絶縁材料

定義

電気絶縁材料とは、電流の流れを制限する物質のことです。このような材料では、電荷は自由に移動せず、非常に抵抗性の高い経路を提供することで、電流が通過するのが非常に困難になります。電気絶縁材料の主要な用途の一つは、送電線においてタワーと導体の間に配置されるものです。ここでの役割は、導体から地面への電流の漏洩を防ぎ、電力の安全かつ効率的な送電を確保することです。

電気絶縁材料の特性

最適な性能を発揮するためには、電気絶縁材料は以下の重要な特性を持つべきです：

• 高機械強度：材料は、支持する導体の張力と重量に耐えられるほど丈夫でなければなりません。これにより、電気システムの構造的整合性が確保され、電力送電の中断につながる機械的な故障が防止されます。

• 高誘電強度：高誘電強度を持つことで、材料は高電圧に耐えながら電流を通さず、さまざまな電気ストレス条件下でも絶縁の有効性が維持されます。

• 高電気抵抗：導体から地面への漏洩電流を防ぐために、絶縁材料は高抵抗性を持つべきです。これによりエネルギー損失が最小化され、電気事故のリスクも低減されます。

• 非多孔性かつ不純物フリー：多孔性や不純物は、水分の侵入や電気伝導の経路を提供し、絶縁材料の特性を損なう可能性があります。非多孔性かつ不純物フリーの構造は、長期的な信頼性と一貫した性能を確保します。

• 熱安定性：絶縁材料の電気的および化学的特性は、温度変動によって影響を受けないことが重要です。これは、極端に寒い環境から高温条件まで、さまざまな動作環境下で絶縁の整合性を維持するために必要です。

一般的に、電気絶縁体は強化ガラスまたは高品質の湿式製法ポーセリンで製造されます。ポーセリン絶縁体は、露出面に茶色の釉薬が施されることが多いですが、クリーム色の釉薬を使用する場合もあります。

強化またはプレストレスガラスは、ライン絶縁体の構築に人気のある選択肢となっています。強化ガラス絶縁体の表面層は高圧縮状態であり、大きな機械的および熱的ストレスに耐えることができます。強化工序では、ガラスを歪み温度以上に加熱し、その後空気で表面を急速に冷却することで、内部応力を生じさせ、強度と耐久性を向上させます。

強化ガラス絶縁体のポーセリン絶縁体に対する利点

• 高い穿刺強度：強化ガラス絶縁体は、高電圧条件下での絶縁故障の可能性を低減する優れた電気穿刺抵抗性を持っています。

• 増強された機械強度：高い機械強度を持つこれらの絶縁体は、輸送や設置中に破損する可能性が低く、メンテナンスコストとダウンタイムを最小限に抑えます。

• 高い熱ショック抵抗性：急激な温度変化に耐える能力により、パワーフラッシュオーバーによる損傷が減少し、電気システム全体の信頼性が向上します。

• 自己表示型の故障モード：電気的または機械的な原因による損傷が生じた場合、強化ガラス絶縁体の外側のシェッドが割れて落下しますが、キャップとピンは十分に強く、導体を支えることができます。これにより、損傷が明確に示され、電気設置の継続的な安全性が確保されます。

• 長寿命：強化ガラス絶縁体はポーセリン絶縁体と比較して大幅に長い耐用年数を持ち、長期的にはコスト効果が高い選択肢となります。

強化ガラス絶縁体には多くの利点がありますが、一つの欠点として、その表面にはより容易に湿気が凝結する傾向があります。しかし、急峻波形のインパルス波を使用して空気中での穿刺強度を試験すると、その性能はポーセリン絶縁体と同等です。

ポリマー絶縁体

別の種類の電気絶縁材料として、ポリマー絶縁体があります。これはポーセリンではなく、ガラス繊維とエポキシポリマーの組み合わせで構成されています。ポリマー絶縁体はいくつかの特徴的な利点を持っています：

• 軽量：ポーセリン製品と比べて約70%軽いため、取り扱いや輸送、設置が容易になり、特に大規模な電気プロジェクトにおいて有用です。

• 穿刺防止性と高機械強度：ポリマー絶縁体は電気穿刺に対して非常に耐性があり、優れた機械強度を持っています。これにより、さまざまな動作条件下でも信頼性の高い性能が確保されます。

• 熱抵抗性：高い熱抵抗性により、フラッシュオーバーによる損傷が減少し、電気システムの安全性と長寿命が向上します。

• 優れた無線干渉電圧性能：ポリマー絶縁体は無線干渉を最小限に抑える優れた性能を持ち、電気設備周辺の通信システムの整合性を維持するために重要です。

ハードウェア腐食の減少：材料の特性により、関連ハードウェアの腐食が防げ、メンテナンス要件が減少し、電気部品の寿命が延びます。

汚染大気中の良好な性能：ポリマー絶縁体は汚染環境に適しており、汚染物質の影響を受けにくく、厳しい条件下でも一貫した絶縁性能を維持できます。