Cách điện là biện pháp an toàn sử dụng vật liệu không dẫn điện để cách ly hoặc bọc các dây dẫn mang điện để bảo vệ khỏi bị điện giật. Cách nhiệt tốt là biện pháp cơ bản và đáng tin cậy nhất để đảm bảo vận hành an toàn các thiết bị điện, đường dây và ngăn ngừa tai nạn điện giật.
Cách nhiệt thường được phân thành ba loại: cách điện bằng khí, cách điện bằng chất lỏng và cách điện rắn. Trong các ứng dụng thực tế, vật liệu cách nhiệt rắn vẫn là loại vật liệu cách nhiệt được sử dụng rộng rãi và đáng tin cậy nhất. Dưới tác dụng của dòng điện mạnh, vật liệu cách điện có thể bị hỏng và mất đi đặc tính cách điện. Trong số ba loại vật liệu cách điện, vật liệu cách điện dạng khí sau khi bị hỏng có thể phục hồi đặc tính cách điện vốn có sau khi loại bỏ yếu tố bên ngoài (điện trường mạnh); tuy nhiên, vật liệu cách điện rắn, một khi bị hỏng, sẽ mất đi đặc tính cách điện hoàn toàn và không thể phục hồi được.
Vì vậy, việc lựa chọn vật liệu cách nhiệt cho đường dây, thiết bị điện phải phù hợp với cấp điện áp, phù hợp với môi trường, điều kiện vận hành để bảo đảm cách điện hoạt động an toàn. Hơn nữa, khí ăn mòn, hơi nước, độ ẩm, bụi dẫn điện và các hoạt động cơ học đều có thể làm giảm hoặc thậm chí phá hủy hiệu suất cách nhiệt của vật liệu cách điện. Hơn nữa, tác động lâu dài của các yếu tố môi trường như ánh nắng, gió, mưa cũng có thể khiến vật liệu cách nhiệt bị lão hóa và mất dần khả năng cách nhiệt. Tóm lại, các chỉ số chính ảnh hưởng đến hiệu suất của vật liệu cách điện là:
(1) Điện trở cách điện và điện trở suất: Điện trở là nghịch đảo của độ dẫn và điện trở suất là điện trở trên một đơn vị thể tích. Độ dẫn điện của vật liệu càng thấp thì điện trở của nó càng cao; cả hai đều có mối liên hệ nghịch đảo. Đối với vật liệu cách điện, người ta luôn mong muốn có điện trở suất cao nhất có thể.
(2) Độ thấm tương đối và tiếp tuyến tổn thất điện môi: Vật liệu cách điện có hai ứng dụng: cách điện lẫn nhau giữa các thành phần của mạng điện và làm chất điện môi (lưu trữ năng lượng) của tụ điện. Cái trước yêu cầu độ thấm tương đối thấp, trong khi cái sau yêu cầu độ thấm tương đối cao. Cả hai đều yêu cầu tiếp tuyến tổn thất điện môi thấp, đặc biệt đối với các vật liệu cách điện được sử dụng trong các ứng dụng tần số cao và điện áp cao. Để giảm thiểu tổn thất điện môi, cần có vật liệu cách điện có tiếp tuyến tổn thất điện môi thấp. (3) Điện áp đánh thủng và độ bền điện môi: Sự đánh thủng xảy ra khi vật liệu cách điện bị phá hủy dưới tác dụng của điện trường mạnh, làm mất đặc tính cách điện và trở nên dẫn điện. Điện áp tại đó xảy ra sự cố được gọi là điện áp đánh thủng (cường độ điện môi). Độ bền điện môi là tỷ số giữa điện áp tại đó xảy ra đánh thủng trong các điều kiện xác định với khoảng cách giữa hai điện cực chịu điện áp đặt vào; đó là điện áp đánh thủng trên một đơn vị độ dày. Nói chung, đối với vật liệu cách điện, giá trị điện áp đánh thủng và độ bền điện môi cao hơn sẽ tốt hơn.
(4) Độ bền kéo: Đây là ứng suất kéo tối đa mà mẫu thử có thể chịu được trong thử nghiệm độ bền kéo. Đây là thử nghiệm đại diện và được sử dụng rộng rãi nhất cho các tính chất cơ học của vật liệu cách điện.
(5) Khả năng chống cháy: Điều này đề cập đến khả năng của vật liệu cách điện chống cháy khi tiếp xúc với ngọn lửa hoặc ngăn chặn sự cháy thêm khi lấy ra khỏi ngọn lửa. Với việc ứng dụng ngày càng tăng của vật liệu cách điện, các yêu cầu về khả năng chống cháy của chúng ngày càng trở nên quan trọng hơn. Người ta sử dụng nhiều phương tiện khác nhau để cải thiện và nâng cao khả năng chống cháy của vật liệu cách điện. Khả năng chống cháy cao hơn có nghĩa là an toàn tốt hơn.
(6) Điện trở hồ quang: Trong các điều kiện thử nghiệm quy định, khả năng của vật liệu cách điện chịu được tác động của hồ quang điện dọc theo bề mặt của nó. Trong quá trình thử nghiệm, sử dụng dòng điện nhỏ có điện áp xoay chiều cao. Hồ quang được tạo ra giữa hai điện cực bằng điện áp cao được sử dụng để xác định điện trở hồ quang của vật liệu cách điện bằng cách đo thời gian cần thiết để lớp dẫn điện hình thành trên bề mặt vật liệu cách điện. Giá trị thời gian càng lớn thì khả năng chống hồ quang càng tốt.
(7) Niêm phong: Nó cung cấp khả năng bịt kín và cách ly tốt với dầu và nước. Bốn hằng số cơ bản ảnh hưởng đến điện môi là: Hằng số điện môi: đề cập đến việc truyền tải, lưu trữ hoặc ghi điện theo cách phân cực điện. Độ dẫn điện: dùng để chỉ dòng điện rò rỉ của chất điện môi dưới tác dụng của điện trường. Tổn thất điện môi: là sự tổn thất điện năng của chất điện môi dưới tác dụng của điện trường. Độ bền điện môi: đề cập đến khả năng hư hỏng chất điện môi dưới tác dụng của điện trường mạnh.
