Quali fattori influenzano l'invecchiamento dell'isolamento
I cavi usati a lungo perdono la loro qualità di isolamento nel tempo, in altre parole, il loro isolamento invecchia. Ciò è dovuto a una serie di fattori. Di conseguenza, alcuni punti del cablaggio sono esposti, il che è irto di incidenti pericolosi: cortocircuiti accidentali e scintille possono provocare incendi o almeno lesioni elettriche alle persone.
Naturalmente, i materiali isolanti utilizzati oggi sono più durevoli di quelli utilizzati in precedenza, ma in alcuni luoghi il cablaggio elettrico non è cambiato da molto tempo e rimane il problema dell'invecchiamento dell'isolamento. Diamo un'occhiata ai fattori che influenzano l'invecchiamento dell'isolamento.
L'invecchiamento dell'isolamento è misurato in unità relative. L'invecchiamento è inteso come unità corrispondente al funzionamento alla temperatura consentita dalle norme. Per i calcoli pratici, viene spesso utilizzata una regola nota come «regola degli otto gradi» per stimare il processo di invecchiamento dell'isolamento.
Questa regola, sebbene sia solo un caso particolare della legge generale dell'invecchiamento, fornisce una buona approssimazione alla realtà nell'intervallo di temperatura normalmente consentito per l'isolamento. A temperature più elevate ciò si traduce in dati di invecchiamento leggermente esagerati, ma rimane utile per stime relative.
Il significato della regola degli otto passaggi si riduce al fatto che un aumento della temperatura ogni 8 ° C porta a un'usura accelerata (invecchiamento) dell'isolamento due volte. Ciò significa che se, ad esempio, le anime dei fili con isolamento durante il sovraccarico avranno un aumento di temperatura di 48 ° C invece dei 40 ° C accettati dalle norme, il loro isolamento si consumerà 2 volte più velocemente e ad una temperatura di 56 °C — 4 volte più veloce.
I principali fattori di invecchiamento dell'isolamento sono i seguenti. La tensione di esercizio o una rara sovratensione possono talvolta causare scariche parziali nell'isolamento, con conseguente cosiddetto. Invecchiamento elettrico dell'isolamento.
Segue l'invecchiamento dovuto all'esposizione al calore e all'ossidazione. Infine, l'isolamento dall'umidità è anche un fattore di invecchiamento piuttosto forte che non dovrebbe essere trascurato.
Ulteriori (meno significativi) fattori di invecchiamento sono: carichi meccanici di natura statica o vibrazionale ed effetto chimicamente distruttivo dei prodotti delle reazioni elettrolitiche e degli acidi organici.
Invecchiamento elettrico dell'isolamento: accumulo graduale di microfratture dovute a scariche
Le scariche parziali portano alla graduale distruzione della maggior parte dei tipi di isolamento: ad ogni scarica, solo una parte della sua energia viene spesa per la distruzione irreversibile dei legami molecolari del materiale, a seguito della quale la distruzione avviene lentamente ma inesorabilmente.Sembra microfessure nell'isolamento.
Il grado di distruzione e la sua scala sono diversi per i diversi materiali. I dielettrici organici, sotto l'azione di scariche parziali, rilasciano composti di carbonio conduttivi, nonché gas: idrogeno, metano, anidride carbonica, acetilene, ecc. Quando i legami molecolari dei dielettrici solidi si rompono, si formano i radicali.
La barriera all'olio e l'isolamento carta-olio modificano le caratteristiche elettriche e le proprietà fisico-chimiche in ciascuno dei suoi componenti: cartone elettrico, olio minerale e invecchiamento della carta, la composizione impregnante viene distrutta, la conducibilità alla fine aumenta, le condizioni favorevoli per la distruzione dannosa sono creato.
Per quanto riguarda il petrolio stesso, sotto forti campi elettrici gli elettroni in esso contenuti acquisiscono energia sufficiente per distruggere le molecole di carbonio, a seguito delle quali viene rilasciato idrogeno. Questo processo è particolarmente pronunciato nell'isolamento delle linee ad alta tensione e diversi tipi di isolamento sono caratterizzati dalla propria intensità di distruzione (che dipende dalla composizione dell'isolamento).
Vale la pena notare che la rottura dell'isolamento con la formazione di una crepa non si verifica immediatamente a causa della sovratensione in qualsiasi momento. Questo processo è lento: le microfessure si accumulano ogni volta che si verifica una nuova ondata e solo alla fine sembra un isolamento danneggiato dalle crepe.
Invecchiamento termico: reazioni chimiche che deteriorano le proprietà dell'isolamento
È evidente che in condizioni normali a 25°C tutti i materiali isolanti si comportano normalmente, sono inerti a temperatura ambiente.Tuttavia, la corrente che scorre attraverso i cavi riscalda l'isolamento fino a 130 ° C e anche oltre. In tali circostanze, le reazioni chimiche avvengono lentamente nel materiale isolante, deteriorandone progressivamente le proprietà.
I dielettrici sono inizialmente rigidi: diventano fragili nel tempo e qualsiasi stress meccanico significativo sul cavo causerà crepe e distruzione di tale isolamento. I dielettrici liquidi evaporano gradualmente, trasformandosi parzialmente in un gas, per cui la rigidità dielettrica di tale isolamento diminuisce nel tempo. È anche una rete di invecchiamento isolante dall'azione del calore.
L'umidità come fattore di invecchiamento: ossidazione che favorisce le perdite
Non sorprende che l'umidità possa penetrare nell'isolamento del cavo, sia che si tratti di condensa formata a seguito di processi termo-ossidativi o semplicemente di acqua proveniente dall'ambiente esterno, le stesse precipitazioni stagionali.
La resistenza di isolamento viene ridotta dall'azione dell'umidità quando gli ioni liberi iniziano ad aumentare la corrente di dispersione. Le perdite dielettriche aumentano, portando infine al guasto totale. Ma anche se non si verificano danni, l'umidità contribuisce comunque al surriscaldamento dell'isolamento e l'invecchiamento termico non viene ritardato.
Ecco perché è così importante che l'isolamento rimanga sempre asciutto e nelle grandi industrie, in relazione a questa disposizione, il contenuto di umidità dell'isolamento viene costantemente monitorato e vengono prese misure per ridurre al minimo questo fattore di invecchiamento.
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