Električni izolacioni materijal

Definicija

Električni izolacioni materijal definiše se kao materijal koji ograničava tok struje kroz sebe. U ovim materijalima, električni naboji se ne kreću slobodno; umesto toga, oni pružaju veoma otpornu putanju, čime se čini ekstremno teško da električna struja prođe. Jedna od primarnih primena električnih izolacionih materijala je u nadzemnim prenosnim linijama, gde se stave između torana i vodilaca. Njihova uloga ovdje je sprečiti curenje električne struje sa vodilaca na tlo, osiguravajući siguran i efikasan prenos električne energije.

Svojstva električnih izolacionih materijala

Za optimalnu performansu, električni izolacioni materijali bi trebalo da poseduju sledeća ključna svojstva:

• Visoka mehanička čvrstoća: Materijal mora biti dovoljno čvrst da može da podnese napetost i težinu vodilaca koje podržava. To osigurava strukturnu integritet električnog sistema i sprečava mehaničke greške koje bi mogle dovesti do prekida u prenosu struje.

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

• Visok električni otpor: Da bi se sprečilo curenje struje sa vodilaca na tlo, izolacioni materijal bi trebao da pokazuje visoku rezistivnost. To minimizira gubitke energije i smanjuje rizik od električnih nesreća.

• Neporozan i slobodan od nečistoća: Poroznost i nečistoće mogu kompromitovati izolaciona svojstva materijala tako što pružaju putanju za unutrašnje vlago i električno provođenje. Neporoza i slobodna od nečistoća struktura osigurava dugoročnu pouzdanost i konstantnu performansu.

• Termalna stabilnost: Električka i hemijska svojstva izolacionog materijala bi trebalo da ostaju nepromenjena pod uticajem fluktuacija temperature. Ovo je ključno za održavanje integriteta izolacije u različitim radnim okruženjima, od ekstremno hladnih do visokotemperaturnih uslova.

Obično, električni izolatori se proizvode od ojačanog stakla ili visokokvalitetnog porcelana proizvedenog mokrim postupkom. Porcelanski izolatori često su obloženi smeđom bojom na njihovim izloženim površinama, iako se u nekim aplikacijama koriste i varijante sa bež bojom.

Ojačano ili pretensionirano staklo postalo je popularan izbor za izgradnju linijskih izolatora. Površinski sloj ojačanih staklenih izolatora nalazi se pod visokim kompresivnim naprezanjem, omogućavajući im da izdržavaju značajne mehaničke i termalne stresove. Proces ojačavanja uključuje zagrevanje stakla iznad njegove temperature naprezanja, a zatim brzo hlađenje njegove površine vazduhom, što stvara stanje unutrašnjeg naprezanja koje povećava njegovu čvrstoću i izdržljivost.

Prednosti ojačanih staklenih izolatora u odnosu na porcelanske izolatore

• Veća probodna čvrstoća: Ojačani stakleni izolatori nude superiornu otpornost na električno probodanje, smanjujući verovatnoću propadanja izolacije pod uslovima visokih napona.

• Povećana mehanička čvrstoća: Sa većom mehaničkom čvrstoćom, ovi izolatori su manje podložni slomu tokom transporta i instalacije, minimizirajući troškove održavanja i vreme nedostupnosti.

• Visoka otpornost na termalni šok: Njihova sposobnost da izdrži brze promene temperature smanjuje oštećenje uzrokovano prekidima struje, poboljšavajući ukupnu pouzdanost električnog sistema.

• Samoodgovarajući modus oštećenja: U slučaju oštećenja zbog električnih ili mehaničkih uzroka, vanjski sloj ojačanog staklenog izolatora se slomi i padne na tlo. Međutim, kap i pin ostaju dovoljno čvrsti da podrže vodilac, pružajući jasan indikator oštećenja i osiguravajući dalju sigurnost električne instalacije.

• Duži životni vek: Ojačani stakleni izolatori imaju znatno duži servisni vek u odnosu na porcelanske izolatore, čime predstavljaju ekonomičniju opciju na duži rok.

Iako ojačani stakleni izolatori imaju mnoge prednosti, imaju jednu mane: vlaga se lakše kondenzira na njihovim površinama. Međutim, kada se testiraju za probodnu čvrstoću u vazduhu koristeći talasi sa strmom frontom, njihova performansa je slična performansi porcelanskih izolatora.

Polimeri izolatori

Još jedan tip električnog izolacionog materijala su polimeri izolatori, koji su sastavljeni od kombinacije fiberglasa i epoksidnog polimera, suprotno porcelanu. Polimeri izolatori nude nekoliko odličnih prednosti:

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

• Probodnozashtićeni i visoka mehanička čvrstoća: Polimeri izolatori su visoko otporni na električno probodanje i posjeduju izuzetnu mehaničku čvrstoću, osiguravajući pouzdanu performansu pod različitim radnim uslovima.

• Termalna otpornost: Njihova visoka termalna otpornost smanjuje oštećenje uzrokovano prekidima struje, poboljšavajući sigurnost i dugovečnost električnog sistema.

• Superiorne performanse u pogledu radio interferencije: Polimeri izolatori pokazuju izuzetne performanse u smanjivanju radio interferencije, što je ključno za održavanje integriteta komunikacionih sistema u blizini električnih instalacija.

Smanjena korozija hardvera: Svojstva materijala pomazuju u sprečavanju korozije povezanog hardvera, smanjujući potrebu za održavanjem i produžujući životni vek električnih komponenti.

Bolja performansa u zagađenom atmosferi: Polimeri izolatori su dobro prilagođeni korišćenju u zagađenim okruženjima, jer su manje podložni kontaminantima, osiguravajući konstantnu performansu izolacije čak i u teškim uslovima.