Aïllament d'instal·lacions elèctriques

L'aïllament de les instal·lacions elèctriques es divideix en exteriors i interiors.

Per a l'aïllament extern, les instal·lacions d'alta tensió inclouen espais aïllants entre els elèctrodes (fills línies elèctriques (línies elèctriques), pneumàtics de cronometratge (RU), parts externes actives aparell elèctric etc.), en què el paper del principal dielèctric realitza l'aire atmosfèric. Els elèctrodes aïllats estan situats a determinades distàncies entre si i de terra (o parts connectades a terra de les instal·lacions elèctriques) i es fixen en una posició determinada amb l'ajuda d'aïllants.

L'aïllament intern inclou l'aïllament de bobinats de transformadors i màquines elèctriques, aïllament de cables, condensadors, aïllament compactat de casquilles, aïllament entre els contactes de l'interruptor en estat apagat, és a dir. aïllant, tancat hermèticament a l'entorn per carcassa, carcassa, dipòsit, etc. L'aïllament intern sol ser una combinació de diferents dielèctrics (líquid i sòlid, gasós i sòlid).

Una característica important de l'aïllament extern és la seva capacitat per restaurar la seva força elèctrica després d'eliminar la causa del dany. Tanmateix, la rigidesa dielèctrica de l'aïllament exterior depèn de les condicions atmosfèriques: pressió, temperatura i humitat. La rigidesa dielèctrica dels aïllants externs també es veu afectada per la contaminació superficial i la precipitació.

La particularitat de l'aïllament intern dels equips elèctrics és l'envelliment, és a dir. deteriorament de les característiques elèctriques durant el funcionament. Les pèrdues dielèctriques escalfen l'aïllament. Es pot produir un escalfament excessiu de l'aïllament, provocant una ruptura tèrmica. Sota la influència de les descàrregues parcials que es produeixen a les inclusions de gas, l'aïllament es destrueix i es contamina amb productes de descomposició.

Avaria de l'aïllament sòlid i compost: un fenomen irreversible que provoca danys als equips elèctrics. L'aïllament de líquids i gasos interns és autocuratiu, però les seves característiques es deterioren. Cal controlar constantment l'estat de l'aïllament intern durant el seu funcionament per identificar els defectes que es desenvolupen en ell i evitar danys d'emergència als equips elèctrics.

Aïllament exterior d'instal·lacions elèctriques

En condicions atmosfèriques normals, la rigidesa dielèctrica dels buits d'aire és relativament baixa (en un camp uniforme amb distàncies entre elèctrodes d'aproximadament 1 cm ≤ 30 kV / cm). En la majoria de construccions d'aïllament, quan s'aplica alta tensió, és molt poc homogènia camp elèctric… La força elèctrica en aquests camps a una distància entre els elèctrodes d'1 a 2 m és d'aproximadament 5 kV / cm, i a distàncies de 10 a 20 m disminueix a 2,5 a 1,5 kV / cm.En aquest sentit, les mides de les línies de transmissió aèries i els aparells de commutació augmenten ràpidament a mesura que augmenta la tensió nominal.

La conveniència d'utilitzar les propietats dielèctriques de l'aire a les centrals elèctriques amb diferents classes de tensió s'explica pel menor cost i la relativa simplicitat de crear aïllament, així com la capacitat de l'aïllament de l'aire per restaurar completament la rigidesa dielèctrica després d'eliminar la causa de la descàrrega. fracàs de la bretxa.

L'aïllament extern es caracteritza per la dependència de la rigidesa dielèctrica de les condicions meteorològiques (pressió p, temperatura T, humitat absoluta H de l'aire, tipus i intensitat de la precipitació), així com de l'estat de les superfícies dels aïllants, és a dir. quantitat i propietats de les impureses sobre ells. En aquest sentit, els espais d'aire es seleccionen perquè tinguin la rigidesa dielèctrica requerida sota combinacions desfavorables de pressió, temperatura i humitat.

La força elèctrica dels aïllants de la instal·lació exterior es mesura en condicions corresponents a diferents mecanismes dels processos de descàrrega, és a dir, quan les superfícies aïllants net i sec, net i humit amb pluja, brut i humit. Les tensions de descàrrega mesurades en les condicions especificades s'anomenen descàrrega seca, descàrrega humida i brutícia o tensions de descàrrega d'humitat, respectivament.

El principal dielèctric de l'aïllament extern és l'aire atmosfèric; no està subjecte a l'envelliment, és a dir. independentment de les tensions que actuen sobre l'aïllament i dels modes de funcionament de l'equip, les seves característiques mitjanes romanen inalterables al llarg del temps.

Regulació de camps elèctrics en aïllaments exteriors

Amb camps molt poc homogenis a l'aïllament extern, la descàrrega corona és possible als elèctrodes amb un petit radi de curvatura. L'aparició de la corona provoca pèrdues d'energia addicionals i intenses interferències de ràdio. En aquest sentit, són de gran importància les mesures per reduir el grau d'inhomogeneïtat dels camps elèctrics, que permeten limitar la possibilitat de formació de corona, així com augmentar lleugerament les tensions de descàrrega de l'aïllament extern.

La regulació dels camps elèctrics a l'aïllament exterior es realitza amb l'ajuda de pantalles en el reforç dels aïllants, que augmenten el radi de curvatura dels elèctrodes, la qual cosa augmenta les tensions de descàrrega dels buits d'aire. Els conductors dividits s'utilitzen en línies de transmissió aèries de classes d'alta tensió.

Aïllament interior d'instal·lacions elèctriques

L'aïllament intern fa referència a les parts d'una estructura aïllant en què el medi aïllant és un dielèctric líquid, sòlid o gasós, o combinacions d'aquests, que no tenen contacte directe amb l'aire atmosfèric.

La conveniència o la necessitat d'utilitzar l'aïllament intern en lloc de l'aire que ens envolta es deu a una sèrie de raons. En primer lloc, els materials d'aïllament intern tenen una força elèctrica significativament més alta (5-10 vegades o més), que pot reduir dràsticament les distàncies d'aïllament entre els cables i reduir la mida de l'equip. Això és important des del punt de vista econòmic. En segon lloc, els elements individuals de l'aïllament intern fan la funció de fixació mecànica dels cables; Els dielèctrics líquids en alguns casos milloren significativament les condicions de refrigeració de tota l'estructura.

Els elements aïllants interns en estructures d'alta tensió estan exposats a fortes càrregues elèctriques, tèrmiques i mecàniques durant el funcionament. Sota la influència d'aquestes influències, les propietats dielèctriques de l'aïllament es deterioren, l'aïllament "envelleix" i perd la seva rigidesa dielèctrica.

Les càrregues mecàniques són perilloses per a l'aïllament intern, perquè poden aparèixer microesquerdes en els dielèctrics sòlids que el componen, on aleshores, sota la influència d'un fort camp elèctric, es produiran descàrregues parcials i l'envelliment de l'aïllament s'accelerarà.

Una forma especial d'influència externa sobre l'aïllament intern és causada pels contactes amb l'entorn i la possibilitat de contaminació i humitat de l'aïllament en cas de trencar l'hermeticitat de la instal·lació. La humectació de l'aïllament comporta una forta disminució de la resistència a les fuites i un augment de les pèrdues dielèctriques.

L'aïllament interior ha de tenir una rigidesa dielèctrica més alta que l'aïllament exterior, és a dir, un nivell en què s'exclou completament l'avaria durant tota la vida útil.

La irreversibilitat dels danys a l'aïllament intern complica enormement l'acumulació de dades experimentals per a nous tipus d'aïllament intern i per a estructures d'aïllament grans de nova creació d'equips d'alta i ultraalta tensió. Després de tot, cada peça d'aïllament gran i car només es pot provar una vegada.

Els materials dielèctrics també han de:

• tenen bones propietats tecnològiques, és a dir. ha de ser adequat per a processos d'aïllament intern d'alt rendiment;

• complir els requisits ambientals, és a dir.no han de contenir ni formar productes tòxics durant l'operació, i un cop esgotat tot el recurs, han de ser processats o destruïts sense contaminar el medi ambient;

• no escassejar i tenir un preu tal que l'estructura d'aïllament sigui viable econòmicament.

En alguns casos, es poden afegir altres requisits als requisits anteriors a causa de les especificitats d'un tipus particular d'equip. Per exemple, els materials per a condensadors de potència han de tenir una constant dielèctrica augmentada, materials per a les cambres de commutació: alta resistència als xocs tèrmics i arcs elèctrics.

Molts anys de pràctica en la creació i funcionament de diversos equips d'alta tensió mostra que, en molts casos, tot el conjunt de requisits es satisfà millor quan s'utilitza una combinació de diversos materials en la composició de l'aïllament intern, complementant-se i realitzant funcions lleugerament diferents.

Així, només els materials dielèctrics sòlids proporcionen la resistència mecànica de l'estructura aïllant. Normalment tenen la rigidesa dielèctrica més alta. Les peces fetes d'un dielèctric sòlid amb alta resistència mecànica poden actuar com a ancoratge mecànic per als cables.

Ús dielèctrics líquids permet en alguns casos millorar notablement les condicions de refrigeració a causa de la circulació natural o forçada del líquid aïllant.