Изоляция — это мера безопасности, при которой используются непроводящие материалы для изоляции или ограждения проводов под напряжением для защиты от поражения электрическим током. Хорошая изоляция является самым основным и надежным средством обеспечения безопасной эксплуатации электрооборудования и линий и предотвращения несчастных случаев с поражением электрическим током.
Изоляцию обычно подразделяют на три категории: газовая изоляция, жидкая изоляция и твердая изоляция. В практическом применении твердая изоляция остается наиболее широко используемым и надежным типом изоляционного материала. Под воздействием сильного электричества изоляционные материалы могут выйти из строя и потерять свои изоляционные свойства. Среди трех типов изоляционных материалов газообразные изоляционные материалы после разрушения могут восстановить свои присущие электроизоляционные свойства после устранения внешнего фактора (сильного электрического поля); однако твердые изоляционные материалы, однажды разрушенные, необратимо и полностью теряют свои электроизоляционные свойства.
Поэтому выбор изоляции электрических линий и оборудования должен быть согласован с уровнем напряжения и адаптирован к среде и условиям эксплуатации, чтобы обеспечить безопасное функционирование изоляции. Кроме того, агрессивные газы, пары, влага, проводящая пыль и механические операции могут снизить или даже разрушить изоляционные характеристики изоляционных материалов. Более того, долгосрочное воздействие факторов окружающей среды, таких как солнечный свет, ветер и дождь, также может привести к старению изоляционных материалов и постепенной потере их изоляционных свойств. Таким образом, основными показателями, влияющими на эксплуатационные характеристики изоляционных материалов, являются:
(1) Сопротивление изоляции и удельное сопротивление: Сопротивление является обратной величиной проводимости, а удельное сопротивление представляет собой сопротивление на единицу объема. Чем ниже проводимость материала, тем выше его сопротивление; эти два явления обратно пропорциональны. Для изоляционных материалов всегда желательно иметь максимально возможное удельное сопротивление.
(2) Относительная диэлектрическая проницаемость и тангенс диэлектрических потерь. Изоляционные материалы имеют два применения: взаимная изоляция между компонентами электрической сети и в качестве диэлектрика (накопителя энергии) конденсатора. Первый требует низкой относительной диэлектрической проницаемости, а второй требует высокой относительной диэлектрической проницаемости. Оба требуют низкого тангенса диэлектрических потерь, особенно для изоляционных материалов, используемых в высокочастотных и высоковольтных приложениях. Для минимизации диэлектрических потерь необходимы изоляционные материалы с низким тангенсом диэлектрических потерь. (3) Напряжение пробоя и диэлектрическая прочность. Пробой происходит, когда изоляционный материал разрушается под действием сильного электрического поля, теряя свои изолирующие свойства и становясь проводящим. Напряжение, при котором происходит пробой, называется напряжением пробоя (диэлектрической прочностью). Диэлектрическая прочность — это отношение напряжения, при котором происходит пробой в определенных условиях, к расстоянию между двумя электродами, на которые действует приложенное напряжение; это напряжение пробоя на единицу толщины. Как правило, для изоляционных материалов лучше использовать более высокие значения напряжения пробоя и диэлектрической прочности.
(4) Предел прочности: это максимальное растягивающее напряжение, которое образец может выдержать при испытании на растяжение. Это наиболее широко используемый и репрезентативный тест механических свойств изоляционных материалов.
(5) Огнестойкость: это относится к способности изоляционного материала противостоять возгоранию при контакте с пламенем или предотвращать дальнейшее возгорание при удалении из пламени. С ростом применения изоляционных материалов все большее значение приобретают требования к их огнестойкости. Люди используют различные средства для улучшения и повышения огнестойкости изоляционных материалов. Более высокая огнестойкость означает большую безопасность.
(6) Дугостойкость: При определенных условиях испытаний способность изоляционного материала выдерживать действие электрической дуги вдоль его поверхности. Во время испытания используется малый ток с высоким переменным напряжением. Дуга, создаваемая между двумя электродами под высоким напряжением, используется для определения дугового сопротивления изолирующего материала путем измерения времени, необходимого для формирования проводящего слоя на поверхности изоляционного материала. Чем больше значение времени, тем лучше сопротивление дуги.
(7) Герметизация: Обеспечивает хорошую герметизацию и изоляцию от масла и воды. Четыре фундаментальные константы, влияющие на диэлектрики: Диэлектрическая проницаемость: относится к передаче, хранению или записи электричества методом электрической поляризации. Проводимость: относится к току утечки диэлектрика под действием электрического поля. Диэлектрические потери: это потеря электрической энергии диэлектрика под действием электрического поля. Диэлектрическая прочность: относится к потенциальному повреждению диэлектрика под действием сильного электрического поля.
