Isolamento di impianti elettrici

L'isolamento degli impianti elettrici è suddiviso in esterno e interno.

Per l'isolamento esterno, le installazioni ad alta tensione includono spazi isolanti tra gli elettrodi (fili linee elettriche (linee elettriche), pneumatici di temporizzazione (RU), parti attive esterne elettrodomestici ecc.), in cui il ruolo del principale dielettrico esegue l'aria atmosferica. Gli elettrodi isolati si trovano a determinate distanze l'uno dall'altro e dal suolo (o parti messe a terra di impianti elettrici) e sono fissati in una determinata posizione con l'ausilio di isolatori.

L'isolamento interno comprende l'isolamento degli avvolgimenti di trasformatori e macchine elettriche, l'isolamento di cavi, condensatori, l'isolamento compatto delle boccole, l'isolamento tra i contatti dell'interruttore nello stato spento, ad es. isolamento, sigillato ermeticamente dall'ambiente da un involucro, involucro, serbatoio, ecc. L'isolamento interno è solitamente una combinazione di diversi dielettrici (liquido e solido, gassoso e solido).

Una caratteristica importante dell'isolamento esterno è la sua capacità di ripristinare la sua resistenza elettrica dopo la rimozione della causa del danno. Tuttavia, la rigidità dielettrica dell'isolamento esterno dipende dalle condizioni atmosferiche: pressione, temperatura e umidità. La rigidità dielettrica degli isolanti esterni è influenzata anche dalla contaminazione superficiale e dalle precipitazioni.

La particolarità dell'isolamento interno delle apparecchiature elettriche è l'invecchiamento, ad es. deterioramento delle caratteristiche elettriche durante il funzionamento. Le perdite dielettriche riscaldano l'isolamento. Potrebbe verificarsi un riscaldamento eccessivo dell'isolamento, con conseguente rottura termica. Sotto l'influenza di scariche parziali che si verificano nelle inclusioni di gas, l'isolamento viene distrutto e contaminato da prodotti di decomposizione.

Rottura dell'isolamento solido e composito: un fenomeno irreversibile che porta a danni alle apparecchiature elettriche. L'isolamento del liquido e del gas interno è autorigenerante, ma le sue caratteristiche si deteriorano. È necessario monitorare costantemente le condizioni dell'isolamento interno durante il suo funzionamento al fine di identificare i difetti che si sviluppano in esso e prevenire il danneggiamento di emergenza delle apparecchiature elettriche.

Isolamento esterno di impianti elettrici

In condizioni atmosferiche normali, la rigidità dielettrica dei traferri è relativamente bassa (in un campo uniforme con distanze interelettrodi di circa 1 cm ≤ 30 kV/cm). Nella maggior parte delle costruzioni di isolamento, quando viene applicata l'alta tensione, altamente disomogeneo campo elettrico… La forza elettrica in tali campi a una distanza tra gli elettrodi di 1–2 m è di circa 5 kV / cm, ea distanze di 10–20 m diminuisce a 2,5–1,5 kV / cm.A questo proposito, le dimensioni delle linee di trasmissione aeree e dei quadri aumentano rapidamente all'aumentare della tensione nominale.

L'opportunità di utilizzare le proprietà dielettriche dell'aria nelle centrali elettriche con diverse classi di tensione è spiegata dal minor costo e dalla relativa semplicità di creazione dell'isolamento, nonché dalla capacità dell'isolamento dell'aria di ripristinare completamente la rigidità dielettrica dopo aver rimosso la causa della scarica fallimento del divario.

L'isolamento esterno è caratterizzato dalla dipendenza della rigidità dielettrica dalle condizioni atmosferiche (pressione p, temperatura T, umidità assoluta H dell'aria, tipo e intensità delle precipitazioni), nonché dallo stato delle superfici degli isolanti, cioè quantità e proprietà delle impurità su di essi. A questo proposito, i traferri sono selezionati in modo da avere la necessaria rigidità dielettrica in condizioni sfavorevoli di pressione, temperatura e umidità.

La resistenza elettrica sugli isolanti dell'installazione esterna viene misurata in condizioni corrispondenti a diversi meccanismi dei processi di scarica, vale a dire quando le superfici isolanti pulito e asciutto, pulito e bagnato di pioggia, sporco e umido. Le tensioni di scarica misurate nelle condizioni specificate sono denominate rispettivamente tensione di scarica a secco, scarica a umido e sporcizia o tensione di scarica dell'umidità.

Il principale dielettrico dell'isolamento esterno è l'aria atmosferica - non è soggetta ad invecchiamento, cioè indipendentemente dalle tensioni agenti sull'isolamento e dalle modalità di funzionamento dell'apparecchiatura, le sue caratteristiche medie rimangono inalterate nel tempo.

Regolazione dei campi elettrici nell'isolamento esterno

Con campi altamente disomogenei nell'isolamento esterno, la scarica corona è possibile su elettrodi con un piccolo raggio di curvatura. La comparsa della corona provoca ulteriori perdite di energia e intense interferenze radio. A questo proposito sono di grande importanza gli accorgimenti per ridurre il grado di disomogeneità dei campi elettrici, che consentono di limitare la possibilità di formazione di corona, nonché di aumentare leggermente le tensioni di scarica dell'isolamento esterno.

La regolazione dei campi elettrici nell'isolamento esterno viene effettuata con l'ausilio di schermi sul rinforzo degli isolanti, che aumentano il raggio di curvatura degli elettrodi, che aumenta le tensioni di scarica dei traferri. I conduttori divisi vengono utilizzati su linee di trasmissione aeree di classi ad alta tensione.

Isolamento interno di impianti elettrici

L'isolamento interno si riferisce a parti di una struttura isolante in cui il mezzo isolante è un dielettrico liquido, solido o gassoso, o loro combinazioni, che non hanno un contatto diretto con l'aria atmosferica.

L'opportunità o la necessità di utilizzare l'isolamento interno piuttosto che l'aria che ci circonda è dovuta a una serie di motivi. Innanzitutto, i materiali isolanti interni hanno una resistenza elettrica significativamente più elevata (5-10 volte o più), che può ridurre drasticamente le distanze di isolamento tra i fili e ridurre le dimensioni dell'apparecchiatura. Questo è importante dal punto di vista economico. In secondo luogo, i singoli elementi dell'isolamento interno svolgono la funzione di fissaggio meccanico dei fili; i dielettrici liquidi in alcuni casi migliorano significativamente le condizioni di raffreddamento dell'intera struttura.

Gli elementi isolanti interni nelle strutture ad alta tensione sono esposti a forti sollecitazioni elettriche, termiche e meccaniche durante il funzionamento. Sotto l'influenza di queste influenze, le proprietà dielettriche dell'isolamento si deteriorano, l'isolamento "invecchia" e perde la sua rigidità dielettrica.

I carichi meccanici sono pericolosi per l'isolamento interno, perché possono comparire microcricche nei dielettrici solidi che lo compongono, dove poi, sotto l'influenza di un forte campo elettrico, si verificheranno scariche parziali e l'invecchiamento dell'isolamento accelererà.

Una particolare forma di influenza esterna sull'isolamento interno è causata dai contatti con l'ambiente e dalla possibilità di contaminazione e umidità dell'isolamento in caso di rottura dell'ermeticità dell'impianto. La bagnatura dell'isolamento comporta una forte diminuzione della resistenza di dispersione e un aumento delle perdite dielettriche.

L'isolamento interno deve avere una rigidità dielettrica maggiore rispetto all'isolamento esterno, cioè un livello al quale la rottura è completamente esclusa per tutta la vita utile.

L'irreversibilità del danno all'isolamento interno complica enormemente l'accumulo di dati sperimentali per i nuovi tipi di isolamento interno e per le grandi strutture di isolamento di nuova concezione di apparecchiature ad alta e altissima tensione. Dopotutto, ogni pezzo di isolante grande e costoso può essere testato per guasti solo una volta.

I materiali dielettrici devono inoltre:

• avere buone proprietà tecnologiche, ad es. deve essere adatto a processi di isolamento interno ad alto rendimento;

• soddisfare i requisiti ambientali, ad es.non devono contenere o formare prodotti tossici durante il funzionamento e, dopo l'esaurimento dell'intera risorsa, devono subire lavorazioni o distruzioni senza inquinare l'ambiente;

• non scarseggiare e avere un prezzo tale che la struttura di isolamento sia economicamente sostenibile.

In alcuni casi, altri requisiti possono essere aggiunti ai requisiti di cui sopra a causa delle specifiche di un particolare tipo di apparecchiatura. Ad esempio, i materiali per i condensatori di potenza devono avere una maggiore costante dielettrica, i materiali per le camere di commutazione devono avere un'elevata resistenza agli shock termici e agli archi elettrici.

Molti anni di pratica nella creazione e nel funzionamento di vari apparecchiature ad alta tensione mostra che in molti casi l'intera serie di requisiti è soddisfatta al meglio quando una combinazione di più materiali viene utilizzata nella composizione dell'isolamento interno, completandosi a vicenda e svolgendo funzioni leggermente diverse.

Pertanto, solo i materiali dielettrici solidi forniscono la resistenza meccanica della struttura isolante. Di solito hanno la massima rigidità dielettrica. Parti costituite da un dielettrico solido ad alta resistenza meccanica possono fungere da ancoraggio meccanico per i fili.

Utilizzo dielettrici liquidi consente in alcuni casi di migliorare sensibilmente le condizioni di raffreddamento dovute alla circolazione naturale o forzata del liquido isolante.