O problema do isolamento sólido

Para isolamento sólido, às vezes dependemos muito dele, pensando que com o isolamento sólido, podemos facilmente atender aos requisitos de isolamento. No entanto, problemas freqüentemente surgem onde o desempenho pode não ser óbvio em baixas tensões, e a falha de isolamento é mais provável de ocorrer em tensões mais altas.

Quando a tensão aplicada atinge um certo limite, a intensidade do campo elétrico no espaço próximo ao eletrodo com raio de curvatura menor primeiro atinge a intensidade de campo inicial E0, resultando em ionização por colisão, avalanche de elétrons e até mesmo descarga em flâmula nesta área local. Esta descarga parcial que ocorre apenas na região de campo forte, ou seja, o espaço próximo ao eletrodo de raio de curvatura pequeno, é chamada de descarga corona.

Em um campo elétrico extremamente não uniforme, a descarga deve começar da superfície do eletrodo com o raio de curvatura menor, independentemente da polaridade desse eletrodo. A descarga em um campo elétrico extremamente não uniforme exibe efeitos de polaridade significativos. A lacuna de ar "bastão-placa" com campo elétrico extremamente desigual tem uma tensão de ruptura de polaridade negativa maior do que a tensão de ruptura de polaridade positiva.

A ponta refere - se principalmente a paredes finas, projeções, borrões e outros locais, como placas de aquecimento de liga de alumínio. Se a placa for fina e próxima ao corpo carregado, é fácil descarregar com alta tensão. Nesse caso, uma distância de mais de 125mm a partir de 12kV não é suficiente. O mesmo se aplica a dissipadores de calor de pólos de alta corrente, bem como a placas de instalação para buchas de parede e caixas de contato. Anteriormente, era usada a perfuração em degraus CNC para formá - las, com bordas pontiagudas entre os orifícios circulares e as bordas que precisam ser evitadas.

Para isolamento, especialmente em quadros de distribuição de média tensão e disjuntores, é bem conhecido que as três interfaces onde os componentes de isolamento são instalados têm a maior intensidade do campo elétrico.

Não use os degraus da máquina de perfuração CNC para perfurar os orifícios de instalação, o que pode causar bordas em forma de dente. Elas devem ser o mais suaves possível.

O isolamento sólido é equivalente a dois diferentes meios de isolamento conectados em série sob um campo elétrico. A tensão é dividida pela capacitância de cada meio, e a intensidade do campo elétrico é calculada com base na tensão dividida. Se capacitores do mesmo tamanho tiverem uma alta constante dielétrica e capacitância, o divisor de tensão será pequeno. Isso significa que o isolamento sólido, que deveria ser a força principal, pode suportar uma pequena tensão, o que aumenta a tensão que o isolamento aéreo precisa suportar. No entanto, a intensidade do campo elétrico excede a intensidade do campo elétrico permitida para o isolamento aéreo, causando a ruptura.

Um exemplo extremo é o seguinte: a distância entre o eletrodo dentro do poste e o cilindro de isolamento é de 5mm, a espessura da camada de isolamento de resina epóxi é de 15mm e a distância entre o poste e a caixa do mecanismo é de 50mm. O cálculo simples é o seguinte: distância do ar 5+50=55mm, tensão de impulso de 40,5kV 185kV, calculada com base na constante dielétrica da resina epóxi de 4,5, a tensão dividida entre o ar é 185/(55 × 4,5+15 × 1) × (55 × 4,5)=174,4kV.

Isso significa que uma camada de isolamento de resina epóxi com 15mm de espessura só pode suportar uma tensão de 10,6kV. Como todos sabem, 40,5kV requer uma distância de folga do ar de 300mm. Agora, uma distância de 55mm não é suficiente para suportar 174kV. 175/55=3,18kV, o que excede a tensão permitida para a ruptura do ar e causará descarga. Precisamos aumentar o espaço entre os eletrodos e não podemos depender do isolamento sólido. Nesse ponto, áreas com campo elétrico concentrado, como a ponta, inevitavelmente causarão descarga.

A descarga parcial também é causada pela alta intensidade do campo elétrico devido à divisão da tensão capacitiva, resultando em descargas de ruptura repetidas. A descarga parcial refere-se ao fenômeno de descarga que ocorre em uma área local de um isolador sob a ação de um campo elétrico, enquanto a parte geral do isolador não sofre descarga por trás e ainda mantém seu desempenho isolante. Sob um campo elétrico alternado, a distribuição da intensidade do campo elétrico é inversamente proporcional à constante dielétrica. Portanto, se houver bolhas em um meio sólido, a constante dielétrica do ar é cerca de 1/4 da dos materiais isolantes. Portanto, a intensidade do campo elétrico dentro da bolha é maior do que a do meio circundante, e a resistência à ruptura da bolha é muito menor do que a do sólido. Portanto, a bolha se descarrega primeiro, enquanto outros meios ainda mantêm as propriedades isolantes, o que forma a descarga parcial.

À medida que a tensão aumenta, a descarga parcial (PD) do mesmo tamanho se torna mais grave. Isso se deve em parte ao aumento da tensão em dispositivos de maior tensão, em parte à disponibilidade de mais tensão e em parte às formas geométricas. A regra aproximada pode ser ponderar linearmente o nível de tensão. Portanto, uma descarga de 50pC em um sistema de 33kV é três vezes mais destrutiva do que uma descarga do mesmo tamanho em um sistema de 11kV.