Co je elektrický vodič

Definice

Elektrický izolační materiál se definuje jako látka, která omezuje proudění elektrického proudu. V těchto materiálech se elektrické náboje nehybou volně, místo toho nabízejí vysokou odporovou cestu, což ztěžuje průchod elektrickému proudu. Jedním z hlavních použití elektrických izolačních materiálů jsou vedení elektrické energie, kde jsou umístěny mezi věžemi a vodiči. Jejich role spočívá v tom, aby zabránily unikání elektrického proudu z vodičů do země, což zajišťuje bezpečnou a efektivní přenos elektrické energie.

Vlastnosti elektrických izolačních materiálů

Pro optimální výkon by měly elektrické izolační materiály mít následující klíčové vlastnosti:

• Vysoká mechanická pevnost: Materiál musí být dostatečně robustní, aby vydržel napětí a hmotnost podpíraných vodičů. To zajišťuje konstrukční integritu elektrického systému a prevenci mechanických selhání, které by mohly vést k porušení přenosu elektrické energie.

• Vysoká dielektrická pevnost: Vysoká dielektrická pevnost umožňuje materiálu odolat vysokým elektrickým napětím bez rozpadu nebo vedení elektrického proudu, chráníc tak účinnost izolace za různých podmínek elektrického stresu.

• Vysoký elektrický odpor: Aby se zabránilo uniku proudu z vodičů do země, by měl izolační materiál mít vysokou odporovost. To minimalizuje ztráty energie a snižuje riziko elektrických nehod.

• Neporézní a bez kontaminací: Poréznost a kontaminace mohou poškodit izolační vlastnosti materiálu tím, že poskytnou cesty pro vniknutí vlhkosti a elektrického vedení. Neporézní a čistá struktura zajišťuje dlouhodobou spolehlivost a konzistentní výkon.

• Termická stabilita: Elektrické a chemické vlastnosti izolačního materiálu by měly zůstat nezměněné při fluktuacích teploty. To je klíčové pro udržení integrity izolace v různých provozních podmínkách, od extrémně chladných po vysokoteplotních podmínek.

Typicky jsou elektrické izolátory vyráběny z tvrdého skla nebo vysokokvalitního mokrého porcelánu. Porcelánové izolátory jsou často glazované hnědou barvou na expozovaných povrchách, i když se v některých aplikacích používají i varianty s krémovou glazurou.

Tvrdé nebo přednapnuté sklo se stalo oblíbeným materiálem pro výrobu vodičových izolátorů. Povrchová vrstva izolátorů z tvrdého skla je pod vysokým tlakem, což jim umožňuje odolat významným mechanickým a termickým stresům. Proces tvrdění zahrnuje ohřátí skla nad jeho teplotu napětí a následné rychlé ochlazení povrchu vzduchem, což vytváří stav vnitřního napětí, který zvyšuje jeho pevnost a trvanlivost.

Výhody izolátorů z tvrdého skla oproti porcelánovým izolátorům

• Větší průrazová pevnost: Izolátory z tvrdého skla nabízejí lepší odolnost proti elektrickému průrazu, což snižuje pravděpodobnost selhání izolace za podmínek vysokého napětí.

• Zlepšená mechanická pevnost: Díky vyšší mechanické pevnosti jsou tyto izolátory méně náchylné k zlomení během přepravy a instalace, což minimalizuje náklady na údržbu a výpadek služeb.

• Vysoká odolnost proti tepelnému šoku: Schopnost odolat rychlým změnám teploty snižuje poškození způsobené přetoky, což zlepšuje celkovou spolehlivost elektrického systému.

• Samoodhalující se režim selhání: V případě poškození způsobeného elektrickými nebo mechanickými důsledky se vnější část izolátoru z tvrdého skla rozbije a spadne na zem. Nicméně, víko a pin zůstanou dostatečně silné, aby podpořily vodič, což poskytuje jasný signál poškození a zajišťuje pokračující bezpečnost elektrické instalace.

• Dlouhší životnost: Izolátory z tvrdého skla mají výrazně delší životnost oproti porcelánovým izolátorům, což je činí ekonomičtějším výběrem v dlouhodobém horizontu.

Ačkoli izolátory z tvrdého skla mají mnoho výhod, mají jednu nevýhodu: vlhkost se na jejich povrchu snadněji kondenzuje. Nicméně, když jsou testovány na průrazovou pevnost ve vzduchu pomocí vln s strmým frontem, jejich výkon je srovnatelný s porcelánovými izolátory.

Polymerové izolátory

Dalším typem elektrického izolačního materiálu jsou polymerové izolátory, které jsou složeny z kombinace skloviny a epoxidového polymeru, na rozdíl od porcelánu. Polymerové izolátory nabízejí několik významných výhod:

• Lehké: Jsou přibližně 70 % lehčí než jejich porcelánové protějšky, což je usnadňuje manipulaci, přepravu a instalaci, zejména v rozsáhlých elektrických projektech.

• Odolné proti průrazu a vysoká mechanická pevnost: Polymerové izolátory jsou velmi odolné proti elektrickému průrazu a mají vynikající mechanickou pevnost, což zajišťuje spolehlivý výkon v různých provozních podmínkách.

• Termická odolnost: Jejich vysoká termická odolnost snižuje poškození způsobené přetoky, což zlepšuje bezpečnost a životnost elektrického systému.

• Vynikající výkon v oblasti rušivého napětí: Polymerové izolátory ukazují vynikající výkon v minimalizaci rušivého napětí, což je klíčové pro udržení integrity komunikačních systémů v okolí elektrických instalací.

• Snížená korze součástí: Vlastnosti materiálu pomáhají prevence korze přidruženého hardware, což snižuje nároky na údržbu a prodlužuje životnost elektrických komponent.

• Lepší výkon v zamořené atmosféře: Polymerové izolátory jsou vhodné pro použití v zamořených prostředích, protože jsou méně ovlivněny kontaminanty, což zajišťuje konzistentní výkon izolace i v tvrdých podmínkách.