Essendo un componente critico di isolamento esterno del sistema energetico, gli isolanti in porcellana influiscono direttamente sul funzionamento sicuro e affidabile della rete elettrica e devono soddisfare severi requisiti in termini di aspetti elettrici, meccanici e ambientali. I prodotti isolanti sono equivalenti ai "giunti" delle linee di trasmissione ad altissima-tensione (UHV) e ad altissima-tensione (EHV); le loro prestazioni influiscono direttamente sulla fattibilità e sull'affidabilità delle tecnologie di trasmissione e trasformazione UHV ed EHV.
In termini di prestazioni elettriche, gli isolanti in porcellana devono possedere un'elevata resistenza isolante. Per le applicazioni UHV, devono essere in grado di sopportare tensioni operative superiori a 1000 kV e tensioni impulsive di fulmini superiori a 3000 kV. Le loro superfici sono generalmente progettate con strutture a tenda per aumentare la distanza superficiale, con una distanza superficiale standard di 20-35 mm/kV.
In termini di prestazioni meccaniche, gli isolanti in porcellana devono possedere un'elevata resistenza meccanica per sostenere il peso dei conduttori e delle apparecchiature e resistere a varie sollecitazioni durante il funzionamento. Gli isolanti in porcellana UHV devono essere in grado di resistere a sollecitazioni meccaniche quali flessione, torsione, tensione e compressione. Gli isolatori in porcellana della linea possono sopportare carichi meccanici nominali di 80-160 kN.
In termini di adattabilità ambientale, gli isolanti in porcellana devono resistere ad ambienti esterni complessi e difficili per periodi prolungati, inclusi vento, neve, pioggia, fulmini, radiazioni ultraviolette e inquinamento industriale. L'intervallo di temperatura operativa è generalmente compreso tra -60 gradi e +80 gradi.
I materiali e la progettazione strutturale degli isolanti in porcellana devono soddisfare questi requisiti. I componenti in porcellana utilizzano generalmente una formula di porcellana a base di alluminio-ad alta resistenza per garantire proprietà meccaniche e affidabilità eccellenti. Gli isolanti resistenti all'inquinamento-spesso impiegano capannoni di dimensioni-alternate di tipo aperto-o capannoni di dimensioni-alternate scanalate sotto i capannoni per migliorare le caratteristiche di scarica e potenziare il flashover umido e la resistenza all'inquinamento. I giunti incollati tra componenti in porcellana e raccordi in metallo spesso utilizzano una struttura cilindrica rivestita di sabbia-con sabbia appositamente granulata per migliorare la forza di adesione e la resistenza meccanica. I raccordi metallici come le flange utilizzano materiali ad alta-resistenza (ad esempio, ghisa duttile) e sono sottoposti a trattamento anti-corrosione (ad esempio, zincatura-a caldo).
Per garantire l'affidabilità, ciascun prodotto deve essere sottoposto a test di impatto, test a ultrasuoni e test di carico di flessione in quattro- direzioni. I metodi tradizionali di test degli isolanti, come il metodo della scarica a sfera piccola, il metodo dell'immagine termica a infrarossi e il metodo di rilevamento della corrente di dispersione, presentano alcune limitazioni. Nuove tecnologie di test non-distruttivi, come i test di vibrazione acustica, possono essere utilizzate per l'ispezione di isolatori post-porcellana.
