Quins factors afecten l'envelliment de l'aïllament
Els cables usats durant molt de temps perden la seva qualitat d'aïllament amb el pas del temps, és a dir, el seu aïllament envelleix. Això es deu a una sèrie de factors. Com a resultat, alguns llocs del cablejat queden exposats, que està ple d'accidents perillosos: els curtcircuits accidentals i les espurnes poden provocar un incendi o almenys lesions elèctriques a les persones.
Per descomptat, els materials d'aïllament utilitzats avui són més duradors que els utilitzats anteriorment, però en alguns llocs el cablejat elèctric no ha canviat durant molt de temps i el problema de l'envelliment de l'aïllament es manté. Vegem els factors que afecten l'envelliment de l'aïllament.
L'envelliment de l'aïllament es mesura en unitats relatives. L'envelliment es pren com a unitat corresponent al funcionament a la temperatura permesa per les normes. Per a càlculs pràctics, sovint s'utilitza una regla coneguda com la «regla dels vuit graus» per estimar el procés d'envelliment de l'aïllament.
Aquesta regla, tot i que només és un cas especial de la llei general de l'envelliment, dóna una bona aproximació a la realitat en el rang de temperatures normalment permesos per a l'aïllament. A temperatures més altes, això resulta en dades d'envelliment lleugerament exagerades, però segueix sent útil per a estimacions relatives.
El significat de la regla dels vuit passos es redueix al fet que un augment de la temperatura per cada 8 ° C condueix a un desgast accelerat (envelliment) de l'aïllament dues vegades. Això vol dir que si, per exemple, els nuclis de cables amb aïllament durant la sobrecàrrega tindran un augment de temperatura de 48 ° C en lloc dels 40 ° C acceptats a les normes, el seu aïllament es desgastarà 2 vegades més ràpid i a una temperatura de 56 °C. ° C — 4 vegades més ràpid.
Els principals factors per a l'envelliment de l'aïllament són els següents. La tensió de funcionament o la sobretensió rara de vegades poden provocar descàrregues parcials en l'aïllament, donant lloc a l'anomenada. Envelliment elèctric de l'aïllament.
Això és seguit per l'envelliment a causa de l'exposició a la calor i l'oxidació. Finalment, l'aïllament de la humitat també és un factor d'envelliment força fort que no s'ha de passar per alt.
Factors d'envelliment addicionals (menys significatius) són: càrregues mecàniques de naturalesa estàtica o vibratòria i efecte químicament destructiu dels productes de reaccions electrolítiques i àcids orgànics.
Envelliment elèctric de l'aïllament: acumulació gradual de microesquerdes per descàrregues
Les descàrregues parcials condueixen a la destrucció gradual de la majoria dels tipus d'aïllament: amb cada descàrrega, només una part de la seva energia es gasta en la destrucció irreversible dels enllaços moleculars del material, com a resultat de la qual la destrucció es produeix lenta però segura.Sembla microesquerdes a l'aïllament.
El grau de destrucció i la seva escala són diferents per a diferents materials. Els dielèctrics orgànics, sota l'acció de descàrregues parcials, alliberen compostos de carboni conductors, així com gasos: hidrogen, metà, diòxid de carboni, acetilè, etc. Quan es trenquen els enllaços moleculars dels dielèctrics sòlids, es formen radicals.
L'aïllament de la barrera d'oli i el paper-oli canvia les característiques elèctriques i les propietats fisicoquímiques de cadascun dels seus components: cartró elèctric, oli mineral i envelliment del paper, la composició impregnant es destrueix, la conductivitat augmenta finalment, les condicions favorables per a la destrucció nociva són creat.
Pel que fa al propi petroli, sota forts camps elèctrics els electrons que hi ha adquireixen prou energia per destruir les molècules de carboni, com a resultat de la qual cosa s'allibera hidrogen. Aquest procés és especialment pronunciat en l'aïllament de línies d'alta tensió, i els diferents tipus d'aïllament es caracteritzen per la seva pròpia intensitat de destrucció (que depèn de la composició de l'aïllament).
Val la pena assenyalar aquí que la ruptura de l'aïllament amb la formació d'una esquerda no es produeix immediatament a causa de la sobretensió en cap moment. Aquest procés és lent: les microesquerdes s'acumulen cada vegada que es produeix una nova onada, i només al final sembla un aïllament danyat per esquerdes.
Envelliment tèrmic: reaccions químiques que deterioren les propietats de l'aïllament
És evident que en condicions normals a 25 °C tots els materials aïllants es comporten amb normalitat, són inerts a temperatura ambient.No obstant això, el corrent que flueix pels cables escalfa l'aïllament fins a 130 ° C i fins i tot més. En aquestes circumstàncies, les reaccions químiques es produeixen lentament en el material aïllant, deteriorant gradualment les seves propietats.
Els dielèctrics són inicialment rígids: es tornen trencadissos amb el temps i qualsevol tensió mecànica significativa al cable provocarà esquerdes i destrucció d'aquest aïllament. Els dielèctrics líquids s'evaporen gradualment, convertint-se parcialment en un gas, de manera que la rigidesa dielèctrica d'aquest aïllament disminueix amb el temps. També és una xarxa d'aïllament d'envelliment per l'acció de la calor.
La humitat com a factor d'envelliment: oxidació que afavoreix les fuites
No és d'estranyar que la humitat pugui arribar a l'aïllament del cable, ja sigui condensació formada com a resultat de processos termo-oxidants o simplement aigua del medi extern, la mateixa precipitació estacional.
La resistència d'aïllament es redueix per l'acció de la humitat a mesura que els ions lliures comencen a augmentar el corrent de fuga. Les pèrdues dielèctriques augmenten, conduint finalment a una ruptura total. Però fins i tot si no es produeix cap dany, la humitat encara contribueix al sobreescalfament de l'aïllament i l'envelliment tèrmic no es retarda.
Per això és tan important que l'aïllament es mantingui sempre sec, i en les grans indústries, en relació amb aquesta prestació, es controla constantment el contingut d'humitat de l'aïllament i es prenen mesures per reduir al mínim aquest factor d'envelliment.
Vegeu també:
Què determina la vida útil dels motors elèctrics
Causes d'incendis en aparells elèctrics
Resistència a la calor i al foc de cables i fils, aïllament no combustible
Com es realitza correctament la prova d'aïllament del cable?