Izolatorii previn defectele electrice deoarece blochează trecerea curentului electric prin caracteristicile lor naturale de material. Aceste materiale au o rezistență electrică foarte ridicată, adesea peste 10^10 ohm·metri, ceea ce face extrem de dificilă deplasarea electronilor prin ele. Acest fenomen are loc datorită unui parametru numit bandă interzisă electronică, care este, în mod obișnuit, mai largă de 5 electron-volți. Atunci când această bandă există, electronii de valență nu pot sări în banda de conducție în condiții normale de funcționare (la tensiuni de lucru obișnuite), astfel încât sarcinile rămân, de fapt, „blocate” și nu se deplasează. Izolatorii din porțelan cu miez solid și diverse tipuri de polimeri funcționează exact pe baza acestui principiu, menținând curenții de scurgere la un nivel redus chiar și în prezența unor perioade lungi de solicitare tensiunii. Pentru a îmbunătăți în continuare performanța, producătorii creează structuri cristaline dense în materialele ceramice sau utilizează polimeri reticulați care limitează traiectoriile pe care le pot urma ionii. Pentru a oferi o perspectivă comparativă, rezistivitatea cuprului este de aproximativ 10^-8 ohm·metri. Aceasta înseamnă că materialele izolante sunt, în mod natural, cu aproximativ 18 ordine de mărime mai eficiente în oprirea trecerii curentului electric.
Bunele materiale izolatoare rezistă vârfurilor bruște de tensiune, deoarece au ceea ce se numește rezistență dielectrică ridicată. Aceasta înseamnă, în esență, câtă presiune de câmp electric (măsurată în kilovolți pe milimetru) poate suporta materialul înainte de a ceda complet. Cele mai comune materiale, cum ar fi sticla și cauciucul de silicon, suportă, de obicei, între 10 și 40 kV/mm, depășind cu mult aerul obișnuit, care abia atinge aproximativ 3 kV/mm. Atunci când tensiunile rămân sub aceste limite, pot apărea descărcări electrice mici, dar, în general, acestea nu provoacă probleme. Totuși, odată ce aceste praguri sunt depășite, situația se deteriorează rapid, deoarece ionii încep să se multiplice necontrolat până când materialul cedează definitiv. De aceea, inginerii includ întotdeauna protecție suplimentară la proiectarea sistemelor de izolare, având în vedere, de regulă, menținerea regimului de funcționare la aproximativ jumătate din valoarea maximă pe care materialul o poate suporta efectiv. Acest lucru oferă un joc pentru evenimente neașteptate, cum ar fi lovituri de trăsnet sau fluctuații ale rețelei electrice. Și vorbind despre materiale, calitatea acestora contează foarte mult. Chiar și cantități minuscule de umiditate, particule metalice sau praf de pe suprafețe pot reduce rezistența dielectrică cu până la două treimi, determinând astfel o îmbătrânire accelerată a izolației și o cedare mai rapidă decât cea prevăzută.
Termenul «distanță de scurgere» se referă în esență la traseul cel mai scurt de-a lungul suprafeței unui izolator care leagă componente aflate sub tensiune diferită. Când inginerii proiectează aceste trasee, încearcă să prevină formarea curentilor de scurgere nedoriti. Prin mărirea lungimii acestui traseu, se crește efectiv rezistența de suprafață și se încetinește apariția descărcărilor superficiale (flashover), deoarece electricitatea trebuie să parcurgă straturi mai rezistente de depuneri poluante. Organizațiile de standardizare, cum ar fi IEC 60815, stabilesc distanțele minime acceptabile în funcție de gradul de poluare al unei anumite locații. Unele designuri speciale, în formă de ceață, cu nervuri adânci, pot mări suprafața efectivă cu aproximativ 30 până la chiar 40 % comparativ cu suprafețele netede obișnuite. Pentru stațiile de transformare situate în imediata apropiere a oceanelor, unde sarele se depune peste tot, distanțele minime de scurgere cerute ajung adesea la circa 31 mm pe kilovolt sau chiar mai mult. Aceasta contribuie la menținerea unor niveluri bune de performanță, fără ca dimensiunile echipamentelor să devină excesiv de mari.
Proprietatea de a respinge apa împiedică formarea continuă a filmelor conductoare pe suprafețele izolatorilor. Luați ca exemplu cauciucul de silicon, care prezintă pe suprafața sa grupuri metil cu energie scăzută, generând unghiuri de contact superioare lui 90 de grade. Datorită acestui fapt, apa formează picături în loc să se răspândească pe material. Atunci când apa nu se răspândește, nici poluanții nu se pot dizolva și deplasa de-a lungul căilor electrolitice. În schimb, aceste contaminanți rămân sub formă de particule separate și nu formează legături între electrozi. Izolatorii polimerici oferă, de fapt, o performanță mult mai bună decât materialele tradiționale din porțelan în situațiile în care apar probleme legate de umiditate sau poluare. Unele tratamente extrem de hidrofobe mențin unghiuri de contact superioare lui 150 de grade. Testele de teren efectuate în apropierea coastelor au arătat că aceste tratamente reduc riscul de străpungere datorat contaminării cu aproximativ două treimi. Astfel, proprietățile hidrofobe acționează la nivel molecular, alături de îmbunătățirile realizate la nivelul designului fizic, pentru a spori performanța izolării.
Materialele izolatoare tind să se degradeze în timp prin mai multe procese interconectate: deteriorarea cauzată de căldură, uzura datorată descărcărilor parțiale și depunerea de substanțe chimice pe suprafețe. Toți acești factori acționează împreună pentru a slăbi proprietățile electrice ale izolatoarelor. Când temperaturile depășesc aproximativ 80 de grade Celsius, materialul începe să se degradeze mai rapid. Pentru fiecare creștere suplimentară de 8–10 grade, durata de viață a izolației polimerice se înjumătățește, deoarece moleculele încep să se descompună și să devină casante. Descărcările parțiale creează canale microscopice în interiorul izolației atunci când apar scântei locale. În situații defavorabile, aceasta poate reduce capacitatea de rezistență la tensiune cu până la 70–90% doar în câțiva luni. Poluanții industriali, cum ar fi sulfații proveniți din fabrici, sarea din zonele de coastă și apa de ploaie acidă, formează straturi conductoare pe suprafețe, ceea ce mărește curenții de scurgere și duce la arcuire periculoasă între zonele uscate. Semnele precoce de avertizare includ curenți de scurgere peste 500 microamperi, apariția urmelor de carbon pe suprafețe și sunete neobișnuite de pocnituri provenind de la echipamente. Monitorizarea acestor semnale permite efectuarea unor reparații înainte de apariția defectelor, ceea ce este extrem de important în zonele cu umiditate ridicată sau poluare intensă, unde degradarea are loc de 5–10 ori mai rapid decât în condiții normale.
Când companiile adoptă strategii proactive de management al fiabilității, observă scăderi semnificative ale defectelor neașteptate ale echipamentelor, împreună cu reducerea costurilor totale pe întreaga durată de viață a produsului. Trecerea de la așteptarea defecțiunilor înainte de înlocuirea pieselor înseamnă implementarea unor măsuri precum scanările infraroșii pentru detectarea problemelor legate de căldură, utilizarea instrumentelor ultrasonice pentru identificarea defectelor electrice și elaborarea hărților poluării prin sisteme de informații geografice. Aplicarea standardelor PAS 55 contribuie la crearea unor rutine sistematice de monitorizare, în cadrul cărora tehnicienii verifică lunar suprafețele pentru semne de uzură sau fisuri și efectuează trimestrial teste asupra materialelor izolante pentru a verifica dacă își păstrează încă performanțele. Conform unui studiu realizat în 2022 de ARC Advisory Group, acest tip de abordare poate reduce timpul de nefuncționare neplanificat cu aproape trei sferturi. Activele au, de asemenea, o durată de viață mai lungă atunci când programele de întreținere sunt adaptate stării reale a echipamentelor, nu unor cronograme generice. Integrarea datelor senzorilor despre izolatori în sistemele de întreținere centrată pe fiabilitate face ca toate aceste măsurători în timp real — privind curenții de scurgere sau variațiile de temperatură de pe componente — să devină mult mai utile. Managerii de facilități obțin informații concrete care le indică exact când este necesară intervenția pentru reparații, pe baza condițiilor reale, nu a presupunerilor.
Știri Populare2026-02-02
2026-01-23
2026-01-20
2026-01-18
2026-01-16
2026-01-15
Zhejiang Greenpower Electric Co., Ltd oferă echipamente de comutație inteligente verzi de înaltă calitate pentru aplicații medii și înalte tensiuni. Expertiza noastră în cercetare și dezvoltare, precum și posibilitatea de achiziție completă, oferă soluții sigure, eficiente și economisitoare de energie, care beneficiază de încrederea clienților internaționali. Solicitați o ofertă astăzi.
