Gás como meio isolante para equipamentos de alta tensão

Os gases como meio isolante são amplamente utilizados em linhas aéreas, em unidades de manobra (RUs) e outros equipamentos elétricos. Ar, gás SF6, nitrogênio, uma mistura de gás SF6 com nitrogênio, etc. são usados ​​como gases isolantes.

Vantagens do isolamento de gás - é um custo relativamente baixo, resistência dielétrica relativamente alta, propriedade de "autocura", boa condutividade térmica.

Em condições atmosféricas normais (pressão P = 100 kPa, temperatura T = 293 K, densidade γ = 11 g / m3) e em um campo elétrico uniforme, a força elétrica do ar é E = 30 kV / cm.

Este valor é típico para espaçamento de eletrodos inferior a 1 m. A distâncias de 1-2 m, a força é de cerca de 5 kV / cm, e a uma distância de 10 me mais, é de 1,5-2,5 kV / cm. A diminuição da rigidez dielétrica do ar a grandes distâncias é explicada pela teoria do streamer do desenvolvimento da descarga. O valor da rigidez dielétrica do ar é afetado pela temperatura, pressão (densidade) e umidade.

Os equipamentos elétricos geralmente são projetados para funcionar a uma altitude de até 1000 m acima do nível do mar a uma temperatura de t = <40 ° C e γ = 11 g / m3. Com um aumento de altitude de 100 m e um aumento de temperatura de 3 ° C, a força do ar diminui em 1%.

Um aumento duplo na umidade absoluta reduz a força em 6-8%. Esses dados são típicos para a distância entre partes energizadas de até 1 m. À medida que a distância aumenta, a influência das condições atmosféricas diminui.

A principal desvantagem do ar é que o ozônio e o óxido de nitrogênio são formados sob a influência da coroa, o que, por sua vez, leva ao envelhecimento do isolamento sólido e à corrosão.

Atualmente, os seguintes gases são utilizados para a produção de isolamento de gás: gás SF6, nitrogênio, uma mistura de gás SF6 com nitrogênio e alguns fluorocarbonetos. Muitos desses gases têm uma rigidez dielétrica maior que o ar. A desvantagem de muitos isolamentos é que eles têm mais de 3.200 anos e têm um potencial de efeito estufa 22.000 vezes maior que o dióxido de carbono.

Apesar de a participação do gás SF6 na formação do efeito estufa ser relativamente pequena (cerca de 0,2%), ele está incluído na lista de gases de efeito estufa devido ao seu amplo uso na indústria de energia.

No novo painel de distribuição de alta tensão, o gás SF6 é usado como meio isolante e de formação de arco (consulte — Disjuntores SF6 de 110 kV e acima). A capacidade de comutação e as propriedades dielétricas dos dispositivos de comutação dependem da densidade do gás SF6, que deve ser constantemente monitorada. Vazamentos pelas vedações ou carcaça devem ser detectados automaticamente pelas ferramentas.

A pressão de trabalho normal (pressão de enchimento a 20 °C) para esses dispositivos de comutação é de 0,45 a 0,7 MPa na faixa de temperatura mínima de -40 °C a -25 °C. O gás SF6 é atóxico, não poluente ou úmido, não é inflamável e não tem efeito de destruição da camada de ozônio. No entanto, continua a existir na atmosfera. Mais informações sobre este gás isolante estão escritas aqui: Elegas e suas propriedades

Um gás real sempre contém um número limitado de partículas carregadas — elétrons e íons. Os portadores de carga livre são formados como resultado da exposição a ionizadores naturais - radiação ultravioleta do sol, raios cósmicos, radiação radioativa... Além disso, os portadores de carga livre são formados sob a ação de um campo elétrico como resultado da ionização.

Este processo pode crescer na forma de uma avalanche. Como resultado, o canal entre os eletrodos adquire alta condutividade e ocorre uma quebra do dielétrico gasoso. Leia mais sobre isso aqui: Tipos de descargas elétricas em gases