研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著全球清潔能源革命，電絕緣體的部署有所增加。根據(jù) Global Market Insights 的數(shù)據(jù)，到 2028 年底，電絕緣子市場規(guī)模可能超過 75 億美元。

智能電網(wǎng)解決方案不僅是流行語，而且作為戰(zhàn)略投資領(lǐng)域正在獲得全球當(dāng)局的認(rèn)可，不僅有可能幫助經(jīng)濟(jì)而且環(huán)境進(jìn)步。

電網(wǎng)現(xiàn)代化的需要

在電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展變得越來越重要（盡管挑戰(zhàn)越來越大）的時(shí)代，對現(xiàn)代化的需求比以往任何時(shí)候都更大。各種研究證實(shí)了這一需求，包括 2020 年普林斯頓大學(xué)的一項(xiàng)研究表明，到 2035 年，電網(wǎng)容量必須增加近一倍，才能建立凈零排放電網(wǎng)。

智能電網(wǎng)必須具有彈性、可靠、強(qiáng)大、高效和經(jīng)濟(jì)。電絕緣體作為現(xiàn)代電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵要素發(fā)揮著重要作用。

隨著對智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的投資興趣繼續(xù)呈上升趨勢，電絕緣子市場 有望見證眾多增長機(jī)會(huì)。隨著新型和創(chuàng)新絕緣材料的出現(xiàn)，這種增長在材料科學(xué)的進(jìn)步中尤為突出，為更強(qiáng)大和更高效的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)鋪平了道路。

現(xiàn)代網(wǎng)格用瓷/陶瓷鍵絕緣材料

電網(wǎng)是現(xiàn)代生活中最不可或缺的組成部分之一，尤其是在像美國這樣的地區(qū)，從公民安全到國家安全，一切都依賴于可靠的電力供應(yīng)。

美國電網(wǎng)由 9，200 多臺(tái)發(fā)電機(jī)組組成，發(fā)電量接近 100 萬兆瓦，連接在 600，000 英里的輸電線路上。近年來，電網(wǎng)的現(xiàn)代化已成為重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域，新設(shè)備、技術(shù)和控制裝置的出現(xiàn)進(jìn)一步加強(qiáng)了這一趨勢，這些新設(shè)備、技術(shù)和控制裝置同步工作以更有效地供電。

先進(jìn)的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)包括各種電線和電力線，它們通過懸空的電線傳輸高壓電力。盡管電線本身沒有絕緣，但網(wǎng)絡(luò)的某些區(qū)域需要絕緣，例如帶電電線與支撐電線的電線相遇的地方。電絕緣體通常不響應(yīng)電場，從而防止電氣故障和火災(zāi)。

尤其是瓷/陶瓷電絕緣體，由于其眾多的材料特性和廣泛的應(yīng)用潛力，在工業(yè)操作中獲得了極大的青睞。

陶瓷材料以其卓越的機(jī)械強(qiáng)度和不導(dǎo)電性而聞名，使其非常適合用作電路板、同軸電纜和電源線中的絕緣體，以防止出現(xiàn)電涌、短路和火災(zāi)危險(xiǎn)。此外，陶瓷絕緣體表現(xiàn)出很強(qiáng)的保溫能力，以及良好的塑性特性、精密磨削潛力和具有優(yōu)異機(jī)械性能的粘合性，使其能夠成型為各種形狀。

此外，由于它是一種不良的電導(dǎo)體，因此由陶瓷制成的絕緣體可以讓電流通過而不會(huì)對附近的電導(dǎo)體產(chǎn)生任何反應(yīng)，尤其是與其他非導(dǎo)電材料結(jié)合使用時(shí)。

多年來，陶瓷電絕緣體在一致性和質(zhì)量方面取得了長足的發(fā)展。納米技術(shù)是主要貢獻(xiàn)者之一，考慮到該技術(shù)作為先進(jìn)、高性能和獨(dú)特材料在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的強(qiáng)勁增長。例如，在電絕緣體行業(yè)中，由于在更大的耐腐蝕和漏電起痕以及更好的介電強(qiáng)度方面的潛在突破，使用納米材料開發(fā)絕緣產(chǎn)品已受到越來越多的關(guān)注。

在戶外瓷絕緣子中，納米技術(shù)被認(rèn)為是一種可行的技術(shù)替代品，可以改善疏水性等特性，疏水性是影響絕緣材料電氣性能的重要參數(shù)。

這種演變也得到了材料科學(xué)家和商業(yè)實(shí)體開發(fā)專門為高性能環(huán)境設(shè)計(jì)的新型絕緣材料的努力的支持。

一個(gè)顯著的例子是 XJet Ltd. 在 2021 年 8 月將氧化鋁陶瓷添加到其增材制造材料組合中。技術(shù)陶瓷可能會(huì)展示出作為電絕緣體的巨大潛力，特別是在現(xiàn)代電網(wǎng)等復(fù)雜應(yīng)用中。

瓷絕緣子的主要優(yōu)點(diǎn)包括優(yōu)越的強(qiáng)度、硬度、電絕緣性能、高導(dǎo)熱性、耐高溫和耐磨性。陶瓷的電阻為 25+ kV/mm，遠(yuǎn)高于聚合物絕緣體中的 20 kV/mm。此外，瓷/陶瓷電絕緣體對表面退化具有很強(qiáng)的抵抗力，因?yàn)樗鼈冊谪?fù)載期間不會(huì)炭化或退化，這一特性主要?dú)w因于材料能夠承受超過 1000°C 的溫度。

陶瓷電絕緣體近年來也因其低碳足跡而獲得發(fā)展勢頭，這主要?dú)w因于它們的成分。陶瓷絕緣子的基本原材料包括長石、高嶺土、鋁土礦和其他廣泛可用且不需要復(fù)雜精煉的粘土，從而減少了對長途運(yùn)輸物流的需求，并能夠使用更多的當(dāng)?shù)夭傻V資源。陶瓷絕緣體被認(rèn)為是可持續(xù)解決方案的另一個(gè)原因是其完全可回收的性質(zhì)，這得益于天然存在的無害礦物質(zhì)（如二氧化硅、氧化鋁和 C-130 質(zhì)量中發(fā)現(xiàn)的其他金屬氧化物）的成分。

可再生能源觸發(fā)可持續(xù)電絕緣體發(fā)展

隨著電氣化在眾多工業(yè)部門中占據(jù)一席之地，整合可再生能源已成為當(dāng)務(wù)之急。像美國這樣的著名國家已經(jīng)加快了可再生能源的安裝，以應(yīng)對氣候變化帶來的挑戰(zhàn)。然而，這種轉(zhuǎn)變給已經(jīng)老化的電網(wǎng)增加了巨大的負(fù)擔(dān)。隨著運(yùn)營商努力減少二氧化碳排放，同時(shí)滿足對可再生能源不斷增長的需求，輸電網(wǎng)正面臨挑戰(zhàn)。

其中一些問題正在通過旨在升級電網(wǎng)的創(chuàng)新解決方案的出現(xiàn)得到解決。電絕緣子市場的創(chuàng)新，如復(fù)合絕緣子的發(fā)展，對此做出了巨大貢獻(xiàn)。這些解決方案既用作絕緣體又用作結(jié)構(gòu)，通常用于稱為雙 V 復(fù)合絕緣橫臂或 CICA 的技術(shù)中，這些解決方案可作為一種新穎的方法來解決不斷變化的電網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)所帶來的財(cái)務(wù)和技術(shù)挑戰(zhàn)。這些包括從離地間隙問題到電壓/電流升級到現(xiàn)有電網(wǎng)上日益增長的可再生能源負(fù)擔(dān)的所有內(nèi)容。

隨著向可再生能源的過渡勢頭強(qiáng)勁，電網(wǎng)運(yùn)營商面臨著若干挑戰(zhàn)，從升級輸電線路容量到獲得新電網(wǎng)項(xiàng)目的監(jiān)管批準(zhǔn)。Double-V CICA 等創(chuàng)新技術(shù)正在成為這些問題的可行解決方案，并有助于分銷網(wǎng)絡(luò)的升級。Double-V 組件作為以前用于壓實(shí)的水平二維單 Vee 技術(shù)的替代品而曝光，有助于優(yōu)化輸電塔的幾何形狀。這是通過與該技術(shù)相關(guān)的關(guān)鍵優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)的，包括抗污染引起的閃絡(luò)的彈性、抗沖擊載荷的彈性抗力和高強(qiáng)度重量比等。

電氣絕緣子行業(yè)的另一種創(chuàng)新形式源于公司重新關(guān)注發(fā)現(xiàn)可使下一代電網(wǎng)和輸電基礎(chǔ)設(shè)施更加可靠和高效的材料。

一個(gè)值得注意的例子是韓華道達(dá)爾石化，它引入了一種包含可回收聚丙烯的電絕緣材料，作為電線的合適解決方案。這項(xiàng)創(chuàng)新打破了熱塑性聚合物不能很好地用作絕緣材料的觀念。

2021 年 10 月，瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的研究人員推出了一種用于 HDVC（高壓直流）電纜的新型聚乙烯絕緣材料，其導(dǎo)電性比傳統(tǒng)解決方案低三倍。這是瑞典團(tuán)隊(duì)通過在材料中添加少量 P3HT（聚 3-己基噻吩）來實(shí)現(xiàn)的，該材料以增強(qiáng)聚乙烯絕緣性能而聞名。

此類發(fā)展可以使它們成為電絕緣子行業(yè)廣受歡迎的解決方案，并加強(qiáng)其作為向可持續(xù)和現(xiàn)代電網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)過渡的關(guān)鍵工具的地位。