практически этот процент мо­ жет достигать 1,0 и снижается до 0,1—0,2 у высококачественных высоковольтных бумаг. Основную часть этих остатков представ­ ляют натриевые, кальциевые и магниевые соли кремневой и уголь­ ной кислот, а также хлористый натрий. В значительном количестве встречается железо — в свободном виде и в окислах. Количество

212

этих примесеи оценивается по весу золы, нормируемому стандар­ том, содержанию железа, хлора и серы (в %). Содержание двух последних элементов может быть оценено также путем измерения электропроводности водной вытяжки из бумаги (по методике ГОСТ 8552-57), ибо их растворы являются хорошими электро­ литами.

Нормируемое стандартом значение электропроводности в 2,5 X

чения нормируются стандартом. Желательны отклонения в боль­ шую сторону по pH, т. е. наличие некоторой щелочности в бу­ маге, ибо такая бумага более стойка к температурному старению.

9. Электрические характеристики бумаги. Эти характеристики включают в себя электрическую прочность, тангенс угла диэлек­ трических потерь (при 100° С) как сухой, так и пропитанной изо­ ляционным маслом бумаги, диэлектрическую проницаемость и сопротивление постоянному току. Электрическая прочность бу­ маги при приемочных испытаниях обычно не проверяется, так как она зависит от электрической прочности пропитывающего состава.

На рис. 11-4 представлены зависимости электрической проч­ ности пропитанных бумаг от их толщины при кратковременном и длительном приложении напряжения.

бумаги под вакуумом в специальном термостате (рис. 11-6), в ко­ тором она проходит также пропитку после измерения в сухом состоянии.

Измерение tg б ведется с помощью моста переменного тока при напряженности электрического поля в образце 1500 e/жм. Бумага пропитывается высококачественным кабельным маслом С-220.

213

Тангенс угла Диэлектрических потерь сухой кабельной бумаги зависит главным образом от фабричной очистки бумаги, в основ-

ном от степени удаления таннинов и гемицеллюлозы. Надо, однако, заметить, что излишне активное удаление последней может сказаться на снижении механических ха­

ной бумаги связана с характе­ ристиками пропитывающего со­ става, его tg б и диэлектриче­ ской проницаемостью. Согласно экспериментам, между потерями в пропитанной и непропитанной

Значения tg б пропитанной бумаги могут быть также рассчи­ таны по формулам проф. В. Т. Ренне, выражающим эту величину через характеристики клетчатки и пропитывающего состава.

214

Из приведенного соотношения видно, что при увеличении плот­ ности бумаги разница между значениями tg б сухой и пропитан­ ной бумаги уменьшается.

Электрическое сопротивление бумаги можно разделить на к а ­

мости. Истинное сопротивление может быть определено после дли­ тельного приложения напряжения к бумаге (около 1 час). Возни­ кающий при этом ток утечки соответствует удельному сопротивле­ нию 2-нЗ-Ю10 ом-см (для непрочитан­

различных авторов, составляет 5,5—6,5.

Следует отметить, что бумажная изоляция силовых кабелей из-за наличия воздушных зазоров между витками бумажной ленты и между слоями имеет меньшую диэлектрическую проницаемость, чем бумага при измерении на образцах. Наличие 0,35% влаги уве­ личивает значение е на 5%, а 5% влаги увеличивает е уже на 20%. Влияние температуры на эту характеристику невелико — повы­ шение температуры на 1°С увеличивает е на 0,056%.

Электрическое сопротивление бумаги, диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь определяются стандартными методиками, регламентированными ГОСТ 6433-52.

Отдельно следует отметить методику измерения сопротивления полупроводящих бумаг, для которых обычные методы не дают правильных результатов, так как величина сопротивления кон­ тактного слоя электрод — бумага имеет тот же порядок, что и ве­ личина сопротивления самой бумаги, и резко влияет на результат измерения.

Значительно более стабильные результаты получаются при

215

Схема измеряет падение напряжения на участке полоски полу-

противления материала произво­ дится по формуле

11-3. Влияние повышенной температуры на свойства бумаги

Технологический процесс изготовления кабеля и его эксплуата­ ция связаны с воздействием на бумажную изоляцию значительного теплового потока. Вследствие этого приобретает важное значение проверка поведения бумаги во время и после ее пребывания в усло­ виях повышенной температуры. Химическое разрушение целлю­ лозы, наступающее при ее перегреве выше 140° С, вызывает резкое необратимое снижение механических свойств бумаги, повышение tg б, что приводит к полной невозможности использования кабеля.

Фактором, свидетельствующим о начале химического разруше­ ния бумаги в процессе тепловой сушки кабеля, служит повышение тангенса угла диэлектрических потерь изоляции.

Замечено, что ухудшение механических свойств начинается со скрытого периода, в течение которого происходит газовыделение из бумаги и изменяется величина pH водной вытяжки. Изменение механических свойств происходит при температуре выше 1003 С для сухой бумаги и свыше 110° С для бумаги, пропитанной маслом.

2J6

Снижение электрической прочности наступает после пребывания

При сушке бумаги под вакуумом ее разрушение начинается примерно при тех же температурах, что и без вакуума, ибо повыше­ ние интенсивности высыхания компенсируется уменьшением коли­ чества кислорода в составе окружающей среды. В присутствии

Свойства бумажной изоляции измеряются также при длитель­ ном воздействии на нее электрического поля — как переменного, так и постоянного. Изменение электрической прочности происхо­ дит главным образом из-за развития ионизационных процессов в газовых включениях, порах и масляных зазорах слоистой изоля­ ции.

ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ

ВОЛОКНИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ

12-1. Общие сведения

Волокна являются по своей структуре высокомолекулярными соединениями. Форма макромолекулы — нитевидная с упорядо­ ченным расположением молекулярных звеньев вдоль волокна. Такое строение полимера обеспечивает гибкость и прочность во­ локна.

хлопок, лен, пенька, манильская пенька, джут, рами, шелк, шерсть асбест.

Ко в т о р о й г р у п п е относятся волокна, получаемые путем химической обработки природных высокомолекулярных соединений (вискозный, ацетатный шелк).

217

Т р е т ь ю г р у п п у составляют волокна, являющиеся по своей химической природе синтетическими полимерными соедине­ ниями.

Несколько обособленную группу составляет стекловолокно. Характеристика наиболее важных волокон дана в табл. 12-1.

12-2. Волокнистые материалы растительного происхождения

Из волокон растительного происхождения в производстве ка­ белей нашли применение: джут, кенаф, канатник, пенька, маниль­ ская пенька, лен, хлопок.

Все перечисленные растения в основном состоят из целлюлозы. Каждое волокно состоит из цепочки элементарных кристаллов, расположенных по спирали и вдоль оси волокна. Отдельные кри­ сталлы цементируются межкристаллическим аморфным веществом, имеющим тот же состав, что и кристаллы.

Смесь, состоящая из джута, персидского и отечественного кена­ фа, канатника, пеньки, отходов льна (так называемых турбинных отходов), применяется для изготовления «кабельной пряжи». Эта пряжа является одним из основных материалов для защитных покровов кабеля.

Д ж у т , или бенгальская пенька, представляет собой лубяное волокно, получающееся после обработки стеблей индийского расте­

К е н а ф представляет собой однолетнее травянистое растение, родиной которого является Индия. Луб кенафа дает волокно, за­ меняющее джут. Кенаф широко культивируется в Советском Союзе (Закавказье, Средняя Азия, Северный Кавказ, южные области УССР).

К а н а т н и к , или китайский джут, представляет собой одно­ летнее травянистое растение. Произрастает в Китае, Японии и Индии, в СССР — на Кавказе, Дальнем Востоке, на юге Европей­ ской части, в Туркмении.

П е н ь к а представляет собой лубяные волокна, добываемые из конопли. Широко культивируется в средней и южной частях

СССР.

Кабельная пряжа, применяемая в производстве, различается по номерам. Существует несколько систем нумерации джутового (и льняного) волокна, из них наиболее употребительна англий­

.219

По м е т р и ч е с к о й с и с т е м е нумерации, заменившей в Советском Союзе в последнее время английскую систему, номер пряжи равен количеству километров пряжи, весящих 1 кг (при 14% содержании влаги в пряже и 60% относительной влажности воздуха).

Для защитных покровов кабеля применяется джутовая пряжа (ровница) следующих метрических номеров: 0,3; 0,45; 0,6, а по английской системе соответственно; 0,5; 0,75; 1,0.

Требования, предъявляемые к кабельной пряже, характери­ зуются данными, приведенными в табл, 12-2.

Кроме того, в пряже не допускается наличие костры. Слабая закостренность (до 4%) допускается лишь в пряже, идущей на изготовление наружных покровов кабелей.

Таблица 12-2

Технические требования, предъявляемые к кабельной пряже

покрывающие семена хлопчатника.

Хлопчатобумажная пряжа применяется в кабельной промыш­ ленности в качестве материала для защитных покровов кабелей и в качестве изоляции.

Электрические свойства хлопчатобумажной пряжи зависят, вследствие ее большой гигроскопичности, от относительной влаж­ ности окружающего воздуха. Гигроскопичность хлопчатобумаж­ ного волокна обусловлена наличием в нем узких межмицеллярных

ходов (порядка 15—40 А) и высокой полярностью молекул целлю­ лозы, из которых состоит волокно.

В кабельном производстве применяется пряжа высоких и сред­ них номеров. При нумерации пряжи за основу принимают вес определенной длины нити.

По м е т р и ч е с к о й с и с т е м е н у м е р а ц и и , номер пряжи показывает, сколько километров пряжи идет на 1 кг. Таким образом, чем тоньше пряжа, тем больше ее номер.

фунт (453 г). Петинка равна 840 ярдам (768 м).

220