Con lo sviluppo del settore energetico, la continua espansione della capacità di trasmissione e l’aumento dei livelli di tensione delle linee di trasmissione e delle sottostazioni, i requisiti per gli isolanti nei sistemi elettrici stanno diventando più severi. Gli isolanti tradizionali in porcellana o vetro, utilizzati da oltre 100 anni nelle linee di trasmissione ad alta tensione, presentano sia vantaggi che svantaggi. Questi includono il fatto che sono pesanti e fragili, hanno una bassa resistenza all’inquinamento e sono soggetti a guasti dell’isolamento interno. Pertanto, esiste un urgente bisogno di un nuovo tipo di isolante per sostituire i tradizionali isolanti in porcellana. Con il rapido sviluppo dell'industria chimica e l'emergere di nuovi materiali compositi, è emersa una nuova generazione di isolanti realizzati principalmente con materiali organici, gli isolanti compositi.
Gli isolanti compositi sono una scelta eccellente per una facile installazione o per l'uso in aree con elevati livelli di contaminazione. Sono composti da una struttura composita composta da due o più tipi di materiali organici. Gli isolanti compositi utilizzati nelle reti elettriche sono principalmente isolatori a sospensione a forma di asta.
La struttura principale dell'isolante è mostrata nello schema seguente:
1. Raccordi terminali: i raccordi terminali sono le parti metalliche dell'isolante composito, che fungono da componenti meccanici di trasmissione del carico. Collegano l'isolante alla torre e ai conduttori e la loro qualità influisce direttamente sulla resistenza meccanica e sulle prestazioni dell'isolante composito.
2. Barra centrale: la barra centrale, nota anche come barra epossidica rinforzata con fibra di vetro pultrusa, è la parte portante principale dell'isolante composito e il componente principale dell'isolamento interno. Deve possedere un'elevata resistenza meccanica, eccellenti proprietà isolanti e stabilità a lungo termine. Il materiale dell'asta centrale è tipicamente un'asta pultrusa unidirezionale in fibra di vetro rinforzata con resina. Agisce come la spina dorsale dell'isolante composito, supportando i capannoni, fornendo isolamento interno, collegando i raccordi terminali e sopportando carichi meccanici. Con una resistenza alla trazione generalmente superiore a 600 MPa, l'asta centrale è due volte più resistente dell'acciaio comune e 5-8 volte più resistente della porcellana. Inoltre, ha buone proprietà dielettriche, resistenza chimica, resistenza alla fatica da flessione, resistenza allo scorrimento viscoso e resistenza agli urti.
3. Ripari (alloggiamento): i ripari o l'alloggiamento costituiscono la parte isolante esterna dell'isolante composito. Il loro ruolo è quello di fornire un'elevata resistenza alle scariche umide e contaminate, proteggendo l'asta centrale dall'esposizione atmosferica. I capannoni sono esposti alle condizioni esterne, alle intemperie e all'inquinamento industriale e possono subire scariche di scintille o erosione parziale dell'arco durante il funzionamento. Pertanto, i capannoni devono avere un'ottima resistenza anticontaminazione al flashover, al tracciamento e all'erosione, nonché resistenza all'ozono, alle alte temperature e all'invecchiamento atmosferico.
Componente aggiuntivo
Strato adesivo: lo strato adesivo è l'interfaccia tra l'asta centrale e l'alloggiamento, che si estende tra i due raccordi terminali. È un'altra parte critica dell'isolamento interno dell'isolante composito. Una scarsa qualità dell'adesivo può diventare un punto debole nel funzionamento dell'isolante.
Questi componenti garantiscono collettivamente prestazioni di isolamento elettrico, resistenza meccanica e durata superiori dell'isolante composito, rendendolo un sostituto adatto ai tradizionali isolatori in porcellana, soprattutto in ambienti ad alta tensione e inquinati.