Isolamento de instalações elétricas

O isolamento das instalações elétricas é dividido em externo e interno.

Para isolamento externo, as instalações de alta tensão incluem folgas isolantes entre os eletrodos (fios linhas de energia (linhas de energia), pneus de cronometragem (RU), partes energizadas externas aparelhos elétricos etc.), em que o papel do principal dielétrico executa o ar atmosférico. Os eletrodos isolados estão localizados a certas distâncias um do outro e do solo (ou partes aterradas das instalações elétricas) e são fixados em uma determinada posição com a ajuda de isoladores.

Para isolamento interno inclui isolamento de enrolamentos de transformadores e máquinas elétricas, isolamento de cabos, capacitores, isolamento compactado de buchas, isolamento entre os contatos do interruptor no estado desligado, ou seja, isolamento, hermeticamente vedado do ambiente por um invólucro, invólucro, tanque, etc. O isolamento interno é geralmente uma combinação de diferentes dielétricos (líquido e sólido, gasoso e sólido).

Uma característica importante do isolamento externo é sua capacidade de restaurar sua resistência elétrica após a remoção da causa do dano. No entanto, a rigidez dielétrica do isolamento externo depende das condições atmosféricas: pressão, temperatura e umidade. A rigidez dielétrica de isoladores externos também é afetada pela contaminação da superfície e pela precipitação.

A peculiaridade do isolamento interno dos equipamentos elétricos é o envelhecimento, ou seja, deterioração das características elétricas durante a operação. As perdas dielétricas aquecem o isolamento. Pode ocorrer aquecimento excessivo do isolamento, levando à ruptura térmica. Sob a influência de descargas parciais que ocorrem em inclusões de gás, o isolamento é destruído e contaminado com produtos de decomposição.

Quebra de isolamento sólido e composto - um fenômeno irreversível que leva a danos em equipamentos elétricos. O isolamento de líquido e gás interno é auto-recuperável, mas suas características se deterioram. É necessário monitorar constantemente o estado do isolamento interno durante sua operação, a fim de identificar os defeitos que nele se desenvolvem e evitar danos emergenciais aos equipamentos elétricos.

Isolamento externo de instalações elétricas

Em condições atmosféricas normais, a rigidez dielétrica dos entreferros é relativamente baixa (em um campo uniforme com distâncias intereletrodos de cerca de 1 cm ≤ 30 kV / cm). Na maioria das construções de isolamento, quando alta tensão é aplicada, altamente não homogênea campo elétrico… A força elétrica em tais campos a uma distância entre os eletrodos de 1–2 m é de aproximadamente 5 kV / cm e a distâncias de 10–20 m diminui para 2,5–1,5 kV / cm.A este respeito, os tamanhos das linhas de transmissão aéreas e dos mecanismos de manobra aumentam rapidamente à medida que a tensão nominal aumenta.

A conveniência de usar as propriedades dielétricas do ar em usinas com diferentes classes de tensão é explicada pelo menor custo e relativa simplicidade de criação de isolamento, bem como pela capacidade do isolamento a ar de restaurar totalmente a rigidez dielétrica após a remoção da causa da descarga falha de lacuna.

O isolamento externo é caracterizado pela dependência da rigidez dielétrica das condições climáticas (pressão p, temperatura T, umidade absoluta H do ar, tipo e intensidade da precipitação), bem como das condições das superfícies dos isoladores, ou seja, quantidade e propriedades de impurezas neles. Nesse sentido, os entreferros são selecionados para ter a rigidez dielétrica necessária sob combinações desfavoráveis ​​de pressão, temperatura e umidade.

A resistência elétrica nos isoladores da instalação exterior é medida em condições correspondentes a diferentes mecanismos dos processos de descarga, nomeadamente, quando as superfícies isoladores limpo e seco, limpo e molhado com chuva, sujo e úmido. As tensões de descarga medidas sob as condições especificadas são chamadas de descarga seca, descarga úmida e sujeira, ou tensões de descarga de umidade, respectivamente.

O principal dielétrico do isolamento externo é o ar atmosférico - não está sujeito ao envelhecimento, ou seja, independentemente das tensões atuantes na isolação e dos modos de operação do equipamento, suas características médias permanecem inalteradas ao longo do tempo.

Regulação de campos elétricos em isolamentos externos

Com campos altamente não homogêneos no isolamento externo, a descarga corona é possível em eletrodos com um pequeno raio de curvatura. O aparecimento da coroa causa perdas adicionais de energia e intensa interferência de rádio. Nesse sentido, são de grande importância medidas para reduzir o grau de heterogeneidade dos campos elétricos, que permitem limitar a possibilidade de formação de corona, bem como aumentar ligeiramente as tensões de descarga do isolamento externo.

A regulação dos campos elétricos no isolamento externo é realizada com o auxílio de telas no reforço dos isoladores, que aumentam o raio de curvatura dos eletrodos, o que aumenta as tensões de descarga dos entreferros. Condutores divididos são usados ​​em linhas aéreas de transmissão de classes de alta tensão.

Isolamento interno de instalações elétricas

Isolamento interno refere-se a partes de uma estrutura isolante em que o meio isolante é um dielétrico líquido, sólido ou gasoso, ou combinações dos mesmos, que não têm contato direto com o ar atmosférico.

A conveniência ou necessidade de usar isolamento interno em vez do ar ao nosso redor se deve a vários motivos. Primeiro, os materiais de isolamento interno têm uma resistência elétrica significativamente maior (5 a 10 vezes ou mais), o que pode reduzir drasticamente as distâncias de isolamento entre os fios e reduzir o tamanho do equipamento. Isso é importante do ponto de vista econômico. Em segundo lugar, os elementos individuais do isolamento interno desempenham a função de fixação mecânica dos fios; os dielétricos líquidos em alguns casos melhoram significativamente as condições de resfriamento de toda a estrutura.

Elementos isolantes internos em estruturas de alta tensão são expostos a fortes cargas elétricas, térmicas e mecânicas durante a operação. Sob a influência dessas influências, as propriedades dielétricas do isolamento se deterioram, o isolamento "envelhece" e perde sua rigidez dielétrica.

As cargas mecânicas são perigosas para o isolamento interno, pois podem surgir microfissuras nos dielétricos sólidos que o compõem, onde então, sob a influência de um forte campo elétrico, ocorrerão descargas parciais e o envelhecimento do isolamento se acelerará.

Uma forma especial de influência externa no isolamento interno é causada pelos contatos com o meio ambiente e pela possibilidade de contaminação e umidade do isolamento em caso de quebra da hermeticidade da instalação. Molhar o isolamento leva a uma diminuição acentuada na resistência ao vazamento e a um aumento nas perdas dielétricas.

O isolamento interno deve ter uma rigidez dielétrica maior do que o isolamento externo, ou seja, um nível no qual a ruptura seja completamente excluída ao longo da vida útil.

A irreversibilidade dos danos no isolamento interno complica muito o acúmulo de dados experimentais para novos tipos de isolamento interno e para grandes estruturas de isolamento recém-desenvolvidas de equipamentos de alta e ultra-alta tensão. Afinal, cada pedaço de isolamento grande e caro só pode ser testado para falha uma vez.

Materiais dielétricos também devem:

• têm boas propriedades tecnológicas, ou seja, deve ser adequado para processos de isolamento interno de alto rendimento;

• atender aos requisitos ambientais, ou seja,não devem conter ou formar produtos tóxicos durante a operação e, após o esgotamento de todo o recurso, devem ser processados ​​ou destruídos sem poluir o meio ambiente;

• não ser escasso e ter um preço tal que a estrutura de isolamento seja economicamente viável.

Em alguns casos, outros requisitos podem ser adicionados aos requisitos acima devido às especificidades de um determinado tipo de equipamento. Por exemplo, materiais para capacitores de potência devem ter uma constante dielétrica aumentada, materiais para câmaras de comutação - alta resistência a choques térmicos e arcos elétricos.

Muitos anos de prática na criação e operação de vários equipamento de alta tensão mostra que, em muitos casos, todo o conjunto de requisitos é melhor atendido quando uma combinação de vários materiais é usada na composição do isolamento interno, complementando-se e desempenhando funções ligeiramente diferentes.

Assim, apenas materiais dielétricos sólidos fornecem a resistência mecânica da estrutura isolante. Eles geralmente têm a maior rigidez dielétrica. Peças feitas de um dielétrico sólido com alta resistência mecânica podem atuar como âncora mecânica para fios.

Uso dielétricos líquidos permite em alguns casos melhorar significativamente as condições de resfriamento devido à circulação natural ou forçada do líquido isolante.