Електричний ізоляційний матеріал

Визначення

Електричний ізоляційний матеріал визначається як речовина, що обмежує потік електрики через себе. У таких матеріалах електричні заряди не рухаються вільно; замість цього вони пропонують дуже опорну шлях, що робить надзвичайно важким проходження електричного струму. Одним з основних застосувань електричних ізоляційних матеріалів є підвісні лінії передач, де вони розташовані між вежами та провідниками. Їх роль полягає у запобіганні витоку електричного струму з провідників на землю, забезпечуючи безпечне та ефективне передавання електроенергії.

Властивості електричних ізоляційних матеріалів

Для оптимальної продуктивності електричні ізоляційні матеріали повинні мати наступні ключові властивості:

• Висока механічна міцність: Матеріал має бути достатньо міцним, щоб витримати напруженість та вагу провідників, які він підтримує. Це гарантує конструктивну цілісність електричної системи та запобігає механічним аваріям, які можуть призвести до перебоїв у передачі електроенергії.

• Висока діелектрична міцність: Висока діелектрична міцність дозволяє матеріалу витримати високі електричні напруги без руйнування або проводження електрики, забезпечуючи ефективність ізоляції в різних електричних умовах навантаження.

• Висока електрична опірність: Для запобігання витоку струму з провідників на землю, ізоляційний матеріал повинен мати високу опірність. Це мінімізує втрати енергії та зменшує ризик електричних аварій.

• Непористий та безпомічний: Пористість та примісі можуть пошкодити ізоляційні властивості матеріалу, надаючи шляхи для проникнення вологи та електричного проводження. Непориста та безпомічна структура забезпечує довготривалу надійність та стабільність продуктивності.

• Термічна стабільність: Електричні та хімічні властивості ізоляційного матеріалу повинні залишатися незмінними при коливаннях температури. Це критично для підтримки цілісності ізоляції в різних умовах експлуатації, від дуже холодних до високих температур.

Зазвичай електричні ізолятори виготовляються з закаленого скла або високоякісного глиняного порцеляну. Порцелянові ізолятори часто покриваються коричневим глазуром на відкритих поверхнях, хоча також використовуються варіанти з кремовою глазур'ю в деяких застосуваннях.

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

Переваги закалених скляних ізоляторів над порцеляновими ізоляторами

• Більша проколювальна міцність: Закалені скляні ізолятори надають вищу стійкість до електричного пробою, зменшуючи ймовірність аварії ізоляції при високих напругах.

• Покращена механічна міцність: З вищою механічною міцністю, ці ізолятори менше піддаються руйнуванню під час транспортування та встановлення, що зменшує витрати на обслуговування та простої.

• Висока термічна стійкість: Їх здатність витримувати швидкі зміни температури зменшує пошкодження, спричинене випадковими вилученнями, покращуючи загальну надійність електричної системи.

• Самовказівна режим аварії: У разі пошкодження через електричні або механічні причини, зовнішній шар закаленого скляного ізолятора розбивається і падає на землю. Проте, капсула та пінка залишаються достатньо міцними, щоб підтримувати провідник, надаючи чіткий показник пошкодження та забезпечуючи продовжену безпеку електричної установки.

• Довший термін служби: Закалені скляні ізолятори мають значно довший строк служби порівняно з порцеляновими ізоляторами, що робить їх більш економічним вибором на довгий період.

Хоча закалені скляні ізолятори мають багато переваг, вони мають одну недолік: волога тенденційно конденсується на їх поверхні більш легко. Проте, коли вони тестуються на проколювальну міцність в повітрі за допомогою стрімкопідйомних імпульсних хвиль, їхня продуктивність порівняна з порцеляновими ізоляторами.

Полімерні ізолятори

Інший тип електричного ізоляційного матеріалу — полімерний ізолятор, який складається з комбінації скловолокна та епоксидного полімеру, на відміну від порцеляну. Полімерні ізолятори мають кілька відмінних переваг:

• Легкість: Вони приблизно на 70% легші за свої порцелянові аналоги, що робить їх легшими для обробки, транспортування та встановлення, особливо в масштабних електричних проектах.

• Проколювально-міцні та висока механічна міцність: Полімерні ізолятори мають високу стійкість до електричного пробою та володіють відмінною механічною міцністю, забезпечуючи надійну продуктивність у різних умовах експлуатації.

• Термічна стійкість: Їх висока термічна стійкість зменшує пошкодження, спричинене вилученнями, підвищуючи безпеку та тривалість електричної системи.

• Краща продуктивність радіоінтерференційного напруги: Полімерні ізолятори демонструють відмінну продуктивність у зменшенні радіоінтерференції, що критично для підтримки цілісності систем зв'язку поблизу електричних установок.

Зменшення корозії металевих деталей: Властивості матеріалу допомагають запобігти корозії пов'язаного обладнання, зменшуючи потребу в обслуговуванні та продовжуючи строк служби електричних компонентів.

Краща продуктивність в забруднених середовищах: Полімерні ізолятори добре підходять для використання в забруднених середовищах, оскільки вони менше вражаються забруднюючими речовинами, забезпечуючи стабільну продуктивність ізоляції навіть в жорстких умовах.