¿Qué factores afectan el envejecimiento del aislamiento?
Los cables de uso prolongado pierden su calidad de aislamiento con el tiempo, es decir, su aislamiento envejece. Esto se debe a un número de factores. Como resultado, algunos lugares del cableado están expuestos, lo que está plagado de accidentes peligrosos: los cortocircuitos accidentales y las chispas pueden provocar incendios o al menos lesiones eléctricas a las personas.
Por supuesto, los materiales de aislamiento que se usan hoy en día son más duraderos que los que se usaban antes, pero en algunos lugares el cableado eléctrico no ha cambiado durante mucho tiempo y el problema del envejecimiento del aislamiento persiste. Veamos los factores que afectan el envejecimiento del aislamiento.
El envejecimiento del aislamiento se mide en unidades relativas. El envejecimiento se toma como unidad correspondiente al funcionamiento a la temperatura permitida por las normas. Para cálculos prácticos, se suele utilizar una regla conocida como «regla de los ocho grados» para estimar el proceso de envejecimiento del aislamiento.
Esta regla, aunque solo es un caso especial de la ley general del envejecimiento, da una buena aproximación a la realidad en el rango de temperatura normalmente permitido para el aislamiento. A temperaturas más altas, esto da como resultado datos de envejecimiento ligeramente exagerados, pero sigue siendo útil para estimaciones relativas.
El significado de la regla de los ocho pasos se reduce al hecho de que un aumento de la temperatura por cada 8 °C conduce a un desgaste acelerado (envejecimiento) del aislamiento dos veces. Esto significa que si, por ejemplo, los núcleos de los cables con aislamiento durante la sobrecarga tendrán un aumento de temperatura de 48 ° C en lugar de los 40 ° C aceptados en las normas, entonces su aislamiento se desgastará 2 veces más rápido y a una temperatura de 56 ° C — 4 veces más rápido.
Los principales factores de envejecimiento del aislamiento son los siguientes. En ocasiones, la tensión de funcionamiento o una sobretensión excepcional pueden provocar descargas parciales en el aislamiento, lo que da lugar a las denominadas. Envejecimiento eléctrico del aislamiento.
A esto le sigue el envejecimiento debido a la exposición al calor y la oxidación. Finalmente, el aislamiento contra la humedad también es un factor de envejecimiento bastante fuerte que no debe pasarse por alto.
Factores de envejecimiento adicionales (menos significativos) son: cargas mecánicas de naturaleza estática o vibratoria y efecto químicamente destructivo de productos de reacciones electrolíticas y ácidos orgánicos.
Envejecimiento eléctrico del aislamiento: acumulación gradual de microfisuras por descargas
Las descargas parciales conducen a la destrucción gradual de la mayoría de los tipos de aislamiento: con cada descarga, solo una parte de su energía se gasta en la destrucción irreversible de los enlaces moleculares del material, como resultado de lo cual la destrucción se produce de forma lenta pero segura.Parecen microfisuras en el aislamiento.
El grado de destrucción y su escala son diferentes para diferentes materiales. Los dieléctricos orgánicos, bajo la acción de descargas parciales, liberan compuestos conductores de carbono, así como gases: hidrógeno, metano, dióxido de carbono, acetileno, etc. Cuando se rompen los enlaces moleculares de los dieléctricos sólidos, se forman radicales.
El aislamiento de barrera de aceite y papel-aceite modifica las características eléctricas y las propiedades fisicoquímicas de cada uno de sus componentes: cartón eléctrico, aceite mineral y papel envejecido, se destruye la composición de impregnación, finalmente aumenta la conductividad, se crean condiciones favorables para la destrucción nociva. creado
En cuanto al aceite mismo, bajo fuertes campos eléctricos, los electrones en él adquieren suficiente energía para destruir las moléculas de carbono, como resultado de lo cual se libera hidrógeno. Este proceso es particularmente pronunciado en el aislamiento de líneas de alta tensión, y los diferentes tipos de aislamiento se caracterizan por su propia intensidad de destrucción (que depende de la composición del aislamiento).
Vale la pena señalar aquí que la ruptura del aislamiento con la formación de una grieta no ocurre inmediatamente debido a una sobretensión en ningún momento. Este proceso es lento: las microfisuras se acumulan cada vez que se produce una nueva oleada, y solo al final parece un aislamiento dañado por las fisuras.
Envejecimiento térmico: reacciones químicas que deterioran las propiedades del aislamiento.
Está claro que en condiciones normales a 25°C todos los materiales aislantes se comportan con normalidad, son inertes a temperatura ambiente.Sin embargo, la corriente que circula por los cables calienta el aislamiento hasta 130 °C e incluso más. Bajo tales circunstancias, las reacciones químicas ocurren lentamente en el material aislante, deteriorando gradualmente sus propiedades.
Los dieléctricos son inicialmente rígidos: se vuelven quebradizos con el tiempo y cualquier tensión mecánica significativa en el cable provocará grietas y la destrucción de dicho aislamiento. Los dieléctricos líquidos se evaporan gradualmente, convirtiéndose parcialmente en gas, por lo que la rigidez dieléctrica de dicho aislamiento disminuye con el tiempo. Es también una red de aislamiento envejecido por la acción del calor.
La humedad como factor de envejecimiento: oxidación que promueve las fugas
No es de extrañar que la humedad pueda entrar en el aislamiento del cable, ya sea condensación formada como resultado de procesos termo-oxidativos o simplemente agua del ambiente externo, la misma precipitación estacional.
La resistencia del aislamiento se reduce por la acción de la humedad a medida que los iones libres comienzan a aumentar la corriente de fuga. Las pérdidas dieléctricas aumentan y eventualmente conducen a una ruptura total. Pero incluso si no se produce ningún daño, la humedad sigue contribuyendo al sobrecalentamiento del aislamiento y el envejecimiento térmico no se retrasa.
Por eso es tan importante que el aislamiento permanezca siempre seco, y en las grandes industrias, en relación con esta disposición, se controla constantemente el contenido de humedad del aislamiento y se toman medidas para reducir al mínimo este factor de envejecimiento.
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