Jak wybrać izolatory ceramiczne Al2O3 do sprzętu elektrycznego wysokiego napięcia

Wysokonapięciowa konstrukcja żyje lub umiera z powodu ścieżki izolacyjnej. Izolatory organiczne starzeją się, karbonizują i pełzają, ale odpowiednio dobrany ceramiczny izolator Al2O3 zachowuje swoją wytrzymałość dielektryczną przez dziesięciolecia. Wyzwaniem nie jest to, czy ceramika dobrze izoluje — bo tak — ale wybór odpowiedniej klasy, grubości ścianki i wykończenia powierzchni, aby wysokonapięciowy izolator ceramiczny nigdy nie stał się najsłabszym ogniwem.

Pytanie Klienta: „Skąd bierze się przebicie?”

Kupujący zazwyczaj zgłaszają się z konkretnym problemem: izolator przepustowy, który ścieżkuje w wilgotnym powietrzu, izolator dystansowy, który nie przechodzi testu hipot, lub izolator przepustowy, który przecieka prąd w podwyższonej temperaturze. Sam ceramiczny tlenek glinu rzadko jest przyczyną. Częściej odległość pełzania jest zbyt krótka, powierzchnia jest nieglazurowana i zatrzymuje wilgoć, lub rezystywność objętościowa klasy spada w temperaturze pracy.

Dlaczego tlenek glinu tak dobrze izoluje

Tlenek glinu jest tlenkiem kowalencyjnym o szerokiej przerwie energetycznej, więc w temperaturze pokojowej prawie nie ma wolnych nośników. Jego rezystywność objętościowa przekracza 10^14 Ω·cm i nie karbonizuje pod wpływem wyładowań, jak polimery. Ta kombinacja zapewnia wysoką wytrzymałość dielektryczną na milimetr i długie ścieżki pełzania w kompaktowej części. Jedynym zastrzeżeniem jest to, że rezystywność spada wraz ze wzrostem temperatury, więc konstrukcje pracujące w wysokich temperaturach wymagają klasy i przekroju dobranych do podwyższonego warunku.

Jak wybrać

1. Zacznij od napięcia systemowego i dodaj wymaganą marżę bezpieczeństwa i zanieczyszczenia.
2. Ustaw wytrzymałość dielektryczną i rezystywność objętościową w rzeczywistej temperaturze pracy, a nie w 20 °C.
3. Określ odległości pełzania i przebicia dla najgorszej klasy zanieczyszczenia.
4. Wybierz 96% Al2O3 do większości zastosowań elektrycznych i 99% do przepustów o wysokiej czystości lub próżniowych.
5. Określ glazurowaną lub szlifowaną powierzchnię, aby zapobiec ścieżkowaniu wilgoci, i potwierdź opcję metalizacji, jeśli wymagane jest lutowanie.

Zastosowania

Izolatory te są stosowane w rozdzielnicach, izolatorach przepustowych transformatorów, uszczelnieniach końcowych kondensatorów, izolatorach zapłonowych i przepustach próżniowych. Typowe przykłady to izolatory dystansowe 96% i izolatory przepustowe wysokiego napięcia, izolatory z tlenku glinu 20 kV/mm oraz niestandardowe izolatory przepustowe o ultra-wysokiej czystości do urządzeń próżniowych.

Referencyjna specyfikacja elektryczna

Klucz podstawy: (P) specyfikacja strony produktu; (T) wartość typowa w temperaturze; (C) do potwierdzenia testem dielektrycznym na dostarczonej części.

Często zadawane pytania

Który tlenek glinu, 96% czy 99%, jest lepszy do izolacji HV?

Oba są doskonałe. 96% to ekonomiczna klasa elektryczna do rozdzielnic i izolatorów przepustowych; 99% jest preferowany do przepustów próżniowych i półprzewodnikowych, gdzie czystość decyduje o wycieku i odgazowaniu.

Dlaczego izolator ulega awarii tylko w wilgotną pogodę?

Wilgoć plus zanieczyszczenie powierzchni tworzą przewodzącą warstwę. Glazurowana powierzchnia i odpowiednia odległość pełzania przerywają tę warstwę i zatrzymują ścieżkowanie.

Czy potrzebuję niestandardowego kształtu?

Zazwyczaj tak. Gwinty, kołnierze, rowki i otwory montażowe są obrabiane w stanie zielonym lub wypalonym, więc większość izolatorów HV jest wykonywana według rysunku, a nie kupowana z katalogu.

Dwie liczby, które kupujący pomijają

Dwa praktyczne punkty decydują o większości wycen izolatorów wysokiego napięcia. Po pierwsze, odległość pełzania — ścieżka wzdłuż powierzchni — musi rosnąć wraz z klasą zanieczyszczenia, a nie tylko z napięciem; izolator o krótkiej odległości pełzania będzie ścieżkował nawet przy umiarkowanym napięciu w wilgotnej, brudnej instalacji. Po drugie, klasa i przekrój muszą być sprawdzane w warunkach gorących, ponieważ rezystywność objętościowa może spaść o kilka rzędów wielkości w temperaturze 500 °C. Projektowanie ceramicznego izolatora Al2O3 tylko na podstawie danych z temperatury pokojowej jest najczęstszą przyczyną nieudanych testów hipot.

Powiązane lektury

Aby dowiedzieć się, jak ceramika techniczna zapobiega awariom izolacji w wysokich temperaturach w powiązanych zastosowaniach, zobacz zapobieganie awariom izolacji w wysokich temperaturach.