Współczesny świat nie może istnieć bez energii elektrycznej. Jej
zastosowanie obejmuje wszelkie dziedziny działalności i zainteresowań
człowieka, nawet tak bardzo odległe od techniki jak kultura,
wypoczynek, religia czy podróże. Przykłady można by mnożyć.
Tylko niektóre przedsięwzięcia wymagające stosowania energii
elektrycznej mogą być realizowane dzięki autonomicznemu zasilaniu z
przenośnych źródeł (agregaty prądotwórcze, akumulatory), bądź z małych,
osobnych elektrowni wodnych, wiatrowych i słonecznych. Większość
urządzeń technicznych zużywa znaczną ilość energii, co wymaga
stabilnego i stacjonarnego zasilania.
Głównymi współczesnymi źródłami energii elektrycznej są duże
elektrownie: atomowe, wodne, węglowe i gazowe. Koncentracja wytwarzania
umożliwia uzyskiwanie stosunkowo taniej energii i racjonalizuje
transport paliw. Jednak w związku z tym niezbędne jest przesyłanie
energii elektrycznej na znaczne odległości. Jedyną stosowaną
współcześnie metodą przesyła jest przesył liniami elektrycznymi za
pomocą przewodzących przewodów. W trakcie tego dochodzi do strat
przesyłowych z powodu rezystancji przewodów. Straty te - przy
określonym poziomie napięcia - są proporcjonalne do wspomnianej
rezystancji i kwadratu natężenia prądu. Wynika stąd oczywisty wniosek,
że zmniejszenie strat jest możliwe dzięki zmniejszeniu natężenia prądu,
a więc podwyższanie napięcia przesyłowego przyczynia się do
zmniejszenia strat. Wymaga to zastosowania w liniach i stacjach
odpowiedniej izolacji. Jest ona tym trudniejsza do wykonania i tym
droższa, im wyższe jest napięcie przesyłowe. A zatem poziom napięcia
przesyłowego jest zdeterminowany przez względy techniczno-ekonomiczne.
Linie przesyła energii elektrycznej mogą być realizowane jako
napowietrzne lub kablowe. Przy porównywalnych parametrach znamionowych
(napięcie, prąd) linie kablowe są droższe od napowietrznych. Pomimo
tego, dzięki swym szczególnym właściwościom, są one dość często
stosowane, ale raczej przy stosunkowo niskich napięciach w sieciach
rozdzielczych. W latach 70-tych duże nadzieje pokładano w koncepcji
dalekosiężnych nadprzewodzących linii kablowych. Jednak nie doczekały
się one dotychczas praktycznej realizacji, ponieważ stają się opłacalne
dopiero wtedy, gdy moc przesyłanej energii jest większa niż 2 GW [78].
Istnieje także uzasadniona obawa, że awaria kablowa linii
nadprzewodzącej może przynieść trudne do przewidzenia szkody. W tej
sytuacji dominującym narzędziem przesyłu energii elektrycznej pozostają
- od początku rozwoju elektroenergetyki - linie napowietrzne. Są to
głównie linie napięcia przemiennego trójfazowego, aczkolwiek stopniowo
wzrasta zasięg przesyłu energii elektrycznej liniami bardzo wysokiego
napięcia stałego [86].
Niezależnie od rodzaju napięcia, w liniach napowietrznych jako
izolację wykorzystuje się powietrze atmosferyczne. Powietrze posiada
dobre właściwości izolacyjne, jego zaś podstawową zaletą jest
powszechna dostępność. Jednak nie można zbudować linii przesyłowej
opierając się wyłącznie na właściwościach powietrza. Przewody linii
trzeba umieścić tak, aby zapewnić wymagane odstępy między różnymi
przewodami tej samej linii, odstępy od przewodów linii sąsiednich oraz
odstępy od uziemionych konstrukcji, budowli i innych przedmiotów na
powierzchni ziemi. W tym celu stosuje się słupy i izolatory, czyli
urządzenia, które zapewniają wymagane odstępy i niezbędną wytrzymałość
mechaniczną i elektryczną układu niezależnie od warunków otoczenia.
Znaczący wpływ na wytrzymałość elektryczną izolatorów wywierają
czynniki środowiskowe (ciśnienie, temperatura i wilgotność powietrza,
opady, wiatry i zanieczyszczenia pochodzenia naturalnego, np. unosy
wody morskiej lub pyłów pustynnych) oraz zanieczyszczenia przemysłowe w
postaci pyłów, elektrolitów lub gazów. Czynniki środowiskowe i
zabrudzenia oddziałują na izolatory doraźnie i sukcesywnie. Powodują
one, że znamionowe (wyjściowe) właściwości mechaniczne i elektryczne
ulegają podczas eksploatacji osłabieniu. W skrajnych przypadkach może
to spowodować awarie związane z uszkodzeniem lub zniszczeniem
izolatorów w sieci przesyłowej. Koszt izolatora jest stosunkowo mały,
natomiast straty spowodowane awarią zabrudzeniową mogą być ogromne ze
względu na skutki niedostarczenia energii oraz koszty napraw linii bądź
stacji. Dlatego problem niezawodności izolatorów należy do zasadniczych
w budowie i eksploatacji elektroenergetycznych urządzeń wysokiego
napięcia.
Spis treści:
WSTĘP
1. IZOLATORY ELEKTROENERGETYCZNE JAKO POWIETRZNE UKŁADY IZOLACYJNE
1.1. Mechanizmy wyładowań elektrycznych w powietrzu
1.1.1. Przebicie powietrza jako ośrodka izolacyjnego
1.1.2. Przeskok w układzie typu wsporczego
1.1.3. Przeskok w układzie typu przepustowego
1.1.4. Przeskok zabrudzeniowy
1.1.5. Przeskok związany z trwałą degradacją powierzchni materiału stałego
1.1.6. Wpływ rodzaju napięcia na napięcie przeskoku
1.2. Narażenia i starzenie izolatorów
1.2.1. Rodzaje narażeń
1.2.2. Narażenia zabrudzeniowe izolatorów w warunkach krajowych
1.2.3. Mechanizmy starzenia izolatorów
1.2.4. Awaryjność starzeniowa izolatorów w instalacjach elektroenergetycznych
2. KONSTRUKCJE I ROZWÓJ IZOLATORÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH
2.1. Klasyfikacja izolatorów
2.1.1. Zasady klasyfikacji izolatorów
2.1.2. Podział izolatorów według zastosowania
2.1.3. Podział izolatorów według budowy
2.1.4. Podział izolatorów według materiału izolacyjnego
2.2. Rozwój konstrukcyjno-technologiczny
2.2.1. Rys historyczny
2.2.2. Bariery technologiczno-materiałowe w rozwoju izolatorów
2.3. Projektowanie izolatorów
2.3.1. Układy zastępcze
2.3.2. Wyznaczanie głównych wymiarów izolatorów
2.3.3. Projektowanie kloszy izolatorów
2.3.4. Obliczenia komputerowe
3. TECHNOLOGIE WYTWARZANIA IZOLATORÓW
3.1. Technologia wytwarzania izolatorów ceramicznych
3.2. Technologia wytwarzania izolatorów szklanych
3.3. Technologia wytwarzania izolatorów polimerowych (nieceramicznych)
4. BADANIA
4.1. Badania materiałów izolatorowych
4.2. Badania konstrukcyjno-technologiczne
4.3. Badania fabryczne
4.4. Laboratoryjne badania zabrudzeniowe
4.4.1. Specyfika badań zabrudzeniowych
4.4.2. Laboratoryjne badania poznawcze i konstruktorskie
4.4.3. Wyznaczanie charakterystyk zabrudzeniowych
4.5. Badania terenowe i eksploatacyjne izolatorów
4.5.1. Wprowadzenie
4.5.2. Wyskoki prądów upływu jako kryterium zagrożenia awaryjnego izolatorów
4.5.3. Konduktywność powierzchniowa - pomiary i interpretacja
4.5.4. Selekcyjne badania terenowe
4.5.5. Badania konstruktorskie i starzeniowe
5. EKSPLOATACJA IZOLATORÓW
5.1. Dobór izolatorów
5.1.1. Zasady doboru
5.1.2. Izolacja w krajowych sieciach elektroenergetycznych a dobór izolatorów
5.1.3. Dobór izolatorów ze względu na narażenie zabrudzeniowe
5.2. Przedsięwzięcia eksploatacyjne
5.2.1. Profilaktyka izolacji
5.2.2. Renowacja izolatorów
5.2.3. Wymiana izolatorów pod napięciem
6. IZOLATORY DO SPECJALNYCH ZASTOSOWAŃ
6.1. Izolatory do szynoprzewodów
6.2. Izolatory do urządzeń wysokiego napięcia stałego
6.3. Izolatory trakcyjne
6.4. Izolatory elektrofiltrów
7. PERSPEKTYWY ROZWOJOWE IZOLACJI POWIETRZNEJ
PIŚMIENNICTWO CYTOWANE 
