Wraz z rozwojem energetyki, ciągłym zwiększaniem zdolności przesyłowych oraz rosnącymi poziomami napięć linii i stacji elektroenergetycznych, wymagania stawiane izolatorom w systemach elektroenergetycznych stają się coraz bardziej rygorystyczne. Tradycyjne izolatory porcelanowe lub szklane, stosowane od ponad 100 lat w liniach przesyłowych wysokiego napięcia, mają zarówno zalety, jak i wady. Należą do nich ciężar i kruchość, niska odporność na zanieczyszczenia i podatność na uszkodzenie izolacji wewnętrznej. Dlatego istnieje pilna potrzeba opracowania nowego typu izolatora, który zastąpiłby tradycyjne izolatory porcelanowe. Wraz z szybkim rozwojem przemysłu chemicznego i pojawieniem się nowych materiałów kompozytowych pojawiła się nowa generacja izolatorów wykonanych głównie z materiałów organicznych – izolatory kompozytowe.
Izolatory kompozytowe są doskonałym wyborem ze względu na łatwą instalację lub zastosowanie w obszarach o wysokim poziomie zanieczyszczeń. Składają się z konstrukcji kompozytowej wykonanej z dwóch lub więcej rodzajów materiałów organicznych. Izolatory kompozytowe stosowane w sieciach elektroenergetycznych to przede wszystkim izolatory wiszące prętowe.
Główną konstrukcję izolatora pokazano na poniższym schemacie:
1. Łączniki końcowe: Łączniki końcowe to metalowe części izolatora kompozytowego, służące jako elementy mechaniczne przenoszące obciążenie. Łączą izolator z wieżą i przewodami, a ich jakość bezpośrednio wpływa na wytrzymałość mechaniczną i wydajność izolatora kompozytowego.
2. Pręt rdzenia: Pręt rdzenia, znany również jako pręt epoksydowy wzmocniony pultrudowanym włóknem szklanym, jest główną częścią nośną izolatora kompozytowego i głównym składnikiem izolacji wewnętrznej. Musi posiadać wysoką wytrzymałość mechaniczną, doskonałe właściwości izolacyjne i długoterminową stabilność. Materiałem rdzenia jest zazwyczaj jednokierunkowy pręt pultrudowany wzmocniony żywicą z włókna szklanego. Działa jako szkielet izolatora kompozytowego, podtrzymując szopy, zapewniając izolację wewnętrzną, łącząc łączniki końcowe i przenosząc obciążenia mechaniczne. Przy wytrzymałości na rozciąganie przekraczającej zazwyczaj 600 MPa, pręt rdzeniowy jest dwukrotnie mocniejszy niż zwykła stal i 5-8 razy mocniejszy niż porcelana. Dodatkowo ma dobre właściwości dielektryczne, odporność chemiczną, odporność na zmęczenie zginaniem, odporność na pełzanie i odporność na uderzenia.
3. Szopy (obudowy): Szopy lub obudowy tworzą zewnętrzną część izolacyjną izolatora kompozytowego. Ich rolą jest zapewnienie wysokiej odporności na mokre i zanieczyszczone rozgorzenia, chroniąc pręt rdzenia przed działaniem czynników atmosferycznych. Szopy są narażone na działanie warunków zewnętrznych, trudnych warunków pogodowych i zanieczyszczeń przemysłowych i mogą ulegać wyładowaniom iskrowym lub częściowej erozji łukowej podczas pracy. Dlatego szopy muszą charakteryzować się doskonałą odpornością na rozgorzenie, śledzenie i erozję, a także odporność na ozon, wysokie temperatury i starzenie atmosferyczne.
Dodatkowy komponent
Warstwa kleju: Warstwa kleju stanowi granicę między prętem rdzenia a obudową, rozciągającą się pomiędzy dwoma łącznikami końcowymi. Jest to kolejna krytyczna część wewnętrznej izolacji izolatora kompozytowego. Zła jakość kleju może stać się słabym punktem w działaniu izolatora.
Składniki te wspólnie zapewniają doskonałą izolację elektryczną, wytrzymałość mechaniczną i trwałość izolatora kompozytowego, co czyni go odpowiednim zamiennikiem tradycyjnych izolatorów porcelanowych, zwłaszcza w środowiskach pod wysokim napięciem i zanieczyszczonych.