El gas como medio aislante para equipos de alta tensión
Los gases como medio aislante se utilizan ampliamente en líneas aéreas, en unidades de aparamenta (RU) y otros equipos eléctricos. Como gases aislantes se utilizan aire, gas SF6, nitrógeno, una mezcla de gas SF6 con nitrógeno, etc.
Ventajas del aislamiento de gas: es de costo relativamente bajo, rigidez dieléctrica relativamente alta, propiedad de "autocuración", buena conductividad térmica.
En condiciones atmosféricas normales (presión P = 100 kPa, temperatura T = 293 K, densidad γ = 11 g/m3) y en un campo eléctrico uniforme, la rigidez eléctrica del aire es E = 30 kV/cm.
Este valor es típico para la separación de electrodos de menos de 1 m. A distancias de 1-2 m, la fuerza es de aproximadamente 5 kV/cm, ya una distancia de 10 my más, es de 1,5-2,5 kV/cm. La disminución de la rigidez dieléctrica del aire a grandes distancias se explica por la teoría de la corriente del desarrollo de la descarga. El valor de rigidez dieléctrica del aire se ve afectado por la temperatura, la presión (densidad) y la humedad.
Los equipos eléctricos suelen estar diseñados para trabajar a una altitud de hasta 1000 m sobre el nivel del mar a una temperatura de t = <40 °C y γ = 11 g/m3. Con un aumento de la altitud de 100 m y un aumento de la temperatura de 3 ° C, la fuerza del aire disminuye en un 1%.
Un doble aumento de la humedad absoluta reduce la resistencia en un 6-8%. Estos datos son típicos para la distancia entre partes activas de hasta 1 m. A medida que aumenta la distancia, disminuye la influencia de las condiciones atmosféricas.
La principal desventaja del aire es que el ozono y el óxido de nitrógeno se forman bajo la influencia de la corona, lo que a su vez provoca el envejecimiento del aislamiento sólido y la corrosión.
Actualmente, los siguientes gases se utilizan para la producción de aislamiento de gas: gas SF6, nitrógeno, una mezcla de gas SF6 con nitrógeno y algunos fluorocarbonos. Muchos de estos gases tienen una mayor rigidez dieléctrica que el aire. La desventaja de muchos aislamientos es que tienen más de 3200 años y tienen un potencial de efecto invernadero 22 000 veces mayor que el del dióxido de carbono.
A pesar de que la participación del gas SF6 en la formación del efecto invernadero es relativamente pequeña (alrededor del 0,2 %), se incluye en la lista de gases de efecto invernadero debido a su amplio uso en la industria energética.
En las nuevas celdas de alta tensión, el gas SF6 se utiliza como medio aislante y de formación de arcos (ver — Disyuntores de SF6 de 110 kV y superiores). La capacidad de conmutación y las propiedades dieléctricas de los dispositivos de conmutación dependen de la densidad del gas SF6, que debe controlarse constantemente. Las herramientas deben detectar automáticamente las fugas a través de los sellos o la carcasa.
La presión normal de trabajo (presión de llenado a 20 °C) para estos dispositivos de conmutación es de 0,45 a 0,7 MPa en el rango de temperatura mínima de -40 °C a -25 °C El gas SF6 no es tóxico, no contamina ni humecta, no es inflamable y no tiene ningún efecto perjudicial para la capa de ozono. Sin embargo, continúa existiendo en la atmósfera. Más información sobre este gas aislante se escribe aquí: Elegas y sus propiedades
Un gas real siempre contiene un número limitado de partículas cargadas: electrones e iones. Los portadores de carga libres se forman como resultado de la exposición a ionizadores naturales (radiación ultravioleta del sol, rayos cósmicos, radiación radioactiva) Además, los portadores de carga libres se forman bajo la acción de un campo eléctrico como resultado de la ionización.
Este proceso puede crecer en forma de avalancha. Como resultado, el canal entre los electrodos adquiere una alta conductividad y se produce una ruptura del dieléctrico gaseoso. Lea más sobre esto aquí: Tipos de descargas eléctricas en gases