عایق های فشار باید دارای ویژگی هایی مانند پایداری الکتریکی و مکانیکی بالا، عدم وجود ناخالصی ها و حفره های داخلی، مقاومت در برابر تغییرات دما و تغییر شکل، ضریب اطمینان بالا، ضریب تلفات عایق پایین، مقاومت در برابر آب و آلودگی باشند.
خرابی الکتریکی یک مقره می تواند ناشی از تخلیه الکتریکی در هوای اطراف مقره، تخلیه الکتریکی سطحی از طریق گرد و غبار یا تخلیه الکتریکی از داخل مقره باشد. تعجب آور نیست که گفته می شود ضریب اطمینان سیستم های قدرت به ضریب اطمینان عایق ها و کیفیت آنها بستگی دارد. علت اصلی خرابی عایق هوا، تخلیه الکتریکی بین خط و زمین در شرایط ولتاژ غیرعادی سیستم است. در حین تخلیه الکتریکی، گرمای زیاد تولید شده توسط قوس الکتریکی باعث سوراخ شدن کیس عایق می شود. با توجه به این پدیده، مواد مورد استفاده در مقره ها باید دارای ویژگی های خاصی باشند.
به موادی که برای عایق کاری استفاده می شود، مواد عایق می گویند. برای استفاده بهینه از این مواد باید دارای ویژگی های خاصی باشند که عبارتند از:
از نظر مکانیکی قوی، قادر به مقاومت در برابر استرس و وزن هادی است.آنها باید استحکام دی الکتریک بسیار بالایی داشته باشند تا در برابر تنش ولتاژ در سیستم ولتاژ بالا مقاومت کنند.
به منظور جلوگیری از جریان جریان به زمین، باید مقاومت عایق بالایی داشته باشد.
خواص فیزیکی و الکتریکی آنها باید حداقل تحت تأثیر تغییرات دما باشد.
هر واحد یا صفحه عایق برای ولتاژ پایین (معمولاً 11 کیلو ولت) طراحی شده است. بسته به ولتاژ کاری، تعداد صفحات مورد نیاز را می توان به صورت سری وصل کرد. خرابی یکی از صفحات باعث خرابی کل رزوه نمی شود، زیرا صفحه آسیب دیده قابل تعویض است.
برخی از اصطلاحات مرتبط با عایق ها عبارتند از:
باند (شکاف) یا راهرو: کوتاه ترین مسیر روی سطح مقره که هادی را به محفظه متصل می کند.
خرابی الکتریکی در عایق ها: تخلیه در سطح هادی سطح بین هادی و بدنه (به دلیل کثیفی، آلودگی و رطوبت) خرابی الکتریکی نامیده می شود.
ولتاژ شکست عایق: این مقدار ولتاژی است که باعث خرابی عایق می شود.
برخی از آزمایشات انجام شده بر روی مقره ها عبارتند از:
سیستم قفل را بررسی کنید
کنترل وزن مقره ها و ابعاد قطعات مختلف آنها
تست چرخه حرارتی
تست حداکثر بار الکترومکانیکی (فقط برای عایق های شیشه ای)
تست حداکثر بار مکانیکی
تست شوک حرارتی (فقط برای عایق های شیشه ای)
تست مقاومت در برابر سوراخ شدن
تست تخلخل یا تخلخل (فقط برای عایق های چینی)
تست درجه گالوانیزه شدن قطعات فلزی عایق
انواع عایق ها بر اساس جنسیت
عایق های فضای باز از پرسلن، شیشه و اخیراً مواد کامپوزیت ساخته می شوند.در زیر به معرفی این عایق ها می پردازیم.
مقره چینی
امروزه پرسلن پرکاربردترین ماده برای عایق هوا است. پرسلن از سیلیکات آلومینیوم ساخته شده است. سیلیکات آلومینیوم با کازولین پلاستیکی، فلدسپات و کوارتز مخلوط می شود تا مواد عایق چینی سخت و پرسلن لعابدار تولید شود. سطح ظروف چینی باید به اندازه ای صیقل داده و صیقل داده شود تا آب به آن نچسبد یا به آن نفوذ نکند. پرسلن همچنین باید غیر متخلخل باشد، زیرا تخلخل عامل اصلی کاهش خواص دی الکتریک آن است. علاوه بر این، پرسلن باید عاری از هرگونه کثیفی و حباب هوا باشد که ممکن است بر خواص عایق آن تأثیر بگذارد.
از معایب عایق های چینی می توان به ایجاد ترک های ریز در آنها و در نتیجه کاهش مقاومت در برابر ولتاژ ضربه ای اشاره کرد.
مقره شیشه ای
عایق های شیشه ای از مخلوطی از سنگ آهک ذوب شده و پودر کوارتز ساخته می شوند که به طور ناگهانی سرد و قالب گیری می شوند. امروزه مقره های شیشه ای نیز در خطوط انتقال و توزیع نیروی برق مورد قبول و استفاده گسترده ای قرار گرفته اند. این عایق ها از شیشه های آنیل سخت برای عایق استفاده می کنند.عایق شیشه ای مزایایی نسبت به عایق چینی معمولی دارد، از جمله:
قدرت دی الکتریک آن قابل مقایسه با چین است.
مقاومت آن بسیار بالاست.
ضریب انبساط حرارتی آن کم است.
استحکام بالاتری نسبت به عایق چینی دارد.
چون شفاف است، در برابر نور خورشید مانند چینی گرم نمی شود.
به دلیل شفاف بودن شیشه، کثیفی و حباب های هوا به راحتی در داخل بدنه پیدا می شود.
شیشه عمر بسیار بالایی دارد زیرا خواص مکانیکی و الکتریکی آن تحت تأثیر گذشت زمان قرار نمی گیرد.
شیشه ارزان تر از چینی است.
عایق های شیشه ای دارای مقاومت الکتریکی 140 و 500 کیلو ولت بر سانتی متر هستند. همچنین پایداری مکانیکی فشاری و مکانیکی کششی آنها به ترتیب 1.5 و 2 برابر بیشتر از مقره های چینی است. از طرف دیگر، مقاومت خمشی مکانیکی عایق های شیشه ای تقریباً برابر (کمی کمتر) با عایق های چینی است.
یکی از مزایای عایق های شیشه ای ضریب انبساط حرارتی بسیار پایین است که در نتیجه تغییر شکل آنها به دلیل افزایش دما بسیار کم است. عایق های شیشه ای قبل از شکستن کاملاً خرد می شوند، به این معنی که عایق های آسیب دیده به راحتی پیدا می شوند.برخلاف عایق های چینی، عایق های شیشه ای بدون سوراخ ساخته می شوند، یا در صورت مشاهده سوراخ ها.
معایب عایق های شیشه ای به شرح زیر است:
رطوبت می تواند به راحتی روی سطح شیشه متراکم شود، بنابراین گرد و غبار موجود در هوا روی سطح شیشه می نشیند و مسیری برای جریان آن ایجاد می کند.
اشکال نامنظم را نمی توان برای شیشه های با کرنش بالا به دلیل کرنش های خنک کننده داخلی به دلیل سرد شدن نامنظم قالب بندی کرد.
عایق های شیشه ای گرد و غبار بیشتری را جذب می کنند.
.
