Što je vodil električne struje

Definicija

Električni izolacijski materijal definiran je kao tvar koja ograničuje protok struje kroz nju. U takvim materijalima, električni naboji se ne slobodno kreću; umjesto toga, pružaju vrlo upornu stazu, čime se čini izuzetno teško da prođe električna struja. Jedna od glavnih primjena električnih izolacijskih materijala jest u nadzemnim vodovima visokog napona, gdje su postavljeni između toranj i vodilaca. Njihova uloga ovdje jest sprečiti curenje električne struje od vodilaca na zemlju, osiguravajući siguran i učinkovit prijenos električne energije.

Svojstva električnih izolacijskih materijala

Za optimalnu performansu, električni izolacijski materijali trebaju posjedovati sljedeća ključna svojstva:

• Visoka mehanička čvrstoća: Materijal mora biti dovoljno čvrst da može podnijeti naprezanje i težinu vodilaca koje podržava. To osigurava strukturnu integritet električnog sustava i sprečava mehaničke propade koji bi mogli dovesti do prekida u prijenosu struje.

• Visoka dielektrična čvrstoća: Visoka dielektrična čvrstoća omogućuje materijalu da izdrži visoke električne napone bez razaranja ili provođenja struje, štitići efikasnost izolacije pod različitim uslovima električnog stresa.

• Visok električni otpor: Da bi se spriječilo curenje struje od vodilaca na zemlju, izolacijski materijal treba pokazivati visoku upornost. To smanjuje gubitke energije i smanjuje rizik od električnih nesreća.

• Neporozan i slobodan od impuriteta: Poroznost i impuriteti mogu kompromitirati izolacijska svojstva materijala tako što pružaju putove za unutarnje vlage i električnu provodljivost. Neporozana i slobodna od impuriteta struktura osigurava dugotrajnu pouzdanost i konzistentnu performansu.

• Termička stabilnost: Električka i kemija svojstva izolacijskog materijala trebaju ostati neizmijenjena pod utjecajem fluktuacija temperature. To je ključno za održavanje integriteta izolacije u različitim radnim okruženjima, od ekstremno hladnih do visoko temperaturnih uvjeta.

Obično se električni izolatori proizvode od pročvršćenog stakla ili visokokvalitetne mokre keramike. Keramički izolatori često su pokriveni smeđom bojom na njihovim izloženim površinama, iako se koriste i varijante sa bež bojom u nekim primjenama.

Pročvršćeno ili predopterećeno staklo postalo je popularan izbor za izgradnju linijskih izolatora. Površinski sloj pročvršćenih staklenih izolatora nalazi se pod visokim kompresijom, omogućujući im da izdrže značajne mehaničke i termičke strese. Postupak pročvršćivanja uključuje zagrijavanje stakla iznad njegove temperature naprezanja, a zatim brzo hlađenje njegove površine zrakom, što stvara stanje internog stresa koji povećava njegovu čvrstoću i dugovečnost.

Prednosti pročvršćenih staklenih izolatora u usporedbi s keramičkim izolatorima

• Veća probojna čvrstoća: Pročvršćeni stakleni izolatori nude superiornu otpornost na električni probij, smanjujući vjerojatnost propada izolacije pod visokonaponskim uvjetima.

• Poboljšana mehanička čvrstoća: S većom mehaničkom čvrstoćom, ti izolatori su manje skloni lomljenju tijekom prijevoza i montaže, smanjujući troške održavanja i vremena nedostupnosti.

• Visoka otpornost na termički štok: Njihova sposobnost izdržavati brze promjene temperature smanjuje oštećenja uzrokovana iskrenom, poboljšavajući ukupnu pouzdanost električnog sustava.

• Samoodgovarajući način propada: U slučaju oštećenja zbog električnih ili mehaničkih uzroka, vanjski sloj pročvršćenog staklenog izolatora se lomi i pada na zemlju. Međutim, kap i pin ostaju dovoljno čvrsti da podrže vodilac, pružajući jasan indikator oštećenja i osiguravajući daljnju sigurnost električne instalacije.

• Duži životni vijek: Pročvršćeni stakleni izolatori imaju značajno duži servisni život u usporedbi s keramičkim izolatorima, čime postaju u dugoročnoj perspektivi ekonomičniji izbor.

Iako pročvršćeni stakleni izolatori imaju mnogo prednosti, imaju jednu nedostatak: namaka se više nagiba da kondenzira na njihovim površinama. Međutim, kada se testiraju za probijnu čvrstoću zrakom koristeći valove s uskim frontom impuls, njihova performansa je slična onoj keramičkih izolatora.

Polimeri izolatori

Još jedan tip električnog izolacijskog materijala jest polimeri izolator, koji se sastoji od kombinacije staklena vlakna i epoksne polimerne smole, suprotno keramici. Polimeri izolatori nude nekoliko istaknutih prednosti:

• Lagan: Oni su približno 70% laganiji od svojih keramičkih ekvivalenta, čime se lakše rukuju, prijevode i instaliraju, posebno u velikim električnim projektima.

• Probodljiv i visoka mehanička čvrstoća: Polimeri izolatori su visoko otporni na električni probij i posjeduju odličnu mehaničku čvrstoću, osiguravajući pouzdano funkcioniranje pod različitim radnim uvjetima.

• Termička otpornost: Njihova visoka termička otpornost smanjuje oštećenja uzrokavana iskrenom, poboljšavajući sigurnost i dugovečnost električnog sustava.

• Superioritet u performanci radio interferencije napona: Polimeri izolatori pokazuju odličnu performansu u smanjenju radio interferencije, što je ključno za održavanje integriteta komunikacijskih sustava u blizini električnih instalacija.

• Smanjena korozija hardvera: Svojstva materijala pomažu u sprečavanju korozije povezanog hardvera, smanjujući potrebu za održavanjem i proširujući životni vijek električnih komponenti.

• Bolja performansa u zagađenom atmosferi: Polimeri izolatori su dobro prilagođeni za korištenje u zagađenim okruženjima, jer ih manje utječu kontaminanti, osiguravajući konzistentnu izolacijsku performansu čak i u teškim uvjetima.