Με την ανάπτυξη της βιομηχανίας ηλεκτρικής ενέργειας, τη συνεχή επέκταση της ικανότητας μεταφοράς και τα αυξανόμενα επίπεδα τάσης των γραμμών μεταφοράς και των υποσταθμών, οι απαιτήσεις για μονωτήρες στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας γίνονται πιο αυστηρές. Οι παραδοσιακοί μονωτές από πορσελάνη ή γυαλί, που χρησιμοποιούνται για πάνω από 100 χρόνια σε γραμμές μεταφοράς υψηλής τάσης, έχουν τόσο πλεονεκτήματα όσο και μειονεκτήματα. Αυτά περιλαμβάνουν το να είναι βαρύ και εύθραυστο, να έχει χαμηλή αντίσταση στη ρύπανση και να είναι επιρρεπές σε βλάβη της εσωτερικής μόνωσης. Ως εκ τούτου, υπάρχει επείγουσα ανάγκη για έναν νέο τύπο μονωτή που θα αντικαταστήσει τους παραδοσιακούς μονωτήρες πορσελάνης. Με την ταχεία ανάπτυξη της χημικής βιομηχανίας και την εμφάνιση νέων σύνθετων υλικών, εμφανίστηκε μια νέα γενιά μονωτών που κατασκευάζονται κυρίως από οργανικά υλικά-σύνθετοι μονωτές.
Οι σύνθετοι μονωτές είναι μια εξαιρετική επιλογή για εύκολη εγκατάσταση ή για χρήση σε χώρους με υψηλά επίπεδα μόλυνσης. Αποτελούνται από μια σύνθετη δομή κατασκευασμένη από δύο ή περισσότερους τύπους οργανικών υλικών. Οι σύνθετοι μονωτές που χρησιμοποιούνται στα δίκτυα ισχύος είναι κυρίως μονωτήρες ανάρτησης σε σχήμα ράβδου.
Η κύρια δομή του μονωτήρα φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα:
1. Τελικά εξαρτήματα: Τα ακραία εξαρτήματα είναι τα μεταλλικά μέρη του σύνθετου μονωτή, που χρησιμεύουν ως εξαρτήματα μηχανικής μετάδοσης φορτίου. Συνδέουν τον μονωτήρα με τον πύργο και τους αγωγούς και η ποιότητά τους επηρεάζει άμεσα τη μηχανική αντοχή και την απόδοση του σύνθετου μονωτή.
2. Ράβδος πυρήνα: Η ράβδος πυρήνα, επίσης γνωστή ως εποξειδική ράβδος ενισχυμένης με ίνες γυαλιού, είναι το κύριο φέρον μέρος του σύνθετου μονωτή και το κύριο συστατικό της εσωτερικής μόνωσης. Πρέπει να διαθέτει υψηλή μηχανική αντοχή, εξαιρετικές ιδιότητες μόνωσης και μακροπρόθεσμη σταθερότητα. Το υλικό της ράβδου πυρήνα είναι τυπικά μια ράβδος με ράβδο μονόκατευθυνσης ενισχυμένης με ίνες γυαλιού. Λειτουργεί ως η ραχοκοκαλιά του σύνθετου μονωτή, υποστηρίζοντας τα υπόστεγα, παρέχοντας εσωτερική μόνωση, συνδέοντας τα ακραία εξαρτήματα και φέροντας μηχανικά φορτία. Με αντοχή σε εφελκυσμό γενικά άνω των 600 MPa, η ράβδος πυρήνα είναι δύο φορές πιο ισχυρή από τον συνηθισμένο χάλυβα και 5-8 φορές ισχυρότερη από την πορσελάνη. Επιπλέον, έχει καλές διηλεκτρικές ιδιότητες, χημική αντοχή, αντοχή σε κάμψη κόπωσης, αντοχή σε ερπυσμό και αντοχή σε κρούση.
3. Υπόστεγα (Housing) : Τα υπόστεγα ή το περίβλημα αποτελούν το εξωτερικό μονωτικό τμήμα του σύνθετου μονωτή. Ο ρόλος τους είναι να παρέχουν υψηλή αντίσταση έναντι υγρών και μολυσμένων φλας, προστατεύοντας τη ράβδο πυρήνα από την ατμοσφαιρική έκθεση. Τα υπόστεγα εκτίθενται σε εξωτερικές συνθήκες, αντέχουν σε δύσκολες καιρικές συνθήκες και βιομηχανική ρύπανση και ενδέχεται να υποφέρουν από εκκενώσεις σπινθήρων ή μερική διάβρωση τόξου κατά τη λειτουργία. Ως εκ τούτου, τα υπόστεγα πρέπει να έχουν εξαιρετική αντίσταση κατά της μόλυνσης, αντίσταση εντοπισμού και διάβρωσης, καθώς και αντοχή στο όζον, τις υψηλές θερμοκρασίες και την ατμοσφαιρική γήρανση.
Πρόσθετο Εξάρτημα
Συγκολλητικό στρώμα: Το συγκολλητικό στρώμα είναι η διεπαφή μεταξύ της ράβδου πυρήνα και του περιβλήματος, που εκτείνεται μεταξύ των δύο ακραίων εξαρτημάτων. Είναι ένα άλλο κρίσιμο μέρος της εσωτερικής μόνωσης του σύνθετου μονωτή. Η κακή ποιότητα κόλλας μπορεί να γίνει αδύναμο σημείο στη λειτουργία του μονωτή.
Αυτά τα εξαρτήματα εξασφαλίζουν συλλογικά την ανώτερη ηλεκτρική μονωτική απόδοση, τη μηχανική αντοχή και την ανθεκτικότητα του σύνθετου μονωτήρα, καθιστώντας τον κατάλληλο αντικαταστάτη για τους παραδοσιακούς μονωτήρες πορσελάνης, ειδικά σε περιβάλλοντα υψηλής τάσης και ρύπανσης.