Elektrický izolační materiál

Definice

Elektrický izolační materiál je definován jako látka, která omezuje průchod elektrického proudu. V těchto materiálech se elektrické náboje nehybou volně; místo toho nabízejí velmi odporovou cestu, což značně ztěžuje průchod elektrického proudu. Jedním z hlavních použití elektrických izolačních materiálů jsou vedení elektrické energie, kde jsou umístěny mezi věžemi a vodiči. Jejich roli zde představuje prevence úniku elektrického proudu z vodičů do země, což zajišťuje bezpečný a efektivní přenos elektrické energie.

Vlastnosti elektrických izolačních materiálů

Pro optimální výkon by měly elektrické izolační materiály mít následující klíčové vlastnosti:

• Vysoká mechanická pevnost: Materiál musí být dostatečně robustní, aby vydržel napětí a váhu vodičů, které podporuje. To zajišťuje konstrukční integritu elektrického systému a prevenci mechanických selhání, které by mohly vést k přerušení přenosu elektrické energie.

• Vysoká dielektrická pevnost: Vysoká dielektrická pevnost umožňuje materiálu snést vysoké elektrické napětí bez poruchy nebo vedení elektrického proudu, což chrání efektivitu izolace za různých elektrických stresových podmínek.

• Vysoký elektrický odpor: Aby se zabránilo unikání proudu z vodičů do země, by měl izolační materiál mít vysokou rezistivitu. To minimalizuje ztráty energie a snižuje riziko elektrických nehod.

• Neporézní a bez kontaminací: Porozita a kontaminace mohou poškodit izolační vlastnosti materiálu tím, že poskytují cesty pro proniknutí vlhkosti a vedení elektrického proudu. Neporézní a čistá struktura zajišťuje dlouhodobou spolehlivost a konzistentní výkon.

• Teplotní stabilita: Elektrické a chemické vlastnosti izolačního materiálu by měly být neovlivněny fluktuacemi teploty. To je klíčové pro udržení integrity izolace v různých provozních prostředích, od extrémně chladných po vysokoteplotní podmínky.

Typicky jsou elektrické izolátory vyráběny z propečeného skla nebo vysokokvalitního mokrého porcelánu. Porcelánové izolátory jsou často glazované hnědou barvou na expozovaných povrchách, i když se také používají varianty s krémovou glazurou v některých aplikacích.

Propečené nebo predimenzované sklo se stalo oblíbenou volbou pro výrobu vedenkových izolátorů. Povrchová vrstva propečených skleněných izolátorů je vysoké komprese, což jim umožňuje snést značné mechanické a teplotní stresy. Proces propečení zahrnuje ohřev skla nad jeho teplotu deformace a pak rychlé ochlazení povrchu vzduchem, což vytváří stav vnitřního napětí, který zvyšuje jeho pevnost a trvanlivost.

Výhody propečených skleněných izolátorů oproti porcelánovým izolátorům

• Větší odolnost proti probodnutí: Propečené skleněné izolátory nabízejí lepší odolnost proti elektrickému probodnutí, což snižuje pravděpodobnost selhání izolace za vysokého napětí.

• Zlepšená mechanická pevnost: S vyšší mechanickou pevností jsou tyto izolátory méně náchylné k poškození během dopravy a instalace, což minimalizuje náklady na údržbu a výpadek služeb.

• Vysoká odolnost proti teplotním šokům: Schopnost snést rychlé změny teploty snižuje poškození způsobené flashovery, což zlepšuje celkovou spolehlivost elektrického systému.

• Samoodhalující se režim selhání: V případě poškození způsobeného elektrickými nebo mechanickými příčinami se vnější část propečeného skleněného izolátoru roztrhne a spadne na zem. Avšak kapce a pin jsou dostatečně silné, aby podpořily vodič, což poskytuje jasný signál poškození a zajišťuje pokračující bezpečnost elektrické instalace.

• Dlouhá životnost: Propečené skleněné izolátory mají výrazně delší servisní životnost oproti porcelánovým izolátorům, což z nich dělá více ekonomickou volbu v dlouhodobém horizontu.

I když mají propečené skleněné izolátory mnoho výhod, mají jednu nevýhodu: vlhkost se na jejich povrchu snadněji kondenzuje. Nicméně, když jsou testovány na odolnost proti probodnutí ve vzduchu pomocí impulsních vln s prudkým frontem, jejich výkon je srovnatelný s porcelánovými izolátory.

Polymerové izolátory

Dalším typem elektrického izolačního materiálu jsou polymerové izolátory, které jsou složeny z kombinace skloviny a epoxidového polymeru, na rozdíl od porcelánu. Polymerové izolátory nabízejí několik významných výhod:

• Lehké: Jsou přibližně 70 % lehčí než jejich porcelánové protějšky, což je usnadňuje manipulaci, transport a instalaci, zejména v rozsáhlých elektrických projektech.

• Odolné proti probodnutí a vysoká mechanická pevnost: Polymerové izolátory jsou vysoko odolné proti elektrickému probodnutí a mají vynikající mechanickou pevnost, což zajišťuje spolehlivý výkon za různých provozních podmínek.

• Teplotní odolnost: Jejich vysoká teplotní odolnost snižuje poškození způsobené flashovery, což zvyšuje bezpečnost a životnost elektrického systému.

• Vynikající výkon v odolnosti proti radiové interferenci: Polymerové izolátory ukazují vynikající výkon v minimalizaci radiové interference, což je klíčové pro udržení integrity komunikačních systémů v blízkosti elektrických instalací.

Snížení koroze hardware: Vlastnosti materiálu pomáhají prevencí koroze spojeného hardware, což snižuje požadavky na údržbu a prodlužuje životnost elektrických komponent.

Lepší výkon v znečištěném ovzduší: Polymerové izolátory jsou vhodné pro použití v znečištěném prostředí, protože jsou méně ovlivněny kontaminanty, což zajišťuje konzistentní izolační výkon i v tvrdých podmínkách.