Изолятором называют электротехническое устройство, предназначенное для электрической изоляции и механического крепления электроустановок или их отдельных частей, находящихся под разными электрическими потенциалами.
Проходные изоляторы (вводы) используются в местах, где токоведущие части проходят через стены или перекрытия зданий, через ограждения электроустановок или вводятся внутрь металлических корпусов оборудования. Наиболее часто проходные изоляторы используются там, где напряжение нужно передать из одной среды в другую. Например, проходные изоляторы используют, если нужно передать напряжение из воздушной среды в масляную среду в высоковольтных трансформаторах. Большое распространение проходные изоляторы получили в ускорительной технике, где необходимо передать напряжение от высоковольтного источника, находящегося в воздухе, в масле или в сжатом газе, в вакуум, где происходит получение и ускорение пучка заряженных частиц.
Основными характеристиками изоляторов являются разрядные напряжения, геометрические параметры, а также номинальное напряжение электроустановки, для которой предназначен изолятор.
Габариты изолятора в основном лимитируются наиболее слабой, с точки зрения электрической прочности, стороной изолятора. В частности, когда высокое напряжение от источника передается из масла или сжатого газа в вакуум, габариты изолятора определяются вакуумной стороной изолятора, так как напряжение пробоя по поверхности диэлектрика в вакууме значительно ниже, чем по поверхности диэлектриков в упомянутых выше средах [1, 2].
Проведенные исследования показали, что пробивная напряженность поверхности диэлектрика в вакууме возрастает с уменьшением толщины испытуемого на электрическую прочность образца.
Указанное положение находит свое отражение в конструкциях высоковольтных проходных изоляторов, применяемых в высоковольтных трансформаторах, ускорительной технике и т. д.
С целью повышения электрической прочности изоляторов их делят на множество секций проводящими градиентными кольцами. При этом применяют цилиндрическую или дисковую форму элементов секций [3–5]. Высоту секций в этих конструкциях изоляторов определяют, как правило, исходя из большого объема экспериментальных исследований, что связано со значительным расходом времени и материалов, идущих на изготовление испытуемых образцов изоляторных секций. Кроме того, полученный при исследованиях результат не гарантирует создания конструкции секционированного изолятора с оптимальными габаритами.