Электрический изоляционный материал

Определение

Электрический изоляционный материал определяется как вещество, которое ограничивает прохождение электричества через него. В таких материалах электрические заряды не движутся свободно; вместо этого они создают высокоомный путь, что делает крайне затруднительным прохождение электрического тока. Одно из основных применений электрических изоляционных материалов — в воздушных линиях электропередач, где их размещают между опорами и проводниками. Их роль здесь заключается в предотвращении утечки электрического тока от проводников к земле, обеспечивая безопасную и эффективную передачу электроэнергии.

Свойства электрических изоляционных материалов

Для оптимальной работы электрические изоляционные материалы должны обладать следующими ключевыми свойствами:

• Высокая механическая прочность: Материал должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать натяжение и вес поддерживаемых проводников. Это обеспечивает структурную целостность электрической системы и предотвращает механические отказы, которые могут привести к нарушениям в передаче электроэнергии.

• Высокая диэлектрическая прочность: Высокая диэлектрическая прочность позволяет материалу выдерживать высокие электрические напряжения без пробоя или проводимости, обеспечивая эффективность изоляции при различных условиях электрического напряжения.

• Высокое электрическое сопротивление: Для предотвращения утечки тока от проводников к земле изоляционный материал должен обладать высокой удельной электрической сопротивляемостью. Это минимизирует потери энергии и снижает риск электрических аварий.

• Непористость и отсутствие примесей: Пористость и примеси могут нарушить изоляционные свойства материала, создавая пути для проникновения влаги и электрической проводимости. Непористая и свободная от примесей структура обеспечивает долгосрочную надежность и стабильную работу.

• Термическая стабильность: Электрические и химические свойства изоляционного материала должны оставаться неизменными при колебаниях температуры. Это важно для поддержания целостности изоляции в различных условиях эксплуатации, от очень низких до высоких температур.

Обычно электрические изоляторы изготавливаются из закаленного стекла или высококачественного фарфора, полученного мокрым способом. Фарфоровые изоляторы часто покрываются коричневой глазурью на открытых поверхностях, хотя также используются варианты с кремовой глазурью для некоторых применений.

Закаленное или предварительно напряженное стекло стало популярным выбором для изготовления линейных изоляторов. Поверхностный слой закаленных стеклянных изоляторов находится под высоким сжатием, что позволяет им выдерживать значительные механические и термические нагрузки. Процесс закаливания включает нагрев стекла выше его температуры деформации, а затем быстрое охлаждение поверхности воздухом, что создает состояние внутреннего напряжения, повышающее его прочность и долговечность.

Преимущества закаленных стеклянных изоляторов по сравнению с фарфоровыми изоляторами

• Большая прочность на прокол: Закаленные стеклянные изоляторы обеспечивают повышенную устойчивость к электрическому проколу, снижая вероятность отказа изоляции при высоких напряжениях.

• Улучшенная механическая прочность: Благодаря более высокой механической прочности эти изоляторы менее склонны к повреждениям при транспортировке и установке, что снижает затраты на обслуживание и простои.

• Высокая термическая ударопрочность: Способность выдерживать резкие изменения температуры снижает повреждения, вызванные перегрузками, улучшая общую надежность электрической системы.

• Самоиндикация режима отказа: В случае повреждения по электрическим или механическим причинам внешняя часть закаленного стеклянного изолятора разрушается и падает на землю. Однако шляпка и шпилька остаются достаточно прочными, чтобы поддерживать проводник, предоставляя явное указание на повреждение и обеспечивая продолжение безопасной работы электрической установки.

• Более длительный срок службы: Закаленные стеклянные изоляторы имеют значительно более длительный срок службы по сравнению с фарфоровыми изоляторами, что делает их более экономически выгодным выбором в долгосрочной перспективе.

Хотя у закаленных стеклянных изоляторов есть много преимуществ, у них есть один недостаток: на их поверхности конденсируется влага. Однако при испытаниях на прочность прокола в воздухе с использованием импульсов с крутым фронтом их производительность сопоставима с производительностью фарфоровых изоляторов.

Полимерные изоляторы

Еще одним типом электрического изоляционного материала являются полимерные изоляторы, состоящие из комбинации стекловолокна и эпоксидного полимера, в отличие от фарфора. Полимерные изоляторы предлагают несколько уникальных преимуществ:

• Легкость: Они примерно на 70% легче своих фарфоровых аналогов, что делает их легче в обращении, транспортировке и установке, особенно в крупномасштабных электрических проектах.

• Устойчивость к проколу и высокая механическая прочность: Полимерные изоляторы обладают высокой устойчивостью к электрическому проколу и отличной механической прочностью, обеспечивая надежную работу в различных условиях эксплуатации.

• Термическая устойчивость: Их высокая термическая устойчивость снижает повреждения, вызванные перегрузками, повышая безопасность и долговечность электрической системы.

• Превосходная производительность по радиопомехам: Полимерные изоляторы показывают отличные результаты по минимизации радиопомех, что критически важно для поддержания целостности систем связи вблизи электрических установок.

Снижение коррозии оборудования: Свойства материала помогают предотвратить коррозию связанного оборудования, снижая потребность в обслуживании и продлевая срок службы электрических компонентов.

Лучшая производительность в загрязненной атмосфере: Полимерные изоляторы хорошо подходят для использования в загрязненных средах, так как они меньше подвержены воздействию загрязнителей, обеспечивая стабильную изоляционную производительность даже в суровых условиях.