¿Qué es la resistencia dieléctrica?
Significado físico
La intensidad del campo eléctrico aumenta al aumentar el voltaje entre los conductores, puede ser una placa de un condensador o un núcleo de cable (en un devanado individual), en algún momento se produce una ruptura del aislamiento. El valor que caracteriza la tensión en el momento de la ruptura se llama resistencia eléctrica y está determinado por la fórmula:
aquí: U es el voltaje entre los conductores, d es el grosor del dieléctrico.
La rigidez dieléctrica se mide en kV / mm (kV / cm). Esta fórmula es válida para conductores planos (en forma de cintas o placas) con una capa uniforme de aislamiento entre ellos, como, por ejemplo, en un condensador de papel.
Cortocircuito en aparatos eléctricos y cables se producen precisamente por la ruptura del aislamiento, en este momento surge arco eléctrico. Por lo tanto, la resistencia dieléctrica es una de las características más importantes del aislamiento. Los requisitos para la resistencia dieléctrica del aislamiento de equipos eléctricos e instalaciones eléctricas con un voltaje de 1 - 750 kV se describen en GOST 55195-2012 y GOST 55192-2012 (métodos para probar la resistencia eléctrica en el sitio de instalación).
Tipos de desglose
En dieléctricos homogéneos, se distinguen varios tipos de descomposición: electrico y térmica. También existe ionización descomposición, que es consecuencia de la ionización de las inclusiones de gas en un dieléctrico sólido. La fuerza eléctrica de los dieléctricos, en muchos aspectos, depende de la falta de homogeneidad del campo y la ocurrencia de procesos de ionización de gases (intensidad y naturaleza) u otros cambios químicos en el material. Esto lleva al hecho de que la descomposición en el mismo material ocurre a diferentes voltajes. Por lo tanto, el voltaje de ruptura está determinado por el valor promedio de acuerdo con los resultados de numerosas pruebas. La ley de Paschen expresa la dependencia de la resistencia eléctrica del gas con la densidad (presión) y el grosor de la capa de gas: Upr= f (pA)
Gas y aislamiento
Parecería, ¿cómo se conecta la ionización de gases y el aislamiento de equipos eléctricos? El gas y la electricidad están conectados de la manera más cercana, porque es un excelente dieléctrico.Y, por lo tanto, se utiliza un medio gaseoso para aislar equipos de alto voltaje.
Como dieléctrico utilizado: aire, nitrógeno y gas. Elegaz es hexafluoruro de azufre, el material más prometedor en términos de aislamiento eléctrico. Para la distribución y recepción de electricidad de alto voltaje, más de 100 kV (eliminación de centrales eléctricas, recepción de electricidad en grandes ciudades, etc.), se utilizan interruptores completos (GIS).
El área principal de aplicación del gas SF6 es precisamente la aparamenta. El gas, además de usarse como aislamiento eléctrico, puede ocurrir durante la operación de cables llenos de aceite (o cables con aislamiento de papel impregnado). Dado que el calentamiento y enfriamiento cíclicos del cable se produce como resultado del paso de voltaje de diferentes tamaños.
El término "degradación térmica" se aplica a cables con aislamiento de papel impregnado. La pirólisis de celulosa produce hidrógeno, metano, dióxido de carbono y monóxido de carbono. Durante el envejecimiento del aislamiento, las formaciones de gas resultantes (con mayor voltaje) causan una ruptura de la ionización del aislamiento. Solo debido a los fenómenos de ionización, los cables de alimentación con aislamiento hecho de papel empapado en aceite (con impregnación viscosa) se utilizan en líneas eléctricas con voltajes de hasta 35 kV y se utilizan cada vez menos en la energía moderna.
Razones para la disminución de la rigidez dieléctrica.
El efecto más negativo sobre la resistencia dieléctrica de un aislamiento se ejerce alternando voltaje y temperatura. Con voltaje alterno, es decir, voltaje que cambia de vez en cuando, por ejemplo, la planta de energía emite 220 kV a la línea, debido a un mal funcionamiento técnico o reparación programada, el valor del voltaje se reduce a 110 kV, después de la reparación vuelve a ser 220 kV. Esta es una tensión alterna, es decir, que cambia durante un cierto período de tiempo. La tensión alterna es bastante común. El valor promedio de este voltaje se determina usando el gráfico:
O determinado por la fórmula:
La temperatura de calentamiento del cable, debido al flujo de corriente eléctrica, reduce significativamente la vida útil del conductor (se produce el llamado envejecimiento del aislamiento). La dependencia de la intensidad de descomposición a diferentes temperaturas se muestra en el gráfico:
Resistencia eléctrica de los cables de alimentación.
La industria de resistencia eléctrica más exigente es probablemente los productos de cable. El tipo principal de cables utilizados en ingeniería de energía (diseñados para un voltaje nominal de hasta 500 kV) son cables llenos de aceite con aislamiento de papel.
Además, cuanto mayor sea el voltaje nominal para el que están diseñados, mayor será el peso del cable. El aceite se utiliza como impregnación desgasificada y de baja viscosidad (MN-3, MN-4 y análogos). Un aumento en la presión del aceite conduce a un aumento en la resistencia dieléctrica del aislamiento de papel y aceite. Se utilizan cables con una presión de 10-15 atmósferas a alta tensión, el valor de resistencia alcanza 15 kV / mm.
En los últimos años, los cables rellenos de aceite han sido reemplazados por cables de polietileno reticulado (cables SPE). Son más ligeros, más fáciles de operar y la vida útil es la misma. Además, los SPE no son tan sensibles a los cambios de temperatura y no necesitan equipos adicionales, como tanques de compensación de aceite (para compensar el exceso de aceite a diferentes presiones). Los cables de polietileno reticulado son mucho más fáciles de instalar, las terminaciones y los acoplamientos son más fáciles de mantener.
El mundo entero está desarrollando cables SPE (cables XLPE), esto ha llevado al hecho de que tales conductores ya son notablemente mejores en sus parámetros que los cables llenos de aceite:
El único inconveniente de SPE es el envejecimiento intensivo, sin embargo, numerosos estudios de todos los fabricantes mundiales desaceleraron este proceso. Los llamados triings ya no son las causas de la ruptura del aislamiento.El crecimiento del consumo de energía en el mundo moderno estimula el desarrollo no solo de fuentes de electricidad, sino también de productos de cable y aparamenta. Los estudios sobre la resistencia eléctrica del aislamiento son el foco principal en la ingeniería de energía.
Materiales relacionados:
Cargando ...
