วัสดุฉนวนไฟฟ้า

บทนิยาม

วัสดุฉนวนไฟฟ้าถูกกำหนดให้เป็นสารที่จำกัดการไหลของไฟฟ้าผ่านมัน ในวัสดุเหล่านี้ประจุไฟฟ้าไม่เคลื่อนที่อย่างอิสระ; แทนที่จะเป็นเช่นนั้น พวกมันนำเสนอทางเดินที่มีความต้านทานสูง ทำให้ยากมากสำหรับกระแสไฟฟ้าที่จะผ่าน หนึ่งในแอปพลิเคชันหลักของวัสดุฉนวนไฟฟ้าคือสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะ โดยวางระหว่างเสาและสายนำ บทบาทของพวกมันที่นี่คือป้องกันการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าจากสายนำสู่พื้น รับประกันการส่งผ่านพลังงานไฟฟ้าอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ

สมบัติของวัสดุฉนวนไฟฟ้า

เพื่อประสิทธิภาพที่ดีที่สุด วัสดุฉนวนไฟฟ้าควรมีสมบัติดังต่อไปนี้:

• ความแข็งแรงทางกลสูง: วัสดุต้องมีความทนทานเพียงพอที่จะรับแรงดึงและความหนักของสายนำที่รองรับ ซึ่งรับประกันความสมบูรณ์ทางโครงสร้างของระบบไฟฟ้าและป้องกันความล้มเหลวทางกลที่อาจนำไปสู่การหยุดชะงักในการส่งผ่านพลังงาน

• ความแข็งแรงด้านไดเอเล็กทริกสูง: ความแข็งแรงด้านไดเอเล็กทริกสูงช่วยให้วัสดุสามารถทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าสูงโดยไม่แตกหรือนำไฟฟ้า ปกป้องประสิทธิภาพของการฉนวนภายใต้สภาพความเครียดทางไฟฟ้าต่างๆ

• ความต้านทานไฟฟ้าสูง: เพื่อป้องกันการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าจากสายนำสู่พื้น วัสดุฉนวนควรแสดงความต้านทานสูง ซึ่งลดการสูญเสียพลังงานและลดความเสี่ยงของอุบัติเหตุทางไฟฟ้า

• ไม่มีรูพรุนและปราศจากสิ่งเจือปน: รูพรุนและสิ่งเจือปนสามารถทำลายสมบัติการฉนวนของวัสดุโดยให้ทางผ่านสำหรับการเข้าของความชื้นและการนำไฟฟ้า โครงสร้างที่ไม่มีรูพรุนและปราศจากสิ่งเจือปนรับประกันความเชื่อถือได้ในระยะยาวและประสิทธิภาพที่คงที่

• ความมั่นคงทางความร้อน: สมบัติทางไฟฟ้าและเคมีของวัสดุฉนวนควรมีความไม่เปลี่ยนแปลงโดยอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง ซึ่งสำคัญสำหรับการรักษาความสมบูรณ์ของการฉนวนในสภาพแวดล้อมการทำงานที่หลากหลาย จากอุณหภูมิที่หนาวเย็นมากจนถึงอุณหภูมิสูง

โดยทั่วไปแล้วฉนวนไฟฟ้าจะผลิตจากแก้วที่ได้รับการเสริมกำลังหรือเซรามิกคุณภาพสูงที่ผ่านกระบวนการเปียก ฉนวนเซรามิกมักจะเคลือบด้วยสีน้ำตาลบนผิวที่มองเห็นได้ แม้ว่าบางกรณีอาจใช้ฉนวนที่เคลือบด้วยสีครีม

แก้วที่ได้รับการเสริมกำลังหรือแก้วที่ได้รับการปรับความเครียดล่วงหน้าได้กลายเป็นตัวเลือกที่นิยมในการสร้างฉนวนสาย ชั้นผิวของฉนวนแก้วที่ได้รับการเสริมกำลังอยู่ภายใต้การกดทับสูง ทำให้สามารถทนทานต่อความเครียดทางกลและทางความร้อนได้มาก การเสริมกำลังทำโดยการอุ่นแก้วให้สูงกว่าอุณหภูมิที่เกิดแรงดึง และแล้วทำการทำความเย็นผิวเร็วด้วยอากาศ ซึ่งสร้างสถานะของความเครียดภายในที่เพิ่มความแข็งแรงและความทนทาน

ข้อดีของฉนวนแก้วที่ได้รับการเสริมกำลังเมื่อเทียบกับฉนวนเซรามิก

• ความแข็งแรงในการเจาะทะลุสูง: ฉนวนแก้วที่ได้รับการเสริมกำลังมีความต้านทานต่อการเจาะทะลุทางไฟฟ้าสูง ลดโอกาสของการล้มเหลวของการฉนวนภายใต้สภาพแรงดันไฟฟ้าสูง

• ความแข็งแรงทางกลสูง: ด้วยความแข็งแรงทางกลที่สูงขึ้น ฉนวนเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะแตกน้อยลงระหว่างการขนส่งและการติดตั้ง ลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและเวลาหยุดทำงาน

• ความต้านทานต่อความช็อกทางความร้อนสูง: ความสามารถในการทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วลดความเสียหายที่เกิดจากแฟลชโอเวอร์ของไฟฟ้า ปรับปรุงความน่าเชื่อถือโดยรวมของระบบไฟฟ้า

• โหมดความล้มเหลวที่แสดงตัวเอง: ในกรณีที่เกิดความเสียหายเนื่องจากสาเหตุทางไฟฟ้าหรือทางกล ชั้นนอกของฉนวนแก้วที่ได้รับการเสริมกำลังจะแตกและตกสู่พื้น แต่หมวกและหมุดยังคงแข็งแรงเพียงพอที่จะรองรับสายนำ ให้คำบอกเล่าที่ชัดเจนเกี่ยวกับความเสียหายและรับประกันความปลอดภัยของติดตั้งไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง

• อายุการใช้งานยาวนาน: ฉนวนแก้วที่ได้รับการเสริมกำลังมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าฉนวนเซรามิก ทำให้เป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าในระยะยาว

แม้ว่าฉนวนแก้วที่ได้รับการเสริมกำลังจะมีข้อดีหลายอย่าง แต่พวกมันมีข้อเสียอย่างหนึ่งคือความชื้นจะควบแน่นบนผิวของพวกมันได้ง่ายกว่า แต่เมื่อทดสอบความแข็งแรงในการเจาะทะลุในอากาศโดยใช้คลื่นกระแทกที่มีขอบสูง ประสิทธิภาพของพวกมันเทียบเท่ากับฉนวนเซรามิก

ฉนวนโพลิเมอร์

ประเภทอีกประเภทหนึ่งของวัสดุฉนวนไฟฟ้าคือฉนวนโพลิเมอร์ ซึ่งประกอบด้วยการผสมผสานระหว่างไฟเบอร์กลาสและโพลิเมอร์อีพ็อกซี แทนที่จะเป็นเซรามิก ฉนวนโพลิเมอร์มีข้อดีหลายประการ:

• น้ำหนักเบา: พวกมันมีน้ำหนักประมาณ 70% น้อยกว่าฉนวนเซรามิก ทำให้ง่ายต่อการจัดการ ขนส่ง และติดตั้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโครงการไฟฟ้าขนาดใหญ่

• ป้องกันการเจาะทะลุและมีความแข็งแรงทางกลสูง: ฉนวนโพลิเมอร์มีความต้านทานต่อการเจาะทะลุทางไฟฟ้าสูงและมีความแข็งแรงทางกลสูง รับประกันประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ภายใต้สภาพการทำงานต่างๆ

• ความต้านทานทางความร้อนสูง: ความต้านทานทางความร้อนสูงลดความเสียหายที่เกิดจากแฟลชโอเวอร์ ปรับปรุงความปลอดภัยและอายุการใช้งานของระบบไฟฟ้า

• ประสิทธิภาพด้านแรงดันไฟฟ้าที่ก่อให้เกิดการรบกวนวิทยุที่ดี: ฉนวนโพลิเมอร์มีประสิทธิภาพที่ดีในการลดการรบกวนวิทยุ ซึ่งสำคัญสำหรับการรักษาความสมบูรณ์ของระบบสื่อสารในบริเวณใกล้เคียงกับการติดตั้งไฟฟ้า

ลดการกัดกร่อนของฮาร์ดแวร์: สมบัติของวัสดุช่วยป้องกันการกัดกร่อนของฮาร์ดแวร์ที่เกี่ยวข้อง ลดความต้องการในการบำรุงรักษาและยืดอายุการใช้งานของส่วนประกอบไฟฟ้า

ประสิทธิภาพที่ดีในบรรยากาศที่มีมลภาวะ: ฉนวนโพลิเมอร์เหมาะสมสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีมลภาวะ เนื่องจากพวกมันไม่ได้รับผลกระทบจากสารปนเปื้อนมากนัก รับประกันประสิทธิภาพการฉนวนที่คงที่แม้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง