حظائر وغمد من عازل البوليمر

ملخص

المظلات والغمد هو الجزء العازل الخارجي للعازل المركب. وتتمثل وظيفتها في جعل العازل المركب يتمتع بأداء عزل خارجي عالي بما فيه الكفاية ضد وميض الرطوبة وميض التلوث لحماية القضيب الأساسي من الجو الخارجي. تتعرض سترات الحظائر للجو الخارجي على مدار السنة، وتتحمل مختلف الظروف الجوية القاسية مثل الشمس والأمطار والحرارة الحارقة والبرد الشديد وغيرها، وتتحمل التلوث الطبيعي (الغبار المتطاير والملح والقلويات) والتلوث الصناعي المختلف. قد يتعرض لظروف قذرة ورطبة. عانى من الاجتثاث عن طريق التفريغ الشراري أو التفريغ الجزئي. عادةً ما يُطلب من الحظائر أن تتمتع بمقاومة ممتازة للتلوث، ومقاومة التتبع ومقاومة التآكل الكهربائي، فضلاً عن مقاومة الأوزون ودرجات الحرارة العالية والمنخفضة وتأثيرات الشيخوخة الجوية الأخرى. إن مقاومة التلوث الممتازة للعوازل المركبة ترجع بشكل أساسي إلى ما تحدده مادة غلاف السقيفة، وهي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بالشيخوخة طويلة المدى للعازل المركب.

شكل السقائف المركبة المعزولة ليس معقولاً مثل العوازل الخزفية والزجاجية. يحتوي العازل المركب على هيكل طويل ونحيل، وتوزيع المجال الكهربائي على طول السطح غير متساو للغاية. تكون شدة المجال هي الأعلى عند تقاطع غمد السقيفة والتجهيزات النهائية. تتناسب كثافة التيار السطحي للحظائر مع شدة المجال المحلي، وتعتمد أيضًا على مساحة السطح. كلما كان قطر الاسطوانة أصغر، كلما زادت كثافة التيار مما يسبب الانحناء المحلي. لن يتسبب القوس المحلي في تدهور الختم النهائي فحسب، بل سيؤثر أيضًا على الكارهة للماء لسطح السقيفة. في الوقت نفسه، من السهل التسبب في قصر دائرة تأين الزحف الجزئي بين المظلات المجاورة عن طريق الهواء ودائرة قصر القوس بين المظلات أثناء الخط، مما يقلل من مسافة الزحف ويسبب وميضًا غير معروف للعازل المركب . خاصة بعد عدة سنوات من التشغيل، من المرجح أن تحدث هذه الظاهرة عند فقدان الكارهة للماء جزئيًا أو كليًا. لذلك، فإن تصميمات السقيفة المختلفة لها تأثير مهم على مقاومة التلوث والأداء الكهربائي وعمر الخدمة للعوازل المركبة. يجب أن يأخذ هيكل السقائف الجيد الاعتبار الكامل لتنسيق المعلمات المختلفة، بحيث لا يقتصر فقط على مسافة التسلق المقابلة وأداء أفضل ضد القاذورات وأداء التنظيف الذاتي، ولكن يمكنه أيضًا تجنب إمكانية إنشاء جسر قوسي بين السقائف، حتى يتمكن من تسلق المسافة يمكن أن يكون.

الحد الأدنى للمسافة بين Shedss (C) ومعامل الزحف (C.F.)

عند تصميم المظلات، فإن الحد الأدنى للمسافة بين المظلات (C) ومعامل الزحف (C.F.) هما معلمتان مهمتان للغاية.

يشير الحد الأدنى للمسافة بين المظلات (C) إلى طول الخط العمودي من أدنى نقطة لحافة التنقيط للمظلات العلوية إلى سطح المظلات التالية للمظلات الكبيرة المجاورة ذات قطر المظلات نفسه، كما هو موضح في الشكل 1.

عامل الزحف (C.F.) هو معلمة التصميم لحجم العازل الكلي، والذي يشير إلى نسبة مسافة الزحف الإجمالية للعازل إلى أقصر مسافة على طول تفريغ الهواء بين قطبي العازل. قدم معيار صناعة الطاقة DW/T864-2004 توصيات واضحة لشكل المظلات: الحد الأدنى للمسافة بين المظلات (C)، يجب ألا تقل قيمة c الموصى بها للمظلات الكبيرة والصغيرة عن 70mrn؛ بالنسبة للسقائف ذات القطر المتساوي، يجب ألا تقل قيمة c الموصى بها عن 40 مم.

أما بالنسبة لمعامل الزحف (C.F.) لمستويات التلوث I وIl، فإن C.F. موصى به. لا ينبغي أن يكون F أكبر من 3.2. بالنسبة لمستويات التلوث Ⅲ وⅣ، يوصى باستخدام C.F. لا ينبغي أن يكون أكبر من 3.5.

حظائر الهوائية

الآن قامت بعض الشركات المصنعة ومؤسسات البحث العلمي بتحسين تصميم الحظائر بناءً على ما سبق. ويبين الشكل 2 تصميمًا محسنًا للسقائف الديناميكية الهوائية. يعتمد هذا التصميم الهيكلي تصميم حظائر كبيرة وصغيرة، والذي لا يمكنه فقط تحسين خصائص العزل الخارجي وزيادة جهد تحمل التلوث، ولكن أيضًا يعزز قدرة التنظيف الذاتي للعازل المركب في الهواء. المعلمات التقنية الرئيسية لتصميم الحظائر هي كما يلي: ­

• تباعد المظلات/امتداد المظلات (H/L) أكبر من أو يساوي 1؛
• أنحف جزء من حافة المظلات أكبر من أو يساوي 4 مم؛ ­
• الجزء الأكثر سمكًا من قاعدة المظلات أقل من أو يساوي 12 مم؛
• سمك الغلاف أكبر من أو يساوي 5 مم؛
• تباعد الحظائر هو 75-100 ملم؛

(2) يلقي غمد المواد

يتكون غلاف السقيفة العازلة المركبة من مادة مطاط السيليكون كمصفوفة، مما يضيف عوامل اقتران ومثبطات اللهب وعوامل تقوية وعوامل مضادة للشيخوخة ومواد حشو أخرى من خلال الفلكنة بدرجة حرارة عالية. في الوقت الحاضر، يتم تصنيع مادة غمد المظلات من العوازل المركبة المنتجة في الصين بشكل أساسي من مطاط سيليكون فينيل الميثيل كمصفوفة. تتميز المادة المركبة بالخصائص التالية:

• أداء كيميائي مستقر.
• مقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية والمنخفضة؛
• مقاومة الشيخوخة في الغلاف الجوي.
• مقاومة الشيخوخة الأوزون.
• تؤدي إضافة عوامل التعزيز ومثبطات اللهب والحشوات الأخرى إلى تحسين الخواص الميكانيكية لمادة مطاط السيليكون ومقاومتها للتتبع والتآكل الكهربائي بشكل كبير.
• سيشكل الماء حالة من قطرات الماء المنفصلة أو قطرات على سطح المواد العضوية ذات طاقة سطحية منخفضة جدًا، وبالتالي فإن مادة مطاط السيليكون تتمتع بطارد جيد للماء

أهم خصائص العوازل المركبة هي طارد الماء وخصائص الهجرة الكارهة للماء، والتي تحدد مقاومة التلوث الممتازة للعوازل المركبة وهي عامل رئيسي لكي تكون العوازل المركبة مناسبة للعزل الخارجي في المناطق الملوثة.

ومع ذلك، فإن المسافة بين جزيئات مطاط السيليكون كبيرة، والقوة بين الجزيئات ضعيفة، مما يؤدي إلى انخفاض القوة الميكانيكية لمطاط السيليكون نفسه، وهو أقل من المطاط العام؛ وفي الوقت نفسه، صلابته ومقاومته للتآكل ضعيفة. ; مقاومة تتبع التسرب، ومقاومة أضرار التآكل الكهربائي ليست عالية. يمكن تحسين نقاط الضعف هذه عن طريق إضافة مواد مالئة مثل عوامل التعزيز ومثبطات اللهب إلى مطاط السيليكون. بشكل عام، يحتوي مطاط السيليكون للعوازل المركبة بشكل أساسي على المكونات التالية:

• ميثيل فينيل مطاط السيليكون 010-2 نوع)
• عامل تقوية (رقم 2 سيليكا مدخنة)
• مثبطات اللهب (مسحوق هيدروكسيد الألومنيوم فائق النعومة)
• تلوين (أكسيد الحديد الأحمر أو صبغة الكربون الأسود)
• إضافات كيميائية
• عامل الفلكنة

يمكن لعامل التسليح تحسين القوة الميكانيكية لمطاط السيليكون، والتأثير الأفضل هو السيليكا المدخنة، وهي عبارة عن SiO2 صغير جدًا مسامي. إضافة كمية مناسبة من السيليكا المدخنة يمكن أن تجعل قوة الشد تصل إلى 3-6MPa، وقوة التمزيق تصل إلى 5-15kN/m.

يمكن استخدام إضافة ثلاثي هيدرات الألومينا (A1203·3H2O ويسمى أيضًا هيدروكسيد الألومنيوم) كمثبط للهب، مما يؤدي إلى تحسين مقاومة التتبع والتآكل الكهربائي بشكل كبير. آلية عملها هي أنه عندما يحترق القوس، تزيد درجة حرارة السطح المحلي للمادة بشكل ملحوظ. عندما يتم تسخين ثلاثي هيدرات الألومينا إلى حوالي 220 درجة مئوية، فسوف يتحلل بسرعة الماء البلوري ويمتص كمية كبيرة من الحرارة، وبالتالي يقلل من درجة حرارة سطح المادة. معادلة التفاعل هي :

تحت تحفيز Al2O3، يمكن توليد الماء المتحلل الناتج عن التبلور أثناء تحلل المواد العضوية بدرجة حرارة عالية. يتفاعل الكربون الحر لإنتاج ثاني أكسيد الكربون الغازي، لمنع تكوين قنوات الكربنة الموصلة. وفي الوقت نفسه، فإن إضافة بعض أكاسيد المعادن أثناء إضافة ثلاثي هيدرات الألومينا سيكون له نفس التأثير، مما سيحسن بشكل كبير مقاومة التتبع والتآكل الكهربائي لمطاط السيليكون.

يمكن أن تؤدي إضافة مواد مالئة إلى تحسين خصائص معينة لمطاط السيليكون، مع تقليل تكلفة العوازل المركبة أيضًا. ومع ذلك، فإن إضافة الحشوات لها تأثير على أداء مطاط السيليكون نفسه. يمكن لعامل التسليح تحسين القوة الميكانيكية لمطاط السيليكون، ولكنه سيقلل من المقاومة وجهد انهيار تردد الطاقة لمنتجات مطاط السيليكون، ويزيد من ثابت العزل الكهربائي النسبي وفقدان تردد الطاقة العازلة؛ على الرغم من أن مثبطات اللهب يمكن أن تحسن مقاومة تتبع المنتجات وأداء فقدان التآكل الكهربائي، إلا أنها ستضعف أداء طارد الماء لمواد مطاط السيليكون.

لذلك، نظرًا للتركيبات المختلفة لمواد مطاط السيليكون التي تنتجها الشركات المصنعة المختلفة، فإن الكارهة للماء لنفس العوازل المركبة من مطاط السيليكون مختلفة تمامًا أيضًا. وفقًا لممارسات الإنتاج طويلة المدى، والنظر الشامل في مقاومة التمزق، ومقاومة القوس، وصد الماء، ومقاومة الشيخوخة لمواد غلاف السقيفة، يجب التحكم في تعبئة المواد الخام المختلفة في الصيغة.

• يجب أن يكون محتوى مطاط السيليكون النقي أكبر من 40%؛
• يجب أن يكون محتوى مسحوق هيدروكسيد الألومنيوم المملوء أقل من 40%.

في الوقت نفسه، بعد ترسيب مادة مطاط السيليكون وتغطية طبقة الأوساخ، سيبدو سطح طبقة الأوساخ أيضًا كارهًا للماء. لن يشكل الماء طبقة مائية مستمرة على سطح طبقة الأوساخ، بل سيتكثف في قطرات ماء منفصلة، قطرات ماء أكبر. الانزلاق من السطح تحت تأثير الجاذبية، هذه هي خصائص الهجرة الفريدة المقاومة للماء لمواد مطاط السيليكون.

بسبب الخاصيتين الممتازتين لمادة مطاط السيليكون على وجه التحديد، ليس من السهل أن تكون طبقة الأوساخ رطبة في بيئة رطبة، ويمكن إذابة جزء صغير فقط من الملح، ولا يمكن إذابة معظم الأوساخ في أيونات موصلة. . وهذا يحد بشكل فعال من تسرب التيار على سطح طبقة التلوث، ومن الصعب تشكيل قوس محلي، وليس من السهل أن يحدث على طول وميض التلوث. ولذلك، فإن العازل المركب يظهر مقاومة ممتازة للتلوث في البيئة القذرة والرطبة.