Aislamiento de instalaciones eléctricas

El aislamiento de las instalaciones eléctricas se divide en externo e interno.

Para el aislamiento externo, las instalaciones de alta tensión incluyen espacios de aislamiento entre los electrodos (cables líneas eléctricas (líneas eléctricas), neumáticos de distribución (RU), partes activas externas electrodomésticos etc.), en el que el papel de los principales dieléctrico realiza el aire atmosférico. Los electrodos aislados están ubicados a ciertas distancias entre sí y del suelo (o partes conectadas a tierra de instalaciones eléctricas) y se fijan en una posición determinada con la ayuda de aisladores.

El aislamiento interior incluye el aislamiento de los devanados de los transformadores y las máquinas eléctricas, el aislamiento de los cables, los condensadores, el aislamiento compactado de los casquillos, el aislamiento entre los contactos del interruptor en estado de apagado, es decir. aislamiento, sellado herméticamente del medio ambiente por una carcasa, carcasa, tanque, etc. El aislamiento interno suele ser una combinación de diferentes dieléctricos (líquido y sólido, gaseoso y sólido).

Una característica importante del aislamiento externo es su capacidad para restaurar su fuerza eléctrica después de eliminar la causa del daño. Sin embargo, la rigidez dieléctrica del aislamiento exterior depende de las condiciones atmosféricas: presión, temperatura y humedad. La rigidez dieléctrica de los aisladores externos también se ve afectada por la contaminación superficial y la precipitación.

La peculiaridad del aislamiento interno de los equipos eléctricos es el envejecimiento, es decir. deterioro de las características eléctricas durante el funcionamiento. Las pérdidas dieléctricas calientan el aislamiento. Puede ocurrir un calentamiento excesivo del aislamiento, lo que lleva a una ruptura térmica. Bajo la influencia de las descargas parciales que se producen en las inclusiones de gas, el aislamiento se destruye y se contamina con productos de descomposición.

Desglose del aislamiento sólido y compuesto: un fenómeno irreversible que provoca daños en los equipos eléctricos. El aislamiento de líquidos y gases internos es autorreparable, pero sus características se deterioran. Es necesario monitorear constantemente el estado del aislamiento interno durante su operación para identificar los defectos que se desarrollan en él y prevenir el daño de emergencia del equipo eléctrico.

Aislamiento exterior de instalaciones eléctricas.

En condiciones atmosféricas normales, la rigidez dieléctrica de los espacios de aire es relativamente baja (en un campo uniforme con distancias entre electrodos de aproximadamente 1 cm ≤ 30 kV/cm). En la mayoría de las construcciones de aislamiento, cuando se aplica alto voltaje, muy poco homogéneo campo eléctrico… La fuerza eléctrica en tales campos a una distancia entre los electrodos de 1 a 2 m es de aproximadamente 5 kV / cm, y a distancias de 10 a 20 m disminuye a 2,5 a 1,5 kV / cm.En este sentido, los tamaños de las líneas aéreas de transmisión y de la aparamenta aumentan rápidamente a medida que aumenta la tensión nominal.

La conveniencia de usar las propiedades dieléctricas del aire en plantas de energía con diferentes clases de voltaje se explica por el menor costo y la relativa simplicidad de crear aislamiento, así como por la capacidad del aislamiento de aire para restaurar completamente la rigidez dieléctrica después de eliminar la causa de la descarga. fallo de la brecha.

El aislamiento externo se caracteriza por la dependencia de la rigidez dieléctrica de las condiciones climáticas (presión p, temperatura T, humedad absoluta H del aire, tipo e intensidad de la precipitación), así como del estado de las superficies de los aisladores, es decir. cantidad y propiedades de las impurezas sobre ellos. En este sentido, los entrehierros se seleccionan para que tengan la rigidez dieléctrica requerida bajo combinaciones desfavorables de presión, temperatura y humedad.

La rigidez eléctrica de los aisladores de la instalación exterior se mide en condiciones correspondientes a diferentes mecanismos de los procesos de descarga, a saber, cuando las superficies aisladores limpio y seco, limpio y mojado con lluvia, sucio y húmedo. Los voltajes de descarga medidos bajo las condiciones especificadas se denominan voltajes de descarga seca, descarga húmeda y suciedad o humedad, respectivamente.

El dieléctrico principal del aislamiento externo es el aire atmosférico; no está sujeto al envejecimiento, es decir. independientemente de las tensiones que actúen sobre el aislamiento y de los modos de funcionamiento del equipo, sus características medias se mantienen inalterables a lo largo del tiempo.

Regulación de campos eléctricos en aislamientos exteriores

Con campos altamente heterogéneos en el aislamiento externo, la descarga de corona es posible en electrodos con un pequeño radio de curvatura. La aparición de la corona provoca pérdidas de energía adicionales e intensas interferencias de radio. En este sentido, son de gran importancia las medidas para reducir el grado de falta de homogeneidad de los campos eléctricos, que permitan limitar la posibilidad de formación de corona, así como aumentar ligeramente las tensiones de descarga del aislamiento exterior.

La regulación de los campos eléctricos en el aislamiento exterior se realiza con la ayuda de pantallas en el refuerzo de los aisladores, que aumentan el radio de curvatura de los electrodos, lo que aumenta las tensiones de descarga de los entrehierros. Los conductores divididos se utilizan en líneas de transmisión aéreas de clases de alto voltaje.

Aislamiento interior de instalaciones eléctricas.

El aislamiento interno se refiere a partes de una estructura aislante en la que el medio aislante es un dieléctrico líquido, sólido o gaseoso, o combinaciones de los mismos, que no tienen contacto directo con el aire atmosférico.

La conveniencia o necesidad de usar aislamiento interno en lugar del aire que nos rodea se debe a varias razones. Primero, los materiales de aislamiento interno tienen una fuerza eléctrica significativamente mayor (5-10 veces o más), lo que puede reducir drásticamente las distancias de aislamiento entre los cables y reducir el tamaño del equipo. Esto es importante desde el punto de vista económico. En segundo lugar, los elementos individuales del aislamiento interno realizan la función de sujeción mecánica de los cables; los dieléctricos líquidos en algunos casos mejoran significativamente las condiciones de enfriamiento de toda la estructura.

Los elementos aislantes internos de las estructuras de alta tensión están expuestos a fuertes cargas eléctricas, térmicas y mecánicas durante su funcionamiento. Bajo la influencia de estas influencias, las propiedades dieléctricas del aislamiento se deterioran, el aislamiento "envejece" y pierde su rigidez dieléctrica.

Las cargas mecánicas son peligrosas para el aislamiento interior, porque pueden aparecer microfisuras en los dieléctricos sólidos que lo componen, donde entonces, bajo la influencia de un fuerte campo eléctrico, se producirán descargas parciales y se acelerará el envejecimiento del aislamiento.

Una forma especial de influencia externa sobre el aislamiento interior es la provocada por los contactos con el medio ambiente y la posibilidad de contaminación y humedad del aislamiento en caso de rotura de la hermeticidad de la instalación. Humedecer el aislamiento provoca una fuerte disminución de la resistencia de fuga y un aumento de las pérdidas dieléctricas.

El aislamiento interior debe tener una rigidez dieléctrica superior a la del aislamiento exterior, es decir, un nivel en el que se excluya por completo la rotura a lo largo de la vida útil.

La irreversibilidad del daño del aislamiento interno complica en gran medida la acumulación de datos experimentales para nuevos tipos de aislamiento interno y para grandes estructuras de aislamiento recientemente desarrolladas de equipos de alto y ultra alto voltaje. Después de todo, cada pieza de aislamiento grande y costosa solo se puede probar una vez para detectar fallas.

Los materiales dieléctricos también deben:

• tener buenas propiedades tecnológicas, es decir debe ser adecuado para procesos de aislamiento interno de alto rendimiento;

• cumplir con los requisitos ambientales, es decir,no deben contener ni formar productos tóxicos durante su funcionamiento, y una vez agotado todo el recurso, deben ser procesados ​​o destruidos sin contaminar el medio ambiente;

• no ser escaso y tener un precio tal que la estructura de aislamiento sea económicamente viable.

En algunos casos, se pueden agregar otros requisitos a los requisitos anteriores debido a las características específicas de un tipo particular de equipo. Por ejemplo, los materiales para condensadores de potencia deben tener una constante dieléctrica aumentada, materiales para cámaras de conmutación: alta resistencia a choques térmicos y arcos eléctricos.

Muchos años de práctica en la creación y operación de varios equipo de alto voltaje muestra que, en muchos casos, todo el conjunto de requisitos se satisface mejor cuando se utiliza una combinación de varios materiales en la composición del aislamiento interno, que se complementan entre sí y realizan funciones ligeramente diferentes.

Por lo tanto, solo los materiales dieléctricos sólidos proporcionan la resistencia mecánica de la estructura aislante. Suelen tener la mayor rigidez dieléctrica. Las piezas hechas de un dieléctrico sólido con alta resistencia mecánica pueden actuar como anclaje mecánico para cables.

Uso dieléctricos líquidos permite en algunos casos mejorar significativamente las condiciones de enfriamiento debido a la circulación natural o forzada del líquido aislante.