Le gaz comme milieu isolant pour les équipements haute tension
Les gaz en tant que milieu isolant sont largement utilisés sur les lignes aériennes, dans les unités de commutation (RU) et autres équipements électriques. L'air, le gaz SF6, l'azote, un mélange de gaz SF6 avec de l'azote, etc. sont utilisés comme gaz isolants.
Avantages de l'isolation au gaz — c'est un coût relativement faible, une rigidité diélectrique relativement élevée, la propriété "d'auto-guérison", une bonne conductivité thermique.
Dans des conditions atmosphériques normales (pression P = 100 kPa, température T = 293 K, densité γ = 11 g/m3) et dans un champ électrique uniforme, la rigidité diélectrique de l'air est E = 30 kV/cm.
Cette valeur est typique pour un espacement des électrodes inférieur à 1 m. À des distances de 1 à 2 m, la force est d'environ 5 kV / cm et à une distance de 10 m et plus, elle est de 1,5 à 2,5 kV / cm. La diminution de la rigidité diélectrique de l'air à grande distance s'explique par la théorie des streamers du développement de la décharge. La valeur de rigidité diélectrique de l'air est affectée par la température, la pression (densité) et l'humidité.
Les équipements électriques sont généralement conçus pour fonctionner à une altitude allant jusqu'à 1000 m au-dessus du niveau de la mer à une température de t = <40 ° C et γ = 11 g / m3. Avec une augmentation d'altitude de 100 m et une augmentation de température de 3 ° C, la force de l'air diminue de 1%.
Une double augmentation de l'humidité absolue réduit la résistance de 6 à 8 %. Ces données sont typiques pour la distance entre les parties sous tension jusqu'à 1 m. À mesure que la distance augmente, l'influence des conditions atmosphériques diminue.
Le principal inconvénient de l'air est que l'ozone et l'oxyde d'azote se forment sous l'influence de la couronne, ce qui entraîne à son tour le vieillissement de l'isolation solide et la corrosion.
Actuellement, les gaz suivants sont utilisés pour la production d'isolants gazeux : le gaz SF6, l'azote, un mélange de gaz SF6 avec de l'azote et certains fluorocarbures. Beaucoup de ces gaz ont une rigidité diélectrique supérieure à celle de l'air. L'inconvénient de nombreux isolants est qu'ils ont plus de 3 200 ans et qu'ils ont un potentiel d'effet de serre 22 000 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone.
Malgré le fait que la part du gaz SF6 dans la formation de l'effet de serre est relativement faible (environ 0,2%), il est inclus dans la liste des gaz à effet de serre en raison de sa large utilisation dans l'industrie électrique.
Dans les nouveaux appareillages de commutation à haute tension, le gaz SF6 est utilisé comme moyen d'isolation et d'arc (voir — Disjoncteurs SF6 110 kV et plus). La capacité de commutation et les propriétés diélectriques des dispositifs de commutation dépendent de la densité du gaz SF6, qui doit être surveillée en permanence. Les fuites à travers les joints ou le carter doivent être automatiquement détectées par les outils.
La pression de service normale (pression de remplissage à 20 ° C) pour ces dispositifs de commutation est de 0,45 à 0,7 MPa dans la plage de température minimale de -40 ° C à -25 ° C. Le gaz SF6 est non toxique, non polluant ou humidité, est ininflammable et n'a pas d'effet appauvrissant la couche d'ozone. Cependant, il continue d'exister dans l'atmosphère. Plus d'informations sur ce gaz isolant sont écrites ici: Elegas et ses propriétés
Un gaz réel contient toujours un nombre limité de particules chargées - électrons et ions. Des porteurs de charge libres se forment à la suite d'une exposition à des ioniseurs naturels - rayonnement ultraviolet du soleil, rayons cosmiques, rayonnement radioactif.En outre, des porteurs de charge libres se forment sous l'action d'un champ électrique résultant de l'ionisation.
Ce processus peut se développer sous la forme d'une avalanche. En conséquence, le canal entre les électrodes acquiert une conductivité élevée et une rupture du diélectrique gazeux se produit. En savoir plus ici : Types de décharges électriques dans les gaz