Bereits 1960 wurden Polymerisolatoren an Freileitungen und Umspannwerken eingesetzt. Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Polymere ausprobiert, oft mit unterschiedlichen Ergebnissen. Beispielsweise schien Polytetrafluorethylen (auch bekannt als Teflon) zunächst vielversprechend und wurde ab etwa 1965 in Isolatoren aus italienischer Produktion verwendet. Dieses Material wurde jedoch bald als ungeeignet verworfen. Andere Polymere, die im Vergleich zu Porzellan und Glas eine überlegene Umweltverschmutzungsleistung aufweisen, umfassen Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR), Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM), Silikonkautschuk (SR) und verschiedene „Legierungen“ dieser Polymere. In diesem bearbeiteten Beitrag für INMR aus dem Jahr 2015 erörterte der T&D-Experte Alberto Pigini einige der Faktoren, die bei der Auswahl des am besten geeigneten Polymergehäusematerials für eine Außenisolatoranwendung zu berücksichtigen sind.
Während jede Familie von Polymermaterialien normalerweise auf der Grundlage ihres Hauptpolymers bezeichnet wird, ist es wichtig zu beachten, dass jedes Isolatormaterial nach seinem eigenen, einzigartigen „Rezept“ formuliert wird. Dem Hauptpolymer werden spezifische Inhaltsstoffe wie Füllstoffe, Färbemittel und andere Zusatzstoffe zugesetzt, um es hinsichtlich Kosten, Produktion und Leistung zu optimieren. Tatsächlich besteht ein Problem, das nur teilweise gelöst ist, darin, die besten Mittel zu finden, um einen zuverlässigen „Fingerabdruck“ jedes Polymermaterials zu erhalten. Dies gilt als die beste Möglichkeit, Kunden zu versichern, dass die an sie gelieferten Isolatoren genau die gleichen sind wie diejenigen, für die Typprüfzertifikate und Felderfahrungen vorliegen.
EPR, EPDM und SR (in ihren verschiedenen proprietären Formulierungen) haben sich als die am besten geeigneten Polymere mit unterschiedlichen Gütegraden im Hinblick auf die Beständigkeit gegenüber elektrischen, chemischen, umweltbedingten und mechanischen Belastungen erwiesen. SR ist beispielsweise ein Hydrophobicity Transfer Material (HTM). Dies bedeutet, dass es nicht nur eine intrinsische Hydrophobie aufweist, sondern auch die einzigartige Fähigkeit, die Hydrophobie an der Oberfläche mit kurzer „Erholungszeit“ wiederherzustellen, falls die Hydrophobie aufgrund von Betriebsbedingungen wie starker Benetzung vorübergehend verloren geht. Vor allem diesem Vorteil ist es zu verdanken, dass sich SR gegenüber anderen Polymeren durchgesetzt hat und tatsächlich zu einem solchen geworden istde facto„Standard“ für die meisten HV-Anwendungen sowohl bei Wechselstrom als auch bei Gleichstrom – insbesondere dann, wenn eine verbesserte Verschmutzungsleistung erforderlich ist. Die praktischen Erfahrungen mit dieser Polymerfamilie waren sowohl für Leitungs- als auch für Umspannwerksanwendungen im Allgemeinen positiv, was die starke Marktpräferenz verstärkte.
Gleichzeitig ist es wichtig darauf hinzuweisen, dass die Erfahrung zeigt, dass die SR-Isolierung in extrem rauen Betriebsumgebungen (z. B. mit hohen löslichen und nicht löslichen Ablagerungen auf den Isolatoren und häufiger Benetzung durch Nebel) möglicherweise nicht immer den Benutzererwartungen entspricht. Unter solch anspruchsvollen Bedingungen erfolgt die Wiederherstellung der Hydrophobie möglicherweise nicht schnell genug, wodurch der Vorteil praktisch zunichte gemacht wird. Dieses Verhalten wurde in den letzten Jahren durch strenge (vielleicht übermäßig strenge) Alterungstests im Labor bestätigt, bei denen verschiedene Isolatorkonstruktionen und -materialien tausende Stunden lang unterschiedlichen Belastungsbedingungen wie Salznebel, Regen, klarem Nebel, Trocknungsperioden und UV-Strahlung ausgesetzt wurden (siehe Abb. 1). Abb. 2 zeigt Beispiele für die Degradation unter Gleichstrom. Um einen Anhaltspunkt für den Zustand des Isolators nach der Alterung zu erhalten, wurde die Verschmutzungsbeständigkeit mithilfe der „Quick Flashover“-Methode bei einem Salzgehalt von 80 kg/m bestimmt3. Abb. 3 zeigt einen Vergleich von Isolatoren im Hinblick auf die einheitliche spezifische Kriechstrecke (USCD), die unter Gleichstrom erforderlich ist. Unter solch simulierten Extrembedingungen wurde festgestellt, dass die Leistung von EPDM und EPRinsulatoren tatsächlich der von SR überlegen war. Dies war wahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Widerstandsfähigkeit gegen Kriechstrom und Erosion durch jedes Polymermaterial in solchen extremen Umgebungen wichtiger ist als die Übertragung von Hydrophobie
Schließlich gibt es Situationen, in denen der Einsatz von Verbundisolatoren nicht durch eine bessere Leistung bei der Verschmutzung, sondern durch andere Überlegungen, wie beispielsweise eine verbesserte Sicherheit, diktiert wurde. Tatsächlich ist dies zunehmend bei Gehäusen für Anwendungen in Wechselstrom-Umspannwerken in relativ sauberen Umgebungen der Fall, wo die Elektrokonstruktion mehr von der Leistung der Schaltimpulse als von der Verschmutzung abhängt. Obwohl es möglich ist, dass Silikonisolatoren auch in diesem Fall die beste Lösung bieten, sollte der technische und wirtschaftliche Vergleich des „Standard-SR-Ansatzes“ mit alternativen Polymeroptionen, die oben nicht erwähnt wurden, nicht automatisch verworfen werden. Zu viel Standardisierung schränkt Innovationen ein.