El gas com a mitjà aïllant per a equips d'alta tensió
Els gasos com a mitjà aïllant s'utilitzen àmpliament en línies aèries, en unitats de commutació (RU) i altres equips elèctrics. Com a gasos aïllants s'utilitzen aire, gas SF6, nitrogen, una barreja de gas SF6 amb nitrogen, etc.
Avantatges de l'aïllament de gas: és un cost relativament baix, força dielèctrica relativament alta, propietat d'"autocuració", bona conductivitat tèrmica.
En condicions atmosfèriques normals (pressió P = 100 kPa, temperatura T = 293 K, densitat γ = 11 g / m3) i en un camp elèctric uniforme, la força elèctrica de l'aire és E = 30 kV / cm.
Aquest valor és típic per a una distància entre elèctrodes inferior a 1 m. A distàncies d'1-2 m, la força és d'uns 5 kV / cm, i a una distància de 10 m i més, és d'1,5-2,5 kV / cm. La disminució de la rigidesa dielèctrica de l'aire a grans distàncies s'explica per la teoria del streamer del desenvolupament de la descàrrega. El valor de rigidesa dielèctrica de l'aire es veu afectat per la temperatura, la pressió (densitat) i la humitat.
Els equips elèctrics solen estar dissenyats per treballar a una altitud de fins a 1000 m sobre el nivell del mar a una temperatura de t = <40 ° C i γ = 11 g / m3. Amb un augment de l'altitud de 100 m i un augment de la temperatura de 3 ° C, la força de l'aire disminueix un 1%.
Un doble augment de la humitat absoluta redueix la força en un 6-8%. Aquestes dades són típiques per a la distància entre parts actives fins a 1 m. A mesura que augmenta la distància, la influència de les condicions atmosfèriques disminueix.
El principal desavantatge de l'aire és que l'ozó i l'òxid de nitrogen es formen sota la influència de la corona, que al seu torn condueix a l'envelliment de l'aïllament sòlid i la corrosió.
Actualment, per a la producció d'aïllament de gas s'utilitzen els següents gasos: gas SF6, nitrogen, una barreja de gas SF6 amb nitrogen i alguns fluorocarburs. Molts d'aquests gasos tenen una rigidesa dielèctrica més alta que l'aire. L'inconvenient de molts aïllaments és que tenen més de 3.200 anys i tenen un potencial d'hivernacle 22.000 vegades superior al del diòxid de carboni.
Malgrat que la proporció del gas SF6 en la formació de l'efecte hivernacle és relativament petita (al voltant del 0,2%), s'inclou a la llista de gasos d'efecte hivernacle a causa del seu ampli ús en la indústria elèctrica.
En els nous aparells de commutació d'alta tensió, el gas SF6 s'utilitza com a mitjà aïllant i d'arc (vegeu: Disjuntors SF6 de 110 kV i superiors). La capacitat de commutació i les propietats dielèctriques dels dispositius de commutació depenen de la densitat del gas SF6, que s'ha de controlar constantment. Les fuites a través dels segells o la carcassa s'han de detectar automàticament per les eines.
La pressió de treball normal (pressió d'ompliment a 20 °C) per a aquests dispositius de commutació és de 0,45 a 0,7 MPa en el rang de temperatura mínim de -40 °C a -25 °C. El gas SF6 no és tòxic, no contamina ni humitat, no és inflamable i no té efecte d'esgotament de la capa d'ozó. No obstant això, continua existint a l'atmosfera. Més informació sobre aquest gas aïllant escriu aquí: Elegas i les seves propietats
Un gas real sempre conté un nombre limitat de partícules carregades: electrons i ions. Els portadors de càrrega lliure es formen com a resultat de l'exposició a ionitzadors naturals: radiació ultraviolada del sol, raigs còsmics, radiació radioactiva. A més, els portadors de càrrega lliure es formen sota l'acció d'un camp elèctric com a resultat de la ionització.
Aquest procés pot créixer en forma d'allau. Com a resultat, el canal entre els elèctrodes adquireix una alta conductivitat i es produeix una ruptura del dielèctric gasós. Llegeix més sobre això aquí: Tipus de descàrregues elèctriques en gasos