С развитием электроэнергетики, электротехники, при создании новых и совершенствовании существующих коммутационных устройств и электрооборудования, конструкторы и технологи стремятся улучшить технические показатели разработок и получить изделия с конкурентными преимуществами перед аналогами конкурентов.
   При этом одинаково важны, как и оригинальные решения конструкции электрооборудования, так и применяемые в ней изоляционные материалы, во многом определяющие конструкцию электрооборудования.
   Применение изоляционных материалов с высокими эксплуатационными качествами и высокими изоляционными характеристиками особенно важно для такого рода электрооборудования как низковольтная коммутационная аппаратура, высоковольтные распределительные устройства, прерыватели и выключатели с дугогасительными камерами, линейные выключатели электропоездов и электротранспорта, трансформаторы. Все это оборудование сопряжено с работой энергосистем в целом или отвечают за работу ответственных силовых агрегатов.
   Большую долю среди применений изоляционных материалов занимают материалы, представляющие собой композиционные слоистые пластики (листы, стержни, трубы, пресс материалы).
   Среди электроизоляционных листовых пластиков, распространенных на отечественном рынке для низковольтной и высоковольтной аппаратуры, существует немного разновидностей. Основными из слоистых электроизоляционных пластиков являются гетинакс, текстолит и стеклотекстолит. Все они состоят из слоев наполнителей (бумага, х\б ткань, стеклоткань), пропитанных связующим на основе бакелитовых, эпоксидных, фенольных смол или их композиций.
   Ограниченность разновидностей наполнителей и связующих, применяемых для производства изоляционных пластиков в России, выпускаемых в соответствии с ГОСТами, привело к отсутствию на рынке электроизоляционных пластиков, существенно отличающихся по своим свойствам друг от друга.
   Так основным материалом, применяемым при производстве держателей шин в распределительной аппаратуре, изоляторов в трансформаторах, пазовых клиньев в электрических машинах - является стеклотекстолит марки СТЭФ ГОСТ 12652-74 (класс нагревостойкости - F), с максимальными размерами 1000х2000мм. Альтернативой его применению могут служить лишь марка СТЭБ (класс B, негорючий) теплостойкость-140^oC и марка СТ-ЭТФ (классН), теплостойкость-180^oC.
   Но в оборудовании, работающим с высокими токами и напряжением при высокой температуре необходимо применять материалы одновременно с повышенной теплостойкостью, дугостойкостью, имеющих устойчивость к токам утечки, электроэрозионную стойкость и низкое водопоглощение.
   Такие требования ставятся, например, при эксплуатации выключателей высокого и низкого напряжений с дугогасительными камерами, в электромагнитных выключателях электропоездов, в дуговых плавильных электропечах, печах индукционного нагрева. Но соответствующих этим требованиям пластиков, среди отечественных электроизоляционных пластиков - нет.
   Среди отечественных материалов, слабо удовлетворяющим требованиям к электро - и теплоизоляционным качествам в названном применении, известны асбестосодержащие материалы - асбестоцементные доски (под маркой «АЦЕИД» ГОСТ 4248-92). «АЦЕИД» имеет эл.прочность 1.5-2 кВ/мм., теплостойкость 250°C, водопоглощение 15-20%, имеет короткий эксплуатационный цикл.
   Таким образом, отечественные производители, поставляющие свою продукцию как для важнейших российских заказчиков: ОАО РЖД, ОАО Газпром, РАО ЕЭС России, не имея достойной замены, вынуждены усложнять конструкцию электрооборудования и применять дополнительные меры по обеспечению требуемых показателей своей продукции.
   Поэтому, современные изоляционные пластики с повышенными электроизоляционными качествами и теплостойкостью импортируются от зарубежных производителей. Существует несколько видов относительно новых для российского рынка материалов, которые могут быть успешно применены и уже применяются в названных устройствах, а также и в других применениях.

Современные дугостойкие материалы

   Наиболее характерными представителями дугостойких материалов являются такие композиционные пластики как: «Форферм», «Рефравер», «Дюрастон».
   Композиционные пластики «Форферм», «Рефравер» - это уникальные негорючие материалы, обладающие превосходными электро- и термоизоляционными качествами.
   «Форферм» марки 1500 состоит из спрессованного наполнителя – в виде минеральных волокон и цемента, пропитанных связующим на основе неорганических смол. Рабочая температура этого материала 500°C, а кратковременно до 800°C. Обладая электрической прочностью 3 кВ/мм, при водопоглощении < 5% и дугостойкости более 240 сек., этот материал является превосходной заменой асбестоцементным плитам (АЦЕИД), имеющим дугостойкость всего 30 сек. (ток 20мА). Специально предназначен для применения в дугогасительных камерах с большими и малыми токами. «Форферм»-1500 при толщине 10мм. позволяет произвести прямую замену асбоцемента, не изменяя конструкции дугогасительной камеры или линейных выключателей электропоездов и позволяет продлить срок эксплуатации дугогасительной камеры до срока обслуживания самого выключателя.
   В дугогасительных камерах выключателей новой конструкции применяют композиционный материал «Форферм» марки М, обычно достаточно толщины 5-6мм. Причем применяют его только для зон, непосредственно подверженных воздействию дуги, а «Форферм»-1500 или - 1100 используют как конструкцию корпуса и изоляционный материал камеры. Такая конструкция позволяет уменьшить размеры и увеличить ресурс выключателя с дугогасительной камерой, как минимум до 1млн. переключений.
   «Форферм марки М» – высокожаропрочный материал, состоящий из слюды в расплаве стекла. Может применяться с долговременной температурной нагрузкой до 700 °C, имеет водопоглощение 0% и электрическую прочность 20 кВ/мм. и tg=0,2% (тангенсом угла диэл.потерь при 25°C, 1МГц)! «Форферм-М» - превосходный дугогасящий материал, обладает очень высокой эрозионной стойкостью, дугостойкостью 240 сек. и применяется в электроустановках с напряжением до 11 кВ. Производится в виде листов или стержней.
   Основное применение материалов марки «Форферм»- в выключателях электровозов, выключателях для двигателей высокого напряжения, трансформаторов и в линейных выключателях с предельным значением тока 30000A и напряжением 25 кВ для переменного тока и 750В для постоянного тока. Кроме того, «Форферм» широко применяется в электромагнитных выключателях для электровозов и поездов Метро, трамвайных линиях, троллейбусах с дугогасительными камерами на 3.3 кВ, в выключателях коммутационных устройств различного типа - воздушных, вакуумных, элегазовых.
   Британские железные дороги например используют «Форферм-М и 1500» для режимов с переменным током до 2000A и напряжением 11 кВ, а также для постоянного тока 1000A и напряжением 3кВ.
   Еще один представитель дугогасительных материалов – «Рефравер». Это - материал, изготовленный из высокоглиноземистого цемента, стекловолокна, армирован стеклотканью и пропитанный кремнийорганическим связующим.
   Обладает, прежде всего, выдающейся эрозионной стойкостью и стойкий к температуре до 500°C. Имеет эл.прочность 1 кВ/мм., водопоглощение < 5% и стабильные электрические характеристики, даже во влажных рабочих условиях.. Позиционируется «Рефравер», как дорогой, но лучший материал для дугогасительных камер электровозов и в камерах линейных выключателей в тяговых железнодорожных системах. Соответствует европейскому железнодорожному стандарту St273 Cat2, используемому в высокоскоростных, тяговых электропоездах. «Рефравер»– Основной материал дугогасительных камер, применяемый во французских скоростных поездах «TGV».
   Указанные применения этих материалов не исчерпывающие. К особым применениям материалов «Форферм», «Рефравер» можно отнести – дуговые электропечи, тепловые экраны в печах индукционного нагрева, стеклодувное производство, производство стекла, как изоляция электродов и катодов в плавильных установках для алюминия, нагревательные элементы сварочных аппаратов для пластика; при использовании ВЧ токов, может использоваться для создания «сэндвича» в прессах для выращивании искусственных алмазов.
   Если же режимы эксплуатации энергооборудования, предполагают менее жесткие условия эксплуатации - по величине токов или числу переключений, к примеру, вакуумные, воздушные, элегазовые выключатели для ячеек распределительной и коммутационной аппаратуры, то в данных устройствах можно применять и более дешевые композиционные изоляционные материалы.
   В качестве материалов для таких применений, где теплостойкость требуется обеспечить в пределах 200°C, но при этом требования к дугостойкости, и электроизоляционным характеристикам сохраняются, то рекомендуется применить материалы на основе полиэфирных смол с наполнителем из стекловолокна.
   Причем эти материалы могут быть поставлены не только в виде листов, стержней, профилей различного сечения и труб, но и в виде пресс - материала, что позволяет осуществлять высокопроизводительное производство готовых дугогасительных камер или других изделий методом прямого или литьевого прессования.
   Для этого используют премикс - тестообразный реактопласт - компаунд на основе полиэфирных смол без фенола с наполнителем из стекловолокна или без него.
   Для Стеклокомпаунда – ВМС (на примере марки F4209) характерна механическая прочность - прочность на сжатие 180 МПа, износостойкость, стабильные характеристики при повышенных (до 220°C) температурах, эл.прочность 30 кВ/мм, высочайшая дугостойкость - 220 сек., трекингостойкость, способность отводить электростатические заряды, химическая инертность, практически нулевая технологическая усадка.
   Невысокая цена и высокая технологичность в переработке делают этот материал экономически привлекательным. А кроме того, благодаря выпуску компаундов разных рецептур, материалы находят широкое применение в электро- и светотехнике, электробытовых приборах, системах передачи и распределения энергии, изоляторах. Кроме того, некоторые из них: Корпуса электробытовых приборов, Якоря и корпуса электромоторов, Контактодержатели, Держатели силовых шин, Корпуса выключателей, Электромонтажные элементы, Отражатели фар и прожекторов.
   Когда необходимы готовые профильные изделия или листовой материал, то лучший в данном применении может быть композиционный пластик -“Дюрастон UPM 203”, который имеет схожие характеристики со стеклокомпаундом – ВМС и является дугостойким материалом.
   “Дюрастон UPM” это – изоляционный пластик листовой или в виде профилей, труб, изготовленный на основе ненасыщенной полиэфирной смолы и наполнителя из стекломата. Имеет однородную структуру, сочетает высокие конструкционные и диэлектрические качества, химическую устойчивость, при невысокой стоимости. Обладает эл.прочностью 12 кВ/мм., теплостойкостью 155°C, водопоглощением 0.2%, класс нагревостойкости- F. Под маркой “Дюрастон ” производится целый ряд композиционных материалов, в составе которых наполнителем может быть стекломат, стеклоровинг, стеклоткань , а связующее основано на полиэфирных или эпоксидных смолах в различных комбинациях - связующее / наполнитель, что дает большой диапазон изменения электроизоляционных и конструкционных свойств. Поэтому композиционные пластики “Дюрастон” находят широкое применение в распределительной аппаратуре, коммутационной высоковольтной и низковольтной аппаратуре, сухих силовых трансформаторах, в виде изоляционных стеклопластиковых колец для генераторов, в качестве пазовых клиньев.
   Существует еще целый ряд изоляционных импортных материалов, которые могут удовлетворить любым требованиям электро- и теплоизоляции в электротехнике.
   Существенным фактором для применения такого рода новых материалов является и отсутствие во всех названных пластиках веществ, запрещенных или ограниченных к использованию в Европе, это такие как - асбест, галогены (добавки-антипирены), фенол, свинец, что немаловажно для предприятий, экспортирующих свою продукцию зарубеж или производящие продукцию по лицензиям иностранных фирм, таких как Siemens, ABB, Dupont, SchneiderElectric и др.