Ізоляція електричного кабелю повинна мати достатню електричну міцність, яка повністю виключає ймовірність електричного пробою при напрузі, на яке розрахований даний кабель. Для того щоб виготовити ізоляцію жил кабелю між собою, а також для недопущення зіткнення жив з металевою зовнішньою оболонкою, як правило, використовують паперову, пластмасову або ж гумову ізоляцію.
Паперова просочена ізоляція визначається якісними електричними характеристиками, великим терміном служби. Такий ізоляційний шар в стані витримати високу температуру при відносно невеликій ціні. У зв'язку з цим такий тип ізоляції використовується досить часто. Однак у паперовій ізоляції є і кілька негативних якостей. Наприклад, до недоліків необхідно віднести гігроскопічність. Через неї кабель повинен бути виготовлений таким чином, щоб всі оболонки і муфти були ретельно загерметизовані.
Як правило, паперовий шар ізоляції в кабелях виробляють з багатошарового паперу збільшеної міцності. Такий папір роблять на базі сульфатної целюлози марки КМП-120. Дана ізоляція найбільше підійде для силового кабелю, який розрахований на напругу до 35 кВ.
Цілком припустимо, що ізоляція може бути зроблена з двошарового паперу марок К-080, К-120, К-170 або ж багатошарового паперу КМ-12, КМ-140, КМ-170. При цьому товщина шару паперу становить 80, 120, 140 і 170 мкм.
Жили в процесі виготовлення такого ізоляційного шару обмотують паперовими непросочених стрічками. Найчастіше можна зустріти обмотку з зазорів. За допомогою такого ходу можна в певних межах згинати кабель без ймовірності того, що він зламається або паперова ізоляція буде пошкоджена. Для того щоб електротехнічні характеристики кабелю залишилися на колишньому рівні, необхідно, щоб зазори між витками сусідніх стрічок, які перебувають зверху по вертикалі, повністю не збігалися.
Однак в тому випадку, якщо необхідно накласти велику кількість стрічок, то не вийде уникнути збігів зазорів. Для цього існують спеціальні норми, які визначають кількість таких збігів. Якщо кабель призначений для напруги до 6 кВ, то збігів може бути не більше 3, для кабелю, розрахованого на 10 кВ, - не більше 4; для кабелю 35 кВ - не більш як 6.
Шар ізоляції дуже щільно прилягає до струмопровідної жили. На ньому не повинно бути зморшок або складок. Якщо вони будуть спостерігатися в структурі кабелю, то це призведе до виникнення пустот або ж повітряних включень, які в значній мірі знижують надійність роботи кабелю.
Товщина ізоляційного шару знаходиться в прямій залежності від номінальної напруги, а також від перетину жил. Цей показник прописаний у відповідних ГОСТах. Для того щоб зробити електричну міцність кабелю якомога вище, на поясний ізоляцію кабелю, розрахованого на напругу 6 і 10 кВ, а також на жили і поверх ізоляції укладають екран, виготовлений з електропровідного паперу.
Жили, забезпечені ізоляційним шаром, щільно скручують, виробляють заповнення проміжків між ними за допомогою ізоляційних матеріалів до тих пір, поки кабель не придбає круглу форму.
Потім на скорочення жили додатково накладають поясний ізоляцію, яка також виконується за допомогою паперових стрічок необхідної товщини.
Після того як паперова ізоляція намотана на жили, її слід ретельно просушити, після чого виробляють просочування маслоканіфольнимі складами: МП-1, якщо кабель призначений для напруги від 1 до 10 кВ і МП-2 - 20-35 кВ. За допомогою просочування відбувається додаткове збільшення електричної міцності ізоляційного шару.
Даний вид ізоляції застосовується в силових кабелях. Її зазвичай виробляють з поліетилену або з полівінілхлориду.
Такий вид ізоляції здатний зберігати всі свої основні властивості у великому діапазоні температур. Пластмасова ізоляція здатна добре чинити опір негативному впливу кислот, лугів, вологого середовища. Вона має високі електроізоляційні властивості. Особливо це відноситься до поліетилену. Залежно від технології виготовлення поліетилен буває високої і низької щільності. Поліетилен високої щільності володіє великою температурою плавлення і механічною міцністю.
Необхідно відзначити, що поліетилен низької щільності починає плавитися при 105 ° С, тоді як поліетилен високої щільності розплавляється при 140 ° С.
Найчастіше в поліетилен вводять додаткові речовини, наприклад органічні перекису, після чого виробляють вулканізацію даного матеріалу.
Обидва ці процесу дозволяють в значній мірі збільшити температуру плавлення матеріалу і зробити його більш стійким до розтріскування. Поліетилен, що пройшов через вулканізацію, починає незначно деформуватися тільки при температурі 150 ° С.
Для того щоб отримати самозатухаючий поліетилен, в нього також вносять додаткові добавки. Наприклад, для електропровідних екранів кабелів з поліетиленовою ізоляцією вносять поліізобутилен, ацетиленові сажу або ж стеаринову кислоту.
Які переваги поливинилхлоридного ізоляційного шару?
Полівінілхлорид є твердий продукт полімеризації. Він не поширює вогонь. Для того щоб збільшити рівень морозостійкості і еластичності ПВХ, в його склад вносять спеціальні пластифікатори, наприклад каолін, тальк, карбонат кальцію. Для того щоб домогтися кольорового ПВХ, в нього вносять фарбувальні пігменти.
Негативною стороною використання ПВХ є те, що він починає швидко старіти, перебуваючи під впливом високої температури, сонячного світла, а також за рахунок того, що з плином часу в його складі поступово руйнується пластифікатор. Через це знижується рівень його еластичності і морозостійкості.
Гумова ізоляція являє собою суміш натурального або синтетичного каучуку з наповнювачем, размягчителей, прискорювачем вулканізації, протівостарітелем, барвником і деякими іншими речовинами.
Для виготовлення ізоляційного шару кабелів використовують гуму РТІ-1, в складі якої знаходиться 35% каучуку.
Позитивні якості гумової ізоляції полягають в тому, що даний матеріал дуже добре гнеться і практично не вбирає в себе воду. Однак є і негативні сторони: по-перше, гумова ізоляція має велику вартість у порівнянні з іншими різновидами. Крім того, робоча температура жили повинна бути не надто високою - не більше 65 ° С.
Така температура значно нижче, ніж у інших видів ізоляції. Тому допустиме навантаження на електричний кабель буде не дуже високою.
Слід також зазначити, що з плином часу ізоляційний шар, виготовлений з гуми, починає втрачати свою еластичність і змінює інші фізико-технічні характеристики. Руйнується гума через різних зовнішніх і внутрішніх факторів, так як цей процес найчастіше є наслідком окисного процесу, який відбувається між каучуком і повітрям.
Для того щоб процес старіння гуми йшов якомога повільніше, а також для захисту матеріалу від впливу світла, вологи та інших хімічних сполук і механічних впливів, кабелі мають додаткові оболонки.
Найкраще, якщо оболонка для ізоляційного шару, виконаного з гуми, виготовлена з металу, наприклад, зі свинцю або алюмінію. Якщо у кабелю виготовлена невлагоемкой ізоляція, то вони не будуть мати потребу в спорудженні додаткової оболонки.
У зв'язку з цим їх, як правило, випускають в пластмасовій або гумовій оболонці. Товщина оболонки в цьому випадку знаходиться в прямій залежності від матеріалу, з якого її виготовляють, а також від діаметра кабелю і конкретних умов, в яких він буде знаходитися.