Gas come mezzo isolante per apparecchiature ad alta tensione
I gas come mezzo isolante sono ampiamente utilizzati nelle linee aeree, nelle unità di commutazione (RU) e in altre apparecchiature elettriche. Come gas isolanti vengono utilizzati aria, gas SF6, azoto, una miscela di gas SF6 con azoto, ecc.
Vantaggi dell'isolamento del gas: è un costo relativamente basso, rigidità dielettrica relativamente elevata, proprietà di "autoriparazione", buona conduttività termica.
In condizioni atmosferiche normali (pressione P = 100 kPa, temperatura T = 293 K, densità γ = 11 g/m3) e in un campo elettrico uniforme, la forza elettrica dell'aria è E = 30 kV/cm.
Questo valore è tipico per una distanza tra gli elettrodi inferiore a 1 m. A distanze di 1-2 m, la forza è di circa 5 kV / cm, ea una distanza di 10 me più di 1,5-2,5 kV / cm. La diminuzione della rigidità dielettrica dell'aria a grandi distanze è spiegata dalla teoria dello streamer dello sviluppo della scarica. Il valore di rigidità dielettrica dell'aria è influenzato dalla temperatura, dalla pressione (densità) e dall'umidità.
Le apparecchiature elettriche sono generalmente progettate per funzionare a un'altitudine fino a 1000 m sul livello del mare a una temperatura di t = <40 ° C e γ = 11 g / m3. Con un aumento dell'altitudine di 100 me un aumento della temperatura di 3 ° C, la forza dell'aria diminuisce dell'1%.
Un doppio aumento dell'umidità assoluta riduce la resistenza del 6-8%. Questi dati sono tipici per la distanza tra le parti in tensione fino a 1 m All'aumentare della distanza, l'influenza delle condizioni atmosferiche diminuisce.
Il principale svantaggio dell'aria è che l'ozono e l'ossido di azoto si formano sotto l'influenza della corona, che a sua volta porta all'invecchiamento dell'isolamento solido e alla corrosione.
Attualmente, per la produzione di isolanti gassosi vengono utilizzati i seguenti gas: gas SF6, azoto, una miscela di gas SF6 con azoto e alcuni fluorocarburi. Molti di questi gas hanno una rigidità dielettrica superiore a quella dell'aria. Lo svantaggio di molti isolanti è che hanno più di 3.200 anni e hanno un potenziale serra 22.000 volte quello dell'anidride carbonica.
Nonostante il fatto che la quota di gas SF6 nella formazione dell'effetto serra sia relativamente piccola (circa lo 0,2%), è inclusa nell'elenco dei gas serra a causa del suo ampio utilizzo nell'industria energetica.
Nei nuovi quadri ad alta tensione il gas SF6 viene utilizzato come mezzo isolante e che genera arco (vedere — Interruttori SF6 110 kV e oltre). La capacità di commutazione e le proprietà dielettriche dei dispositivi di commutazione dipendono dalla densità del gas SF6, che deve essere costantemente monitorata. Le perdite attraverso le guarnizioni o l'involucro dovrebbero essere rilevate automaticamente dagli strumenti.
La normale pressione di esercizio (pressione di riempimento a 20 °C) per questi dispositivi di commutazione è compresa tra 0,45 e 0,7 MPa nell'intervallo di temperatura minimo compreso tra -40 ° C e -25 ° C. Il gas SF6 non è tossico, non inquina né non è infiammabile e non ha effetti dannosi per l'ozono. Tuttavia, continua ad esistere nell'atmosfera. Maggiori informazioni su questo gas isolante sono scritte qui: Elegas e le sue proprietà
Un vero gas contiene sempre un numero limitato di particelle cariche: elettroni e ioni. I portatori di carica libera si formano a seguito dell'esposizione a ionizzatori naturali: radiazioni ultraviolette del sole, raggi cosmici, radiazione radioattiva... Inoltre, i portatori di carica libera si formano sotto l'azione di un campo elettrico a seguito della ionizzazione.
Questo processo può crescere sotto forma di valanga. Di conseguenza, il canale tra gli elettrodi acquisisce un'elevata conduttività e si verifica una rottura del dielettrico gassoso. Per saperne di più qui: Tipi di scariche elettriche nei gas