¿Cuáles son las causas del fallo en la resistencia dieléctrica en los interruptores de circuito de vacío?

Causas del fallo de resistencia dieléctrica en interruptores de circuito de vacío:

• Contaminación superficial: El producto debe limpiarse a fondo antes de la prueba de resistencia dieléctrica para eliminar cualquier suciedad o contaminantes.

Las pruebas de resistencia dieléctrica para interruptores de circuito incluyen tanto la tensión de resistencia a la frecuencia de red como la tensión de resistencia al impulso de rayo. Estas pruebas deben realizarse por separado para configuraciones fase a fase y polo a polo (a través del interructor de vacío).

Se recomienda que los interruptores de circuito se prueben para aislamiento mientras están instalados en gabinetes de conmutación. Si se prueban por separado, las partes de contacto deben estar aisladas y protegidas, generalmente usando tubos termorretráctiles o mangas aislantes. Para interruptores de circuito de tipo fijo, la prueba generalmente se realiza atornillando directamente los cables de prueba a los terminales de la columna del polo.

Para columnas de polo con aislamiento sólido e interruptores de vacío, el propio interruptor de vacío no requiere salientes (faldones) para aumentar la distancia de arrastre. El interruptor de vacío está encapsulado dentro de resina epoxi utilizando caucho de silicona, por lo que la superficie externa del interruptor no soporta voltaje. En cambio, el flashover ocurre a lo largo de la superficie externa de la columna de polo aislada sólidamente. Por lo tanto, la distancia de arrastre entre los terminales superior e inferior de la columna de polo aislada sólidamente debe cumplir con los requisitos. Para un espaciamiento de polo a polo de 210 mm, después de deducir el diámetro del brazo de contacto de 50 mm, la distancia de arrastre no puede exceder 240 mm si no hay salientes presentes.

Dado que el brazo de contacto y el terminal de la columna de polo no pueden sellarse completamente, los salientes en esta sección son críticamente importantes. Para aplicaciones de 40.5 kV, con un espaciamiento de polo a polo de 325 mm, incluso agregando salientes no puede satisfacer la distancia de arrastre requerida, lo que hace altamente probable el flashover superficial. Por lo tanto, generalmente es necesario usar caucho de silicona comprimido para formar un aislamiento sólido sellado en la unión entre el brazo de contacto y la columna de polo, previniendo completamente el seguimiento superficial a lo largo de la cara final de la columna de polo. Después de este tratamiento, la distancia de arrastre entre los polos superior e inferior a través del brazo de contacto puede cumplir con los requisitos, evitando la descarga.

Si la distancia de aislamiento externo y la distancia de arrastre de la columna de polo aislada sólidamente son suficientemente grandes, generalmente no ocurrirá descarga. La reducción de la resistencia dieléctrica suele ser causada por la pérdida de vacío en el interruptor o el fallo completo del conjunto del polo. Las grietas o defectos de la carcasa debido a un diseño o fabricación inadecuados, el envejecimiento prematuro del material debido a problemas de procesamiento, o el flashover/breakdown inducido por vibraciones también pueden llevar a daños en el equipo.

Para columnas de polo de tipo cilindro aislante, tanto las paredes internas como externas del cilindro aislante deben considerarse para la distancia de arrastre. Por lo tanto, generalmente no están disponibles productos con un espaciamiento de polo de 205 mm. Además, el propio interruptor de vacío también debe proporcionar una distancia de arrastre suficiente para prevenir el flashover entre los polos superior e inferior.

Además, la higroscopicidad del material también puede causar fallos en las pruebas de aislamiento. Aunque la resina epoxi tiene cierta resistencia al agua, la exposición prolongada a ambientes húmedos o mojados permite que las moléculas de agua penetren gradualmente en la resina, lo que lleva a la hidrólisis que rompe los enlaces químicos y degrada el rendimiento, como la reducción de la adherencia y la resistencia mecánica.

El agua es un buen conductor de electricidad. Después de absorber humedad, la constante dieléctrica de la resina epoxi aumenta y su resistencia de aislamiento disminuye, lo que puede provocar fugas eléctricas, rupturas y otros fallos en equipos eléctricos. La resina epoxi absorbente de humedad en las columnas de polo de los interruptores de circuito puede desencadenar descargas parciales, acortando así la vida útil del equipo.

En campos eléctricos altos, la humedad acelera el crecimiento de árboles eléctricos, degradando aún más el rendimiento del aislamiento. Esta es una causa común de fallos de aislamiento de resina epoxi en equipos de potencia.

La absorción de humedad también promueve reacciones entre la resina epoxi y otros factores ambientales (como oxígeno, sustancias ácidas o alcalinas), acelerando el envejecimiento del material, que se manifiesta como amarilleo y fragilidad.

Para columnas de polo aisladas sólidamente de alta corriente, generalmente se instalan disipadores de calor en la parte superior. Estos disipadores de calor suelen estar hechos de aluminio y recubiertos con aislamiento fluidizado de resina epoxi en la superficie externa. Debido a los finos muros de las aletas del disipador de calor, la intensidad del campo eléctrico permanece alta en la parte superior, incluso aunque se proporcionen bordes redondeados, lo que hace que la descarga sea probable.

Generalmente, la descarga puede ocurrir entre el disipador de calor y la persiana metálica. En tales casos, se debe prestar atención a la distancia eléctrica entre ellos. La persiana debe evitar bordes afilados; en su lugar, se pueden usar superficies planas dobladas o diseños similares para mejorar la distribución del campo eléctrico.