Izolacja to środek bezpieczeństwa wykorzystujący materiały nieprzewodzące do izolowania lub zamykania przewodów pod napięciem w celu ochrony przed porażeniem elektrycznym. Dobra izolacja jest najbardziej podstawowym i niezawodnym sposobem zapewnienia bezpiecznej pracy urządzeń i linii elektrycznych oraz zapobiegania wypadkom porażenia prądem.
Izolację ogólnie dzieli się na trzy kategorie: izolacja gazowa, izolacja płynna i izolacja stała. W zastosowaniach praktycznych izolacja stała pozostaje najpowszechniej stosowanym i niezawodnym rodzajem materiału izolacyjnego. Pod wpływem silnego prądu elektrycznego materiały izolacyjne mogą się rozpaść i utracić swoje właściwości izolacyjne. Spośród trzech rodzajów materiałów izolacyjnych, gazowe materiały izolacyjne po uszkodzeniu mogą odzyskać swoje wrodzone właściwości elektroizolacyjne po usunięciu czynnika zewnętrznego (silnego pola elektrycznego); jednakże stałe materiały izolacyjne po rozbiciu nieodwracalnie i całkowicie tracą swoje właściwości elektroizolacyjne.
Dlatego dobór izolacji przewodów i urządzeń elektrycznych musi być dobrany do poziomu napięcia oraz dostosowany do środowiska i warunków pracy, aby zapewnić bezpieczne funkcjonowanie izolacji. Ponadto żrące gazy, opary, wilgoć, przewodzący pył i operacje mechaniczne mogą zmniejszyć lub nawet zniszczyć właściwości izolacyjne materiałów izolacyjnych. Co więcej, długotrwałe działanie czynników środowiskowych, takich jak światło słoneczne, wiatr i deszcz, może również powodować starzenie się materiałów izolacyjnych i stopniową utratę ich właściwości izolacyjnych. Podsumowując, główne wskaźniki wpływające na właściwości materiałów izolacyjnych to:
(1) Rezystancja i rezystywność izolacji: Rezystancja jest odwrotnością przewodności, a rezystywność to rezystancja na jednostkę objętości. Im niższa przewodność materiału, tym wyższa jego rezystancja; te dwa są odwrotnie powiązane. W przypadku materiałów izolacyjnych zawsze pożądane jest posiadanie możliwie najwyższej rezystywności.
(2) Względna przenikalność elektryczna i tangens strat dielektrycznych: Materiały izolacyjne mają dwa zastosowania: wzajemną izolację pomiędzy elementami sieci elektrycznej oraz jako dielektryk (magazynowanie energii) kondensatora. Pierwsza wymaga niskiej przenikalności względnej, podczas gdy druga wymaga wysokiej przenikalności względnej. Obydwa wymagają stycznej o niskiej stracie dielektrycznej, szczególnie w przypadku materiałów izolacyjnych stosowanych w zastosowaniach o wysokiej częstotliwości i wysokim napięciu. Aby zminimalizować straty dielektryczne, wymagane są materiały izolacyjne o niskiej stycznej strat dielektrycznych. (3) Napięcie przebicia i wytrzymałość dielektryczna: Przebicie ma miejsce, gdy materiał izolacyjny rozpada się pod silnym polem elektrycznym, tracąc swoje właściwości izolacyjne i stając się przewodzącym. Napięcie, przy którym następuje przebicie, nazywa się napięciem przebicia (wytrzymałością dielektryczną). Wytrzymałość dielektryczna to stosunek napięcia, przy którym następuje przebicie w określonych warunkach, do odległości pomiędzy dwiema elektrodami poddanymi przyłożonemu napięciu; jest to napięcie przebicia na jednostkę grubości. Generalnie w przypadku materiałów izolacyjnych lepsze są wyższe wartości napięcia przebicia i wytrzymałości dielektrycznej.
(4) Wytrzymałość na rozciąganie: Jest to maksymalne naprężenie rozciągające, jakie próbka może wytrzymać w próbie rozciągania. Jest to najszerzej stosowany i reprezentatywny test właściwości mechanicznych materiałów izolacyjnych.
(5) Odporność na płomień: Odnosi się to do odporności materiału izolacyjnego na spalanie w kontakcie z płomieniem lub do zapobiegania dalszemu spalaniu po wyjęciu z płomienia. Wraz ze wzrostem zastosowania materiałów izolacyjnych wymagania dotyczące ich odporności ogniowej stają się coraz ważniejsze. Ludzie stosują różne środki w celu poprawy i zwiększenia odporności ogniowej materiałów izolacyjnych. Wyższa odporność ogniowa oznacza większe bezpieczeństwo.
(6) Odporność na łuk elektryczny: w określonych warunkach testowych zdolność materiału izolacyjnego do wytrzymywania działania łuku elektrycznego wzdłuż jego powierzchni. Podczas testu wykorzystuje się niewielki prąd o wysokim napięciu przemiennym. Łuk generowany pomiędzy dwiema elektrodami przez wysokie napięcie służy do określenia rezystancji łuku materiału izolacyjnego poprzez pomiar czasu potrzebnego do utworzenia warstwy przewodzącej na powierzchni materiału izolacyjnego. Im większa wartość czasu, tym lepsza rezystancja łuku.
(7) Uszczelnienie: Zapewnia dobre uszczelnienie i izolację przed olejem i wodą. Cztery podstawowe stałe wpływające na dielektryki to: Stała dielektryczna: odnosi się do przesyłania, przechowywania lub rejestrowania energii elektrycznej w sposób polaryzacji elektrycznej. Przewodność: odnosi się do prądu upływu dielektryka pod działaniem pola elektrycznego. Straty dielektryczne: to utrata energii elektrycznej dielektryka pod wpływem pola elektrycznego. Wytrzymałość dielektryczna: odnosi się do potencjalnego uszkodzenia dielektryka pod silnym polem elektrycznym.
