Електрически изолиращ материал

Определение

Електрически изолиращ материал се дефинира като вещества, което ограничава протичането на електричество през него. В тези материали електрическите заряди не се движат свободно; вместо това те предлагат високорезистивен път, правейки изключително трудно електрическия ток да премине. Едно от основните приложения на електрическите изолиращи материали е в надземните предавателни линии, където се поставят между кули и проводници. Тяхната роля тук е да предотвратят утичката на електрически ток от проводниците към земята, осигурявайки безопасна и ефективна предавка на електрическа енергия.

Свойства на електрическите изолиращи материали

За оптимална работа електрическите изолиращи материали трябва да притежават следните ключови свойства:

• Висока механична устойчивост: Материалът трябва да бъде достатъчно прочен, за да издържа напрежението и теглото на поддържаните проводници. Това гарантира конструктивната целост на електрическата система и предотвратява механични повреди, които могат да доведат до прекъсвания в предаването на енергия.

• Висока диелектрична устойчивост: Високата диелектрична устойчивост позволява на материала да издържа високи електрически напрежения без разпадане или провеждане на електричество, защитавайки ефективността на изолацията при различни електрически стресови условия.

• Висока електрическа съпротивителност: За да се предотврати утичката на ток от проводниците към земята, изолиращият материал трябва да показва висока съпротивителност. Това минимизира загубите на енергия и намалява риска от електрически инциденти.

• Непорест и без примеси: Порестостта и примесите могат да компрометират изолационните свойства на материала, предоставяйки пътища за навлизане на влага и електрическо провеждане. Непореста и без примеси структура осигурява дългосрочна надеждност и последователна работна способност.

• Термична стабилност: Електрическите и химическите свойства на изолиращия материал трябва да останат незасегнати от колебанията на температурата. Това е важно за поддържане на целостта на изолацията в различни условия на работа, от много студени до високотемпературни условия.

Обикновено електрическите изолатори се произвеждат от закалено стъкло или висококачествена влажен процес порцелан. Порцелановите изолатори често са облицовани с кафяв цвят на своите изложени повърхности, въпреки че варианти с кремава облицовка също се използват в някои приложения.

Закаленото или предварително напрегнато стъкло стана популярен избор за конструиране на линейни изолатори. Повърхностния слой на закалените стъклени изолатори е под високо компресиране, позволявайки им да издържат значителни механични и термични напрежения. Процесът на закалване включва нагряване на стъклото над неговата температура на напрежение, след което бързо охлаждане на повърхността му с въздух, което създава състояние на вътрешни напрежения, които увеличават неговата сила и издръжливост.

Преимущества на закалените стъклени изолатори спрямо порцелановите изолатори

• По-висока пробивна устойчивост: Закалените стъклени изолатори предлагат по-висока съпротивителност срещу електрически пробив, намалявайки вероятността за събиране на изолацията при високонапрежни условия.

• Подобренa механична устойчивост: С по-висока механична устойчивост, тези изолатори са по-малко склонни към повреждания при транспортиране и монтаж, минимизирайки разходите за поддръжка и времето на спиране.

• Висока устойчивост към термичен шок: Их способността да издържат бързи изменения на температурата намалява поврежданията, причинени от електрически пробиви, подобрявайки общата надеждност на електрическата система.

• Самоиндикация на повреждания: При повреждение от електрически или механични причини, външният слой на закалените стъклени изолатори се счупва и пада на земята. Но капакът и пинът остават достатъчно силни, за да поддържат проводника, предоставяйки ясна индикация за повреждение и осигурявайки продължаващата безопасност на електрическата инсталация.

• По-дълга служебна дължина: Закалените стъклени изолатори имат значително по-дълга служебна дължина в сравнение с порцелановите изолатори, правейки ги по-ефективни от гледна точка на разходите в дългосрочен план.

Макар че закалените стъклени изолатори имат много преимущества, те имат един недостатък: влагата се кондензира по-лесно на техните повърхности. Обаче, при тестове за пробивна устойчивост във въздуха с използване на импулси с остър фронт, техният перформанс е сравним с този на порцелановите изолатори.

Полимерни изолатори

Друг вид електрически изолиращ материал е полимерният изолатор, който е съставен от комбинация от стъклопласт и епоксиден полимер, в сравнение с порцелан. Полимерните изолатори предлагат няколко отлични преимущества:

• Лек: Те са приблизително 70% по-леки от своята порцеланова альтернатива, правейки ги по-лесни за обработване, транспортиране и инсталиране, особено в големи електрически проекти.

• Устойчив на пробив и с висока механична устойчивост: Полимерните изолатори са високо устойчиви на електрически пробив и притежават отлична механична устойчивост, осигурявайки надеждна работна способност при различни условия на работа.

• Термична устойчивост: Их високата термична устойчивост намалява поврежданията, причинени от пробиви, подобрявайки безопасността и продължителността на електрическата система.

• Подобрен перформанс на радиоинтерференционното напрежение: Полимерните изолатори показват отличен перформанс в минимизирането на радиоинтерференция, което е важно за поддържане на целостта на комуникационните системи в близост до електрически инсталации.

Намалена корозия на хардуера: Свойствата на материала помагат да се предотврати корозията на свързаните компоненти, намалявайки потребността от поддръжка и удължавайки продължителността на електрическите компоненти.

Подобрен перформанс в замърсена атмосфера: Полимерните изолатори са подходящи за използване в замърсени среди, тъй като са по-малко влияни от контаминанти, осигурявайки последователна изолационна работна способност дори при сурови условия.