Матеріал, використаний для виготовлення ізоляторів високої напруги

До діелектриків, з яких виготовляють ізолятори, пред’являється ряд вимог. Насамперед, вони повинні мати високу механічну міцність, тому що навантаження на ізолятори, наприклад, від ваги проводів або від електродинамічних зусиль на шину при к.з. можуть бути дуже великими. Ці діелектрики повинні мати високу електричну міцність, малі діелектричні втрати, великий об’ємний опір.

Особливі вимоги пред’являються до діелектриків для ізоляторів зовнішньої установки. Такі діелектрики повинні витримувати різкі зміни температур, бути стійкими до слабких електролітів, не зволожуватися при змочені дощем або при тривалому перебуванні у вологому повітрі. Вони повинні мати дуже гладкі поверхні, щоб на них не накопичувались забруднення, і відбувалося самоочищення при дощі і вітрі.

Матеріали ізоляторів повинні мати високу стійкість до часткових електричних дуг, що утворяться на поверхні ізоляторів при дощі і зволожених забрудненнях, під дією яких у нестійких матеріалів згодом відбувається обвуглювання поверхні, і утворяться розгалужені провідні сліди – треки. Тому діелектрики для ізоляторів зовнішньої установки повинні мати високу трекингостійкість. Нарешті, діелектрики повинні бути зручними для масового виготовлення ізоляторів, тобто допускати застосування високопродуктивних технологічних процесів і мати невисоку вартість.

У найкращому ступені цим вимогам задовольняють глазурована електротехнічна порцеляна і скло спеціальних складів, кремнійорганічна гума і склопластик. Вони поки не мають собі рівних по трекингостійкості, практично не зволожуються і дуже стійкі до різних атмосферних впливів.

Механічна міцність порцеляни і скла сильно залежить від виду навантаження. Так на стиск міцніть порцеляни складає близько 45 кПа, а на розтягання всього 3 кПа. Приблизно в такому ж співвідношенні знаходяться ці міцності й у стекол, тому ізолятори прагнуть сконструювати так, щоб порцеляна в них працював в основному на стиск. Скляні ізолятори в процесі виготовлення піддаються загартуванню, тобто нагріваються до температури близько 700^о С, а потім їх обдувають холодним повітрям. Під час загартування зовнішні шари скла здобувають залишкову напругу стиску, що збільшує механічну міцність на розрив, тому що частина зусилля, що розриває, витрачається на подолання залишкової напруги стиску. Ізолятори з загартованого скла по механічні й міцності не поступаються порцеляновим, тому вони широко застосовуються в багатьох країнах. Деякі конструкції ізоляторів виготовляють з стеатиту і кордиериту. Ці електрокерамічні матеріали помітно перевершують електропорцеляну по міцності, але стеатити в порівнянні з порцеляною мають меншу стійкість до різної зміни температур, а кордиеритова кераміка володіє помітним водопоглиненням (7-10% ), але відрізняється великою стійкістю до електричних дуг і знаходить головне застосування в електричних апаратах.

Полімерні ізолятори на основі кремнійорганічної гуми в сполученні зі склопластиком забезпечують високу механічну міцність і стійкі до впливу самих несприятливих атмосферних умов. Такі ізолятори останнім часом одержали подальший розвиток у всілякому конструктивному виконанні.

Становлять інтерес також підвісні ізолятори на основі епоксиднім смол, вони мають високу електричну і механічну цінність, на 70% легше порцелянових, непробивні, володіють високою ударною міцністю завдяки посиленню смоли скляним волокном.

Використання скла для виготовлення ізоляційних конструкцій, що несуть значні механічні навантаження, стало можливо тільки після розробки і впровадження процесу загартування скляних ізоляторів.

Іншим способом підвищення механічної міцності скла є перетворення аморфного матеріалу в кристалічний. Склянокристалічні матеріали одержують з вихідної склоподібної речовини шляхом термічної обробки, у процесі якої у всьому об’ємі склодеталі утвориться безліч кристаликів розміром у частки мікрометра, з’єднаних між собою склоподібними прошарками. Ці матеріали одержали назву сіталі. Деякі сіталі по механічній міцності перевершують не тільки скло і порцеляну, але й деякі метали. Основною перешкодою для широкого використання сіталів при виготовленні ізоляторів є відсутність остаточно відпрацьованої технології, а також порівняно висока вартість літакових виробів.