Gaz ca mediu izolator pentru echipamente de înaltă tensiune
Gazele ca mediu izolator sunt utilizate pe scară largă pe liniile aeriene, în unitățile de comutație (RU) și alte echipamente electrice. Ca gaze izolante se folosesc aer, gaz SF6, azot, un amestec de gaz SF6 cu azot etc.
Avantajele izolației cu gaz - este un cost relativ scăzut, rezistență dielectrică relativ ridicată, proprietatea de „auto-vindecare”, conductivitate termică bună.
În condiții atmosferice normale (presiune P = 100 kPa, temperatură T = 293 K, densitate γ = 11 g/m3) și într-un câmp electric uniform, puterea electrică a aerului este E = 30 kV/cm.
Această valoare este tipică pentru distanța dintre electrozi mai mică de 1 m. La distanțe de 1-2 m, puterea este de aproximativ 5 kV / cm, iar la o distanță de 10 m și mai mult, este de 1,5-2,5 kV / cm. Scăderea rigidității dielectrice a aerului la distanțe mari este explicată de teoria streamer a dezvoltării debitului. Valoarea rigidității dielectrice a aerului este afectată de temperatură, presiune (densitate) și umiditate.
Echipamentul electric este de obicei proiectat să funcționeze la o altitudine de până la 1000 m deasupra nivelului mării, la o temperatură de t = <40 ° C și γ = 11 g / m3. Cu o creștere a altitudinii cu 100 m și o creștere a temperaturii cu 3 ° C, forța aerului scade cu 1%.
O creștere dublă a umidității absolute reduce rezistența cu 6-8%. Aceste date sunt tipice pentru distanța dintre părțile sub tensiune de până la 1 m. Pe măsură ce distanța crește, influența condițiilor atmosferice scade.
Principalul dezavantaj al aerului este că ozonul și oxidul de azot se formează sub influența coroanei, care, la rândul său, duce la îmbătrânirea izolației solide și la coroziune.
În prezent, pentru producerea izolației gazoase se folosesc următoarele gaze: gaz SF6, azot, un amestec de gaz SF6 cu azot și unele fluorocarburi. Multe dintre aceste gaze au o rigiditate dielectrică mai mare decât aerul. Dezavantajul multor izolații este că au peste 3.200 de ani și au un potențial de seră de 22.000 de ori mai mare decât dioxidul de carbon.
În ciuda faptului că ponderea gazului SF6 în formarea efectului de seră este relativ mică (aproximativ 0,2%), acesta este inclus în lista gazelor cu efect de seră datorită utilizării pe scară largă în industria energetică.
În noile aparate de distribuție de înaltă tensiune, gazul SF6 este utilizat ca mediu izolator și de arc (vezi — Întrerupătoare SF6 de 110 kV și mai sus). Capacitatea de comutare și proprietățile dielectrice ale dispozitivelor de comutare depind de densitatea gazului SF6, care trebuie monitorizată constant. Scurgerile prin garnituri sau carcasă ar trebui să fie detectate automat de unelte.
Presiunea normală de lucru (presiunea de umplere la 20 ° C) pentru aceste dispozitive de comutare este de 0,45 până la 0,7 MPa în intervalul minim de temperatură de la -40 ° C până la -25 ° C. Gazul SF6 este netoxic, nepoluant sau umezeală, este neinflamabil și nu are efect de diminuare a stratului de ozon. Cu toate acestea, ea continuă să existe în atmosferă. Mai multe informații despre acest gaz izolator sunt scrise aici: Elegas și proprietățile sale
Un gaz real conține întotdeauna un număr limitat de particule încărcate - electroni și ioni. Purtătorii de sarcină liberi se formează ca urmare a expunerii la ionizatori naturali — radiații ultraviolete de la soare, raze cosmice, radiații radioactive. De asemenea, purtătorii de sarcină liberi se formează sub acțiunea unui câmp electric ca urmare a ionizării.
Acest proces poate crește sub formă de avalanșă. Ca urmare, canalul dintre electrozi capătă o conductivitate ridicată și are loc o defalcare a dielectricului gazos. Citiți mai multe despre el aici: Tipuri de descărcări electrice în gaze