Als kritische externe Isolationskomponente des Stromnetzes wirken sich Porzellanisolatoren direkt auf den sicheren und zuverlässigen Betrieb des Stromnetzes aus und müssen strenge Anforderungen in Bezug auf elektrische, mechanische und ökologische Aspekte erfüllen. Isolatorprodukte entsprechen den „Verbindungen“ von Ultrahochspannungs- (UHV) und Höchstspannungsleitungen (EHV). Ihre Leistung wirkt sich direkt auf die Machbarkeit und Zuverlässigkeit von UHV- und EHV-Übertragungs- und Transformationstechnologien aus.
Im Hinblick auf die elektrische Leistung müssen Porzellanisolatoren eine hohe Isolationsfestigkeit aufweisen. Für UHV-Anwendungen müssen sie Betriebsspannungen über 1000 kV und Blitzstoßspannungen über 3000 kV standhalten. Ihre Oberflächen sind typischerweise mit Markisenstrukturen versehen, um die Kriechstrecke zu erhöhen, mit einer Standard-Kriechstrecke von 20–35 mm/kV.
Im Hinblick auf die mechanische Leistung müssen Porzellanisolatoren eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen, um das Gewicht von Leitern und Geräten zu tragen und verschiedenen Belastungen während des Betriebs standzuhalten. UHV-Porzellanisolatoren müssen mechanischen Belastungen wie Biegung, Torsion, Zug und Druck standhalten. Line-Porzellanisolatoren halten mechanischen Nennbelastungen von 80–160 kN stand.
Im Hinblick auf die Anpassungsfähigkeit an die Umwelt müssen Porzellanisolatoren über längere Zeiträume komplexen und rauen Außenumgebungen standhalten, darunter Wind, Schnee, Regen, Blitzschlag, ultraviolette Strahlung und industrielle Umweltverschmutzung. Ihr Betriebstemperaturbereich liegt typischerweise zwischen -60 und +80 Grad.
Die Materialien und die konstruktive Gestaltung von Porzellanisolatoren müssen diesen Anforderungen genügen. Porzellankomponenten verwenden im Allgemeinen eine hochfeste Porzellanformel auf Aluminiumbasis-, um hervorragende mechanische Eigenschaften und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Bei verschmutzungsbeständigen Isolatoren werden oft offene Schirme mit wechselnder Größe-oder gerippte Schirme mit wechselnder Größe unter den Schirmen verwendet, um die Entladungseigenschaften zu verbessern und den Widerstand gegen Nassüberschlag und Verschmutzung zu erhöhen. Bei den Klebeverbindungen zwischen Porzellankomponenten und Metallbeschlägen wird häufig eine zylindrische, sand-beschichtete Struktur mit speziell granuliertem Sand verwendet, um die Haftfestigkeit und mechanische Festigkeit zu verbessern. Metallbeschläge wie Flansche bestehen aus hochfesten Materialien (z. B. Sphäroguss) und werden einer Korrosionsschutzbehandlung (z. B. Feuerverzinkung) unterzogen.
Um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten, muss jedes Produkt Schlagprüfungen, Ultraschallprüfungen und Vier-Wege-Biegebelastungstests unterzogen werden. Herkömmliche Methoden zur Prüfung von Isolatoren, wie die Methode der kleinen Kugelentladung, die Infrarot-Wärmebildmethode und die Methode zur Leckstromerkennung, weisen bestimmte Einschränkungen auf. Für die Prüfung von Pfostenporzellanisolatoren können neuartige zerstörungsfreie Prüftechnologien eingesetzt werden, beispielsweise die schwingungsakustische Prüfung.
