Què és la força dielèctrica?
Significat físic
La força del camp elèctric augmenta a mesura que augmenta la tensió entre els conductors, pot ser una placa d’un condensador o un nucli de cable (en una bobinada individual), en algun moment es produeix una avaria d’aïllament. El valor que caracteritza la tensió en el moment de l'avaria s'anomena força elèctrica i es determina mitjançant la fórmula:
aquí: U és la tensió entre els conductors, d és el gruix del dielèctric.
La força dielèctrica es mesura en kV / mm (kV / cm). Aquesta fórmula és vàlida per a conductors plans (en forma de cintes o plaques) amb una capa d’aïllament uniforme entre ells, com, per exemple, en un condensador de paper.
Curtcircuit En aparells i cables elèctrics es produeixen precisament a causa de la ruptura d’aïllament, en aquest moment es produeix arc elèctric. Per tant, la resistència dielèctrica és una de les característiques més importants de l’aïllament. Els requisits per a la resistència dielèctrica de l’aïllament d’equips elèctrics i instal·lacions elèctriques amb un voltatge d’1 - 750 kV es descriuen a GOST 55195-2012 i GOST 55192-2012 (mètodes per provar la resistència elèctrica al lloc d’instal·lació).
Tipus d’avaria
En la dielèctrica homogènia es distingeixen diversos tipus de desglossament - elèctric i tèrmic. També existeix ionització el desglossament, que és conseqüència de la ionització de les inclusions de gasos en un dielèctric sòlid. La força elèctrica de la dielèctrica, en molts aspectes, depèn de la inhomogeneïtat del camp i de l’ocurrència de processos d’ionització de gasos (intensitat i naturalesa) o d’altres canvis químics en el material. Això condueix al fet que el desglossament del mateix material es produeix a diferents tensions. Per tant, el voltatge d’avaria està determinat pel valor mitjà d’acord amb els resultats de nombroses proves. La dependència de la força elèctrica del gas de la densitat (pressió) i el gruix de la capa de gas és expressada per la llei Paschen: Uetc= f (pA)
Gas i aïllament
Sembla, com es relaciona la ionització de gasos i l'aïllament dels equips elèctrics? El gas i l’electricitat es connecten de la manera més propera, perquè és un excel·lent dielèctric.I per tant, s’utilitza un medi de gas per aïllar equips d’alta tensió.
Com a dielèctric utilitzat: aire, nitrogen i gas. Elegaz és hexafluorur de sofre, el material més prometedor quant a aïllament elèctric. Per a la distribució i recepció d’electricitat d’alta tensió s’utilitzen més de 100 kV (retirada de centrals elèctriques, recepció d’electricitat a les grans ciutats i així successivament), interruptors complets (SIG).
L’àrea principal d’aplicació del gas SF6 és precisament l’aparellador. El gas, a més d’utilitzar-se com aïllament elèctric, pot produir-se durant l’operació de cables plens d’oli (o cables amb aïllament de paper impregnat). Ja que l’escalfament i el refredament cíclic del cable es produeixen a conseqüència del pas de tensió de diferents mides.
El terme "degradació tèrmica" s'aplica als cables amb aïllament en paper impregnat. La piròlisi de la cel·lulosa produeix hidrogen, metà, diòxid de carboni i monòxid de carboni. En el procés d’envelliment de l’aïllament, les formacions de gas resultants (amb major voltatge) provoquen una ruptura d’ionització de l’aïllament. Justament a causa dels fenòmens d’ionització, els cables d’alimentació amb aïllament de paper xopat amb oli (amb impregnació viscosa) s’utilitzen en línies d’energia amb tensions de fins a 35 kV i s’utilitzen cada cop menys en l’energia moderna.
Raons per la disminució de la força dielèctrica
L’efecte més negatiu sobre la resistència dielèctrica d’un aïllament s’exerceix en alternar la tensió i la temperatura. Amb tensió alterna, és a dir, tensió que canvia de tant en tant, per exemple, la central emet 220 kV a la línia, a causa d’un mal funcionament tècnic o reparació programada, el valor de la tensió es redueix a 110 kV, després de la reparació torna a ser de 220 kV. Es tracta d’una tensió alterna, és a dir, canviant durant un cert període de temps. La tensió alterna és força freqüent. El valor mitjà d'aquesta tensió es determina mitjançant el gràfic:
O determinat per la fórmula:
La temperatura de calefacció del cable, a causa del flux de corrent elèctric, redueix significativament la vida útil del conductor (es produeix l’anomenat envelliment de l’aïllament). A la gràfica es mostra la dependència de la intensitat d'avaria a diferents temperatures:
Resistència elèctrica dels cables d’alimentació
La indústria de força elèctrica més exigent és, probablement, productes de cable. El principal tipus de cables utilitzats en enginyeria elèctrica (dissenyats per a una tensió nominal de fins a 500 kV) són cables aïllats amb paper aïllats amb oli.
A més, com més gran sigui el voltatge nominal per al qual estan dissenyats, més elevat serà el pes del cable. L’oli s’utilitza com a impregnació desgasificada i de baixa viscositat (MN-3, MN-4 i anàlegs). Un augment de la pressió de l’oli condueix a un augment de la resistència dielèctrica de l’aïllament del paper d’oli. Els cables amb una pressió de 10-15 atmosferes s’utilitzen a alta tensió, el valor de resistència arriba a 15 kV / mm.
En els darrers anys, els cables plens d’oli han estat substituïts per cables de polietilè reticulats (cables SPE). Són més lleugers, més fàcils d’operar i la vida útil és la mateixa. A més, els SPE no són tan sensibles als canvis de temperatura i no necessiten equips addicionals, com els tancs de compensació de petroli (per compensar l'excés de petroli a diferents pressions). Els cables de polietilè de reticulats són molt més fàcils d’instal·lar, les terminacions i els acoblaments són més fàcils de mantenir.
El món sencer està desenvolupant cables SPE (cables XLPE), cosa que ha fet que aquests conductors ja siguin sensiblement millors en els seus paràmetres que els cables amb oli:
L’únic inconvenient de la SPE és l’envelliment intensiu, però, nombrosos estudis de tots els fabricants mundials han alentit aquest procés. Els anomenats triings ja no són les causes de la fallida de l’aïllament.El creixement del consum d’energia al món modern estimula el desenvolupament no només de fonts d’electricitat, sinó també de productes per cable i aparells d’intercanvi. Els estudis sobre la resistència elèctrica de l’aïllament són l’objectiu principal de l’enginyeria d’energia.
Materials relacionats:
Carregant ...
