Isolatoren voorkomen elektrische storingen omdat ze de stroomdoorvoer blokkeren met behulp van hun natuurlijke materiaaleigenschappen. Deze materialen hebben een zeer hoge elektrische weerstand, vaak hoger dan 10^10 ohm meter, waardoor het zeer moeilijk is voor elektronen om erdoorheen te bewegen. Dit komt door een zogenaamde elektronische bandgap die meestal breder is dan 5 elektronvolt. Wanneer deze bandgap aanwezig is, kunnen valentie-elektronen tijdens normale bedrijfsspanningen gewoon niet opschuiven naar het geleidingsband, waardoor ladingen in feite vastzitten en niet kunnen bewegen. Porseleinen isolatoren met massieve kernen en diverse polymeertypes werken precies volgens dit principe en houden lekstromen tegen, zelfs bij langdurige blootstelling aan spanningsbelasting. Om de prestaties verder te verbeteren, creëren fabrikanten dichte kristalstructuren in keramische materialen of gebruiken ze gecrosslinkte polymeren die beperken waar ionen zich kunnen verplaatsen. Ter illustratie: koper heeft een soortelijke weerstand van ongeveer 10^-8 ohm meter. Dat betekent dat isolatiematerialen ongeveer 18 grootteordes beter zijn in het natuurlijk tegenhouden van elektriciteitsdoorvoer.
Goede isolatiematerialen kunnen plotselinge spanningspieken verdragen omdat ze wat men noemt een hoge diëlektrische sterkte hebben. Dit betekent in feite hoeveel elektrisch veld (gemeten in kilovolt per millimeter) het materiaal kan weerstaan voordat het volledig faalt. De meest gebruikte materialen, zoals glas en siliconenrubber, verdragen doorgaans tussen de 10 en 40 kV/mm, wat veel beter is dan gewone lucht, die slechts ongeveer 3 kV/mm aankan. Zolang de spanningen onder deze grenzen blijven, kunnen er kleine elektrische ontladingen optreden, maar deze veroorzaken over het algemeen geen problemen. Zodra echter deze drempels worden overschreden, gaat het snel bergaf: ionen beginnen zich onbeheersbaar te vermenigvuldigen totdat het materiaal definitief breekt. Daarom bouwen ingenieurs bij het ontwerpen van isolatiesystemen altijd extra bescherming in, waarbij zij doorgaans streven naar een bedrijfsspanning van ongeveer de helft van de maximale waarde die het materiaal daadwerkelijk kan verdragen. Dit biedt ruimte voor onverwachte gebeurtenissen zoals blikseminslagen of schommelingen in het elektriciteitsnet. En wat de materialen betreft: ook hun kwaliteit speelt een grote rol. Zelfs geringe hoeveelheden vocht, metalen deeltjes of vuil op oppervlakken kunnen de diëlektrische sterkte met wel twee derde verminderen, waardoor de isolatie sneller veroudert en eerder faalt dan verwacht.
De term kruipafstand verwijst in wezen naar de kortste route over het oppervlak van een isolator die verschillende onder spanning staande componenten met elkaar verbindt. Wanneer ingenieurs deze paden ontwerpen, proberen ze ongewenste lekstromen te voorkomen. Door dit pad langer te maken, verhogen we daadwerkelijk de oppervlakteweerstand en vertragen we potentiële doorslagen, aangezien de elektriciteit door meer weerstand biedende vervuilde lagen moet stromen. Standaardisatieorganisaties zoals IEC 60815 bepalen welke afstanden als minimum aanvaardbaar gelden, afhankelijk van de mate van vervuiling op een bepaalde locatie. Sommige speciale, mistvormige ontwerpen met diepe ribben kunnen het werkelijke oppervlak uitrekken met ongeveer 30 tot zelfs 40 procent ten opzichte van gladde, vlakke oppervlakken. Voor onderstations direct naast oceanen, waar zout overal terechtkomt, liggen de vereiste kruipafstandspecificaties vaak rond de 31 mm per kilovolt of hoger. Dit draagt bij aan een goede prestatiebehoud terwijl de afmetingen van de apparatuur beheersbaar blijven.
De eigenschap van waterafstoting voorkomt het vormen van continue geleidende films op de oppervlakken van isolatoren. Neem bijvoorbeeld siliconerubber: deze heeft lage-energie-methylgroepen op zijn oppervlak, waardoor contacthoeken boven de 90 graden ontstaan. Daardoor vormt water druppels in plaats van zich over het materiaal uit te spreiden. Wanneer water zich niet verspreidt, kunnen verontreinigingen ook niet oplossen en langs elektrolytische paden migreren. In plaats daarvan blijven deze verontreinigingen als afzonderlijke deeltjes bestaan en vormen ze geen verbinding tussen de elektroden. Polymeerisolatoren presteren in feite veel beter dan traditionele porseleinen materialen bij vocht- of vervuilingproblemen. Sommige zeer sterk waterafstotende behandelingen behouden contacthoeken van meer dan 150 graden. Veldtests in de buurt van kustgebieden toonden aan dat deze behandelingen het risico op overslag door vervuiling met ongeveer twee derde verminderden. Hydrofobe eigenschappen werken dus op moleculair niveau samen met verbeteringen in het fysieke ontwerp om de isolatieprestaties te verbeteren.
Isolatiematerialen raken met de tijd geleidelijk aangetast door verschillende onderling verbonden processen: hittebeschadiging, gedeeltelijke ontlading en chemische afzetting op oppervlakken. Al deze factoren werken samen om de elektrische eigenschappen van isolatoren te verzwakken. Zodra de temperatuur boven de 80 graden Celsius komt, begint het materiaal sneller te achteruit te gaan. Bij elke extra stijging van 8 tot 10 graden wordt de levensduur van polymeerisolatie gehalveerd, omdat de moleculen beginnen te ontbinden en broos worden. Gedeeltelijke ontlading veroorzaakt microscopische kanalen binnen de isolatie wanneer er lokaal kleine vonken optreden. In slechte omstandigheden kan dit binnen slechts enkele maanden het spanningsbestendigheidsvermogen verminderen met wel 70 tot 90 procent. Industriële vervuilende stoffen zoals sulfaten uit fabrieken, zout uit kustgebieden en zuur regenwater vormen geleidende lagen op oppervlakken die lekstromen versterken en gevaarlijke boogvorming tussen droge plekken veroorzaken. Vroege waarschuwingssignalen zijn lekstromen boven de 500 microampère, het verschijnen van koolstofsporen op oppervlakken en vreemde knetterende geluiden vanaf de apparatuur. Het in de gaten houden van deze signalen maakt tijdige reparatie mogelijk voordat een storing optreedt — wat bijzonder belangrijk is in gebieden met veel vocht of vervuiling, waarbij alles 5 tot 10 keer sneller achteruitgaat dan onder normale omstandigheden.
Wanneer bedrijven proactieve strategieën voor betrouwbaarheidsbeheer toepassen, zien ze een aanzienlijke daling in onverwachte apparatuurstoringen, evenals lagere totale kosten gedurende de gehele levenscyclus van het product. De verschuiving van wachten op storingen voordat onderdelen worden vervangen, betekent het implementeren van maatregelen zoals infraroodscans om warmteproblemen op te sporen, ultrasone hulpmiddelen om elektrische problemen te detecteren en vervuilingsoverzichten te maken via geografische informatiesystemen. Het volgen van de PAS 55-normen helpt bij het opzetten van systematische bewakingsroutines, waarbij technici maandelijks oppervlakken inspecteren op slijtage- of scheurverschijnselen en kwartaalonderzoeken uitvoeren op isolatiematerialen om te verifiëren dat deze nog steeds voldoen. Volgens onderzoek van de ARC Advisory Group uit 2022 kan deze aanpak ongeplande stilstandtijd met bijna driekwart verminderen. Installaties hebben ook een langere levensduur wanneer onderhoudsprogramma’s afgestemd zijn op wat er daadwerkelijk met de apparatuur gebeurt, in plaats van op algemene tijdschema’s. Het integreren van sensorgegevens over isolatoren in onderhoudssystemen die zijn gebaseerd op betrouwbaarheid (RCM), maakt al die realtime-metingen van lekstromen of temperatuurveranderingen over componenten veel bruikbaarder. Facilitymanagers ontvangen concrete informatie die hen precies vertelt wanneer reparaties aandacht nodig hebben, gebaseerd op werkelijke omstandigheden in plaats van gissingen.
Hot News2026-02-02
2026-01-23
2026-01-20
2026-01-18
2026-01-16
2026-01-15
Zhejiang Greenpower Electric Co., Ltd levert hoogwaardige groene intelligente schakelinrichtingen voor middenspannings- en hoogspanningstoepassingen. Dankzij onze R&D-expertise en alles-in-één inkoop bieden we veilige, efficiënte en energiebesparende oplossingen die wereldwijd worden vertrouwd door klanten. Vraag vandaag nog een offerte aan.
