Высокое напряжение между различными частями электрооборудования может вызвать разряды подобные молнии. Изоляторы играют большую роль в надежности работы электрических систем. Они служат для изоляции электроустановок, находящихся под различными электрическими потенциалами, друг от друга и от земли.
В качестве диэлектрика используют фарфор, закаленное стекло и полимерный стеклопластик.
Фарфоровые изоляторы давно активно применяются благодаря таким свойствам электротехнического фарфора, как механическая прочность, твердость, устойчивость к коррозии и климатическим воздействиям. Их производство – довольно сложный технологический процесс, включающий в себя формирование смеси из кварца, каолина и полевого шпата, и последующее литье в гипсовые формы. К недостаткам фарфора относятся: низкое допускаемое механическое напряжение, хрупкость, быстрое старение и потеря электрической прочности.
Стеклянные изоляторы обладают рядом преимуществ перед фарфоровыми аналогами. Стекло для производства изоляторов на 50-80% состоит из диоксида кремния SiO2 (белый кварцевый песок). В состав включают различные добавки для понижения электропроводности и улучшения электромеханических свойств. Прозрачный материал позволяет увидеть внутренние дефекты, что значительно упрощает профилактическую проверку. Механизация и автоматизация производства уменьшает до минимума влияние человеческого фактора и позволяет снизить стоимость изолятора. Основные недостатки стеклянных изоляторов – ненадежная транспортировка и чувствительность к резким перепадам температуры.
Наибольшей механической прочностью обладают полимерные изоляторы, изготовляемые из смеси нескольких композитных материалов. Долговечные и надежные, они сохраняют устойчивость работы при воздействии механических и температурных нагрузок в широком диапазоне. Отличаются простотой монтажа и малым весом. К недостаткам можно отнести отсутствие опыта длительной эксплуатации и недостаточную стандартизацию технологии.
По назначению изоляторы делятся на подвесные, опорные и проходные. В свою очередь, опорные изоляторы подразделяются на штыревые и стержневые, а подвесные – на стержневые и тарельчатые.
Опорные стержневые изоляторы представляют собой армированные фланцами и колпачками полые фарфоровые изоляторы. С помощью фланца изолятор крепится к железобетонным или заземленным металлическим конструкциям, а колпачки предназначены для крепления токоведущих частей. Стержневые изоляторы для внешних распределительных устройств рассчитаны на напряжение от 6 до 35 кВ. На установках напряжением выше 110 кВ стержневые изоляторы устанавливаются сборные, из изоляторов, рассчитанных на напряжение до 110 кВ.
Изоляторы опорно-штыревые до 35 кВ предназначены для открытых распределительных устройств. Представляют собой связку фарфоровых элементов, с далеко выступающими ребрами, связанных между собой цементным раствором. На электроустановках напряжением выше 110 кВ собираются в колонки из изоляторов на 35 кВ. Изолятор оснащен чугунным штырем, с помощью которого он крепится на основании с одной стороны и к токоведущим частям с другой.
Подвесной тарельчатый изолятор состоит из ребристой фарфоровой тарелки, полой чугунной головки, покрытой цинком и штыря. Все элементы крепятся между собой цементным раствором. Благодаря тарельчатой форме, изоляторы могут противостоять воздействующим силам растяжения. Требуемый уровень выдерживающих напряжений достигается с помощью соединения изоляторов в гирлянды.
Стержневые изоляторы подвесного типа применяются для крепления воздушных выключателей, а также для натяжных подвесок линий электропередачи
Проходные изоляторы до 35 кВ состоят из полого фарфорового ребристого корпуса, металлической шапки и стержня. Предназначены для изоляции токопроводящих частей при прохождении их через потолки, стены и другие элементы конструкций распределительных устройств.