З розвитком електроенергетики, безперервним розширенням пропускної спроможності та підвищенням рівня напруги на лініях електропередачі та підстанціях вимоги до ізоляторів в енергосистемах стають суворішими. Традиційні порцелянові або скляні ізолятори, які використовуються понад 100 років у високовольтних лініях електропередачі, мають як переваги, так і недоліки. До них належать важкість і крихкість, низька стійкість до забруднення та схильність до руйнування внутрішньої ізоляції. Тому існує нагальна потреба в новому типі ізолятора для заміни традиційних порцелянових ізоляторів. З бурхливим розвитком хімічної промисловості та появою нових композитних матеріалів з’явилося нове покоління ізоляторів, виготовлених переважно з органічних матеріалів – композитних ізоляторів.
Композитні ізолятори є відмінним вибором для легкої установки або для використання в зонах з високим рівнем забруднення. Вони складаються з композитної структури, виготовленої з двох або більше типів органічних матеріалів. Композитні ізолятори, які використовуються в електромережах, є переважно стрижневими підвісними ізоляторами.
Основна структура ізолятора показана на схемі нижче:
1. Кінцеві фітинги: Кінцеві фітинги - це металеві частини композитного ізолятора, які служать компонентами механічної передачі навантаження. Вони з’єднують ізолятор з вежею та провідниками, і їхня якість безпосередньо впливає на механічну міцність і продуктивність композитного ізолятора.
2. Серцевий стрижень. Серцевий стрижень, також відомий як епоксидний стрижень, армований пултрузійним скловолокном, є основною несучою частиною композитного ізолятора та основним компонентом внутрішньої ізоляції. Він повинен мати високу механічну міцність, відмінні теплоізоляційні властивості та тривалу стабільність. Матеріал серцевини стрижня, як правило, являє собою армований смолою односпрямований стрижень зі скловолокна, пултрузований. Він діє як основа композитного ізолятора, підтримуючи навіси, забезпечуючи внутрішню ізоляцію, з’єднуючи кінцеві фітинги та витримуючи механічні навантаження. З міцністю на розрив, яка зазвичай перевищує 600 МПа, стрижень серцевини вдвічі міцніший за звичайну сталь і в 5-8 разів міцніший за порцеляну. Крім того, він має хороші діелектричні властивості, хімічну стійкість, стійкість до втоми при вигині, стійкість до повзучості та стійкість до ударів.
3. Навіси (корпус): навіси або корпус утворюють зовнішню ізоляційну частину композитного ізолятора. Їх роль полягає в забезпеченні високої стійкості проти вологих і забруднених спалахів, захищаючи сердечник від впливу атмосфери. Навіси піддаються впливу зовнішніх умов, несприятливих погодних умов і промислового забруднення, і можуть постраждати від іскрових розрядів або часткової дугової ерозії під час роботи. Таким чином, сараї повинні мати чудову стійкість до спалаху, відстеження та ерозії, а також стійкість до озону, високих температур та атмосферного старіння.
Додатковий компонент
Адгезивний шар: адгезивний шар є межею між сердечником і корпусом, що простягається між двома кінцевими фітингами. Це ще одна важлива частина внутрішньої ізоляції композитного ізолятора. Слабким місцем у роботі ізолятора може стати погана якість клею.
Ці компоненти разом забезпечують чудові електроізоляційні характеристики, механічну міцність і довговічність композитного ізолятора, що робить його відповідною заміною традиційним порцеляновим ізоляторам, особливо в умовах високої напруги та забруднених середовищах.