Кабели с магнезиальной изоляцией

Материалы. Жаростойкие кабели с магнезиальной изоляцией выполняются из следующих конструктивных элементов: токопроводящих жил, минеральной изоляции и герметизирующей оболочки. Токопроводящие жилы и герметизирующая оболочка изготовляются обычно для силовых кабелей из меди, для термопарных — из стали и термоэлектродных сплавов. Сечение жил соответствует стандартной шкале для токопроводящих жил силовых кабелей и проводов. Толщина герметизирующей оболочки определяется, исходя из требований к механической прочности кабеля. Оболочка должна обеспечивать необходимую механическую защиту и быть достаточно гибкой, исходя из требований монтажа кабеля. К оболочке предъявляются также требования достаточной электропроводности для обеспечения надежного заземления при эксплуатации кабельной линии.
В качестве электрической изоляции жаростойких кабелей наибольшее применение получила окись магния (MgO).

Важнейшими положительными свойствами окиси магния как изоляционного материала являются высокие электрические и тепловые параметры (сопротивление изоляции, тангенс угла диэлектрических потерь, диэлектрическая проницаемость, термостабильность, теплопроводность) .

Основными природными минералами для получения окиси магния являются магнезит, брусит, эпсомит и кизерит. В руде (природный магнезит MgCO) содержится 47—48% окиси магния и он является основным источником для получения магнезиальной изоляции. В составе изоляционного порошка должно быть не менее 89% чистой окиси магния (остальное: окись кальция, железо, сульфаты, хлориды — в определенных предельных соотношениях). Температура плавления окиси магния 2640—2800 °С.

Технологический процесс получения окиси магния из природных руд достаточно сложен. В него входят такие операции, как сортировка, отжиг, измельчение, воздушная и магнитная сепарации, прокаливание и т. п.

Изоляция из окиси магния не должна содержать влаги, загрязнений и токопроводящих примесей. Порошкообразная магнезиальная изоляция уплотняется в кабеле путем прессования с таким расчетом, чтобы размер воздушных пор в изоляции был уменьшен до возможного предела. При плотности порошка менее 3 г/см3 электрическая прочность окиси магния резко снижается.

В окончательном виде подготовленная для использования в качестве изоляции окись магния представляет собой мелкодисперсный порошок белого цвета.

К основным недостаткам окиси магния относятся ее гигроскопичность и резкое снижение в связи с этим ее изоляционных свойств при увлажнениях кабеля. Изолирующие свойства увлажненной окиси магния восстанавливаются прокаливанием. Главное достоинство изоляции из окиси магния ее негорючесть и высокая температурная стойкость. При повышениях температуры она не выделяет токсичных, взрывоопасных и воспламеняющихся продуктов и работает практически устойчиво при температурах, верхний предел которых ограничивается температурой плавления токопроводящих жил и оболочки кабеля.

Метод изготовления. Кабель с магнезиальной изоляцией изготовляется методом многократного волочения. В качестве первичной заготовки для производства оболочки используют обычно трубы длиной до 10—12 м, для силовых кабелей — медные трубы диаметром 50—60 мм и толщиной стенки 3—5 мм, а для термопарных и нагревательных кабелей — стальные трубы диаметром 10—25 мм и толщиной стенки 0,5—4 мм.

Материал для токопроводящих жил в виде прямых прутков закладывается в трубы заготовок в количестве 1 —19 стержней для силовых и контрольных и 1—2—4 для нагревательных и термопарных кабелей. Заполнение заготовки изоляционным материалом осуществляется засыпкой порошкообразной окиси магния в трубы с одновременным ее уплотнением. Для получения высоких электрических свойств и предохранения заготовки от увлажнения изоляционная масса засыпается при температуре выше 100 °С.

После установки токопроводящих стержней и засыпки изоляции заготовка подвергается многократному процессу волочения п последующего отжига. При волочении сначала обжимается оболочка и происходит уплотнение изоляционного материала. Затем, когда плотность изоляционного материала достигает значения, соответствующего металлу оболочки и токопроводящих жил, начинается процесс волочения всей системы в целом. В процессе волочения пропорционально уменьшаются диаметр и толщина оболочки кабеля, а также токопроводящих жил, при этом плотность окиси магния достигает своего оптимального значения. Волочение заканчивается, как только диаметр оболочки кабеля достигнет заданного значения.

В тех случаях, когда медную оболочку силового кабеля необходимо защитить от окисления, поверх металлической оболочки напрессовывается поливинилхлоридный пластикат.
Кабель транспортируется и хранится в бухтах, обернутых бумагой; при этом концы кабеля должны быть надежно герметизированы от проникновения влаги.