Quais fatores afetam o envelhecimento do isolamento
Cabos usados há muito tempo perdem a qualidade do isolamento com o tempo, ou seja, o isolamento envelhece. Isso se deve a uma série de fatores. Como resultado, alguns locais da fiação ficam expostos, o que é repleto de acidentes perigosos: curtos-circuitos e faíscas acidentais podem causar incêndio ou pelo menos ferimentos elétricos nas pessoas.
Obviamente, os materiais de isolamento usados hoje são mais duráveis do que os usados anteriormente, mas em alguns lugares a fiação elétrica não muda há muito tempo e o problema do envelhecimento do isolamento permanece. Vejamos os fatores que afetam o envelhecimento do isolamento.
O envelhecimento do isolamento é medido em unidades relativas. O envelhecimento é tomado como uma unidade correspondente à operação na temperatura permitida pelas normas. Para cálculos práticos, uma regra conhecida como «regra dos oito graus» é frequentemente utilizada para estimar o processo de envelhecimento do isolamento.
Esta regra, embora seja apenas um caso especial da lei geral do envelhecimento, dá uma boa aproximação da realidade na faixa de temperatura normalmente permitida para isolamento. Em temperaturas mais altas, isso resulta em dados de envelhecimento ligeiramente exagerados, mas permanece útil para estimativas relativas.
O significado da regra dos oito passos se resume ao fato de que um aumento na temperatura a cada 8 ° C leva ao desgaste acelerado (envelhecimento) do isolamento duas vezes. Isso significa que se, por exemplo, os núcleos dos fios com isolamento durante a sobrecarga tiverem um aumento de temperatura de 48 ° C em vez dos 40 ° C aceitos nas normas, seu isolamento se desgastará 2 vezes mais rápido e a uma temperatura de 56 ° C — 4 vezes mais rápido.
Os principais fatores para o envelhecimento do isolamento são os seguintes. Às vezes, a tensão operacional ou sobretensão rara pode causar descargas parciais no isolamento, resultando nos chamados. Envelhecimento elétrico da isolação.
Isto é seguido pelo envelhecimento devido à exposição ao calor e à oxidação. Finalmente, o isolamento de umidade também é um fator de envelhecimento bastante forte que não deve ser negligenciado.
Fatores de envelhecimento adicionais (menos significativos) são: cargas mecânicas de natureza estática ou vibracional e efeito quimicamente destrutivo de produtos de reações eletrolíticas e ácidos orgânicos.
Envelhecimento elétrico do isolamento - acúmulo gradual de microfissuras de descargas
As descargas parciais levam à destruição gradual da maioria dos tipos de isolamento: a cada descarga, apenas parte de sua energia é gasta na destruição irreversível das ligações moleculares do material, pelo que a destruição ocorre lenta mas seguramente.Parece microfissuras no isolamento.
O grau de destruição e sua escala são diferentes para diferentes materiais. Os dielétricos orgânicos, sob a ação de descargas parciais, liberam compostos condutores de carbono, bem como gases: hidrogênio, metano, dióxido de carbono, acetileno, etc. Quando as ligações moleculares de dielétricos sólidos são quebradas, radicais são formados.
A barreira de óleo e o isolamento de papel-óleo alteram as características elétricas e as propriedades físico-químicas em cada um de seus componentes: papelão elétrico, óleo mineral e papel envelhecido, a composição de impregnação é destruída, a condutividade finalmente aumenta, condições favoráveis para destruição prejudicial são criado.
Quanto ao próprio óleo, sob fortes campos elétricos, os elétrons nele adquirem energia suficiente para destruir as moléculas de carbono, resultando na liberação de hidrogênio. Este processo é particularmente pronunciado no isolamento de linhas de alta tensão, e diferentes tipos de isolamento são caracterizados por sua própria intensidade de destruição (que depende da composição do isolamento).
É importante notar aqui que a quebra do isolamento com a formação de uma trinca não ocorre imediatamente devido à sobretensão a qualquer momento. Esse processo é lento: as microfissuras se acumulam a cada nova sobretensão, e só no final parece uma isolação danificada por trincas.
Envelhecimento térmico — reações químicas que deterioram as propriedades do isolamento
É claro que em condições normais a 25 ° C todos os materiais isolantes se comportam normalmente, são inertes à temperatura ambiente.No entanto, a corrente que flui pelos cabos aquece o isolamento até 130 ° C e até mais. Nessas circunstâncias, reações químicas ocorrem lentamente no material isolante, deteriorando gradativamente suas propriedades.
Os dielétricos são inicialmente rígidos - eles se tornam quebradiços com o tempo e qualquer estresse mecânico significativo no cabo causará rachaduras e destruição de tal isolamento. Os dielétricos líquidos evaporam gradualmente, transformando-se parcialmente em gás, devido ao qual a rigidez dielétrica desse isolamento diminui com o tempo. É também uma rede de isolamento envelhecida da ação do calor.
Umidade como um fator de envelhecimento - oxidação que promove vazamento
Não é de surpreender que a umidade possa entrar no isolamento do cabo, seja condensação formada como resultado de processos termo-oxidativos ou simplesmente água do ambiente externo, a mesma precipitação sazonal.
A resistência de isolamento é reduzida pela ação da umidade à medida que os íons livres começam a aumentar a corrente de fuga. As perdas dielétricas aumentam, eventualmente levando à quebra total. Mas mesmo que não ocorra nenhum dano, a umidade ainda contribui para o superaquecimento do isolamento e o envelhecimento térmico não é retardado.
É por isso que é tão importante que o isolamento permaneça sempre seco e, em grandes indústrias, em conexão com essa provisão, o teor de umidade do isolamento é constantemente monitorado e são tomadas medidas para reduzir ao mínimo esse fator de envelhecimento.
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