Električni izolacijski materijal

Definicija

Električni izolacijski materijal definira se kao tijelo koje ograničava protok struje kroz njega. U takvim materijalima, električni nabojevi se ne pokreću slobodno; umjesto toga, pružaju vrlo otpornu stazu, čime se čini izuzetno teško da električna struja prođe. Jedna od glavnih primjena električnih izolacijskih materijala je u nadzemnim prijenosnim vodovima, gdje se smještaju između toranjâ i vodilâ. Njihova uloga ovdje je sprečiti curenje električne struje iz vodilâ u zemlju, osiguravajući siguran i učinkovit prijenos električne energije.

Svojstva električnih izolacijskih materijala

Za optimalnu performansu, električni izolacijski materijali trebaju posjedovati sljedeća ključna svojstva:

• Visoka mehanička čvrstoća: Materijal mora biti dovoljno čvrst da može podnijeti napetost i težinu vodilâ koje podržava. To osigurava strukturnu cjelovitost električnog sustava i spriječava mehaničke propade koji bi mogli dovesti do prekida u prijenosu struje.

• Visoka dielektrička čvrstoća: Visoka dielektrička čvrstoća omogućuje materijalu da izdrži visoke električne napone bez raspadanja ili provođenja struje, štitići efikasnost izolacije pod različitim uslovima električnog stresa.

• Visoki električni otpor: Da bi se spriječilo curenje struje iz vodilâ u zemlju, izolacijski materijal treba pokazivati visoku rezistivnost. To smanjuje gubitke energije i smanjuje rizik od električnih nesreća.

• Neporozan i slobodan od impuriteta: Poroznost i impuriteti mogu kompromitirati izolacijska svojstva materijala tako što pružaju putove za unutarnje penetracije vlage i električnog provođenja. Neporozna i slobodna od impuriteta struktura osigurava dugoročnu pouzdanost i konzistentnu performansu.

• Termička stabilnost: Električka i kemija izolacijskog materijala trebaju ostati nepritrpitele na fluktuacije temperature. To je ključno za održavanje integriteta izolacije u različitim radnim okruženjima, od ekstremno hladnih do visokotemperaturnih uvjeta.

Obično su električni izolatori proizvedeni od pročvršćenog stakla ili visokokvalitetnog mokrog procesa porcelana. Porcelaini izolatori često su glazirani sa smeđom bojom na svojim izloženim površinama, iako se koriste i varijante sa bež glazurama u nekim primjenama.

Pročvršćeno ili predopterećeno staklo postalo je popularan izbor za izgradnju linijskih izolatora. Površinski sloj pročvršćenih staklenih izolatora nalazi se pod visokim kompresijskim naprezanjem, omogućujući im da izdrže značajne mehaničke i termičke stresove. Proces pročvršćivanja uključuje zagrijavanje stakla iznad njegove temperature naprezanja, a zatim brzo hlađenje njegove površine zrakom, što stvara stanje unutrašnjeg naprezanja koja povećavaju njegovu čvrstoću i trajnost.

Prednosti pročvršćenih staklenih izolatora u odnosu na porcelanske izolatore

• Veća probodna čvrstoća: Pročvršćeni stakleni izolatori nude superiornu otpornost na električni probod, smanjujući vjerojatnost propada izolacije pod visokim naponima.

• Poboljšana mehanička čvrstoća: S višom mehaničkom čvrstoćom, ovi izolatori su manje skloni lomljenju tijekom transporta i instalacije, smanjujući troškove održavanja i vremena nedostupnosti.

• Visoka otpornost na termički šok: Njihova sposobnost izdržavati brze promjene temperature smanjuje oštećenja uzrokovana iskrenom, poboljšavajući ukupnu pouzdanost električnog sustava.

• Samopokazivački način propada: U slučaju oštećenja zbog električnih ili mehaničkih uzroka, vanjski sloj pročvršćenog staklenog izolatora se razbije i pada na zemlju. Međutim, kapac i pin ostaju dovoljno čvrsti da podrže vodil, pružajući jasan indikator oštećenja i osiguravajući nastavak sigurnosti električne instalacije.

• Duži životni vijek: Pročvršćeni stakleni izolatori imaju značajno duži servisni vijek u usporedbi s porcelanskim izolatorima, čime postaju ekonomičniji izbor na dugoročno.

Iako pročvršćeni stakleni izolatori imaju mnoge prednosti, imaju jednu nedostatak: vlažnost se lakše kondenzira na njihovim površinama. Međutim, kada se testiraju za probodnu čvrstoću zrakom koristeći oštre frontale impulsne valove, njihova performansa je slična onoj porcelanskih izolatora.

Polimeri izolatori

Još jedan tip električnog izolacijskog materijala su polimeri izolatori, koji su sastavljeni od kombinacije staklastih vlakana i epoksidnih polimera, suprotno porcelanu. Polimeri izolatori nude nekoliko specifičnih prednosti:

• Lagan: Oni su otprilike 70% laganiji od svojih porcelanskih ekvivalenta, čime se olakšava njihovo rukovanje, transport i instalacija, posebno u velikim električnim projektima.

• Probodno - nepropusni i visoka mehanička čvrstoća: Polimeri izolatori su visoko otporni na električni probod i posjeduju odličnu mehaničku čvrstoću, osiguravajući pouzdanu performansu pod različitim radnim uvjetima.

• Termička otpornost: Njihova visoka termička otpornost smanjuje oštećenja uzrokovana iskrenom, poboljšavajući sigurnost i dugovečnost električnog sustava.

• Superioran radio interferencija napona performanse: Polimeri izolatori pokazuju odličnu performansu u smanjenju radio interferencije, što je ključno za održavanje integriteta komunikacijskih sustava u blizini električnih instalacija.

Smanjena korozija hardvera: Svojstva materijala pomažu u sprečavanju korozije povezanog hardvera, smanjujući potrebe za održavanjem i proširujući vijek trajanja električnih komponenti.

Bolja performansa u zagađenom atmosferi: Polimeri izolatori su dobro prilagođeni za korištenje u zagađenim okruženjima, jer su manje utjecani kontaminantima, osiguravajući konzistentnu izolacijsku performansu čak i u teškim uvjetima.