Aisladores de caucho de silicona: hidrofobicidad y selección de la distancia de fuga
Revise la severidad de la contaminación, la hidrofobicidad, la resistencia al encaminamiento y la distancia de fuga; confirme el material y la evidencia de ensayo del aislador especificado.
Nota de selección: utilice esta guía para comparar requisitos técnicos. Confirme los rangos de catálogo, los valores típicos y las cláusulas de las normas con el modelo, la edición y las condiciones de ensayo acordadas; la aceptación del proyecto se rige por los planos aprobados y el acuerdo técnico.
En esta página
- 01¿Cómo se produce el contorneo por contaminación en un aislador?
- 02¿Por qué el caucho de silicona es hidrofóbico y qué es la transferencia de hidrofobicidad?
- 03¿Qué hace que un compuesto de silicona HTV sea resistente al encaminamiento (tracking) y a la erosión?
- 04¿Cuánta distancia de fuga necesita un aislador de silicona?
- 05Preguntas frecuentes
- 06Normas y fuentes
En resumen
El caucho de silicona HTV (vulcanizado a alta temperatura) previene el contorneo por contaminación porque su superficie es hidrofóbica: el agua forma gotas aisladas en lugar de una película conductora continua, lo que suprime la corriente de fuga y los arcos en bandas secas. Su ventaja única frente a la porcelana y el vidrio es la transferencia de hidrofobicidad, por la cual los siloxanos de bajo peso molecular se difunden en la capa de contaminación y la vuelven hidrorrepelente en un plazo de horas a días. Formulada correctamente con carga de ATH, la silicona HTV alcanza la clase de encaminamiento 1A 4.5 según IEC 60587.
- El contorneo comienza cuando la contaminación más la humedad forman una película conductora, la corriente de fuga seca bandas y los arcos las puentean.
- La silicona mantiene en servicio una clase de hidrofobicidad de HC1 a HC3 y se recupera tras una pérdida temporal.
- Los aisladores compuestos pueden usar menos distancia de fuga que los de porcelana en la misma clase de contaminación (IEC TS 60815-3).
- El contenido y la dispersión de la carga de ATH determinan la resistencia al encaminamiento y a la erosión, no el polímero de silicona por sí solo.
- Las envolventes compuestas y de porcelana tienen un comportamiento de fractura diferente; compare los ensayos de falla del conjunto y la protección del diseño propuesto.
El contorneo por contaminación es una de las causas más comunes de interrupciones no programadas en subestaciones costeras, desérticas e industriales, y suele ocurrir a la tensión normal de operación y no durante sobretensiones. El marco de selección de IEC TS 60815 clasifica la severidad de la contaminación del sitio desde muy ligera (a) hasta muy intensa (e) y vincula cada clase con una distancia de fuga mínima. Este artículo explica por qué las envolventes de caucho de silicona HTV superan a la porcelana en las clases d y e, y qué propiedades del material deben verificar los compradores.
01¿Cómo se produce el contorneo por contaminación en un aislador?
El contorneo por contaminación se desarrolla en cuatro pasos: los depósitos conductores (sal, polvo de cemento, ceniza industrial) se acumulan en la superficie; la niebla, el rocío o la llovizna humedecen la capa y circula corriente de fuga; la corriente calienta y seca bandas estrechas donde se concentra la tensión; y los arcos parciales a través de las bandas secas se alargan hasta puentear el aislador. En la porcelana o el vidrio hidrofílicos la película húmeda es continua, por lo que esta secuencia avanza con facilidad.
El parámetro crítico es la densidad equivalente de depósito de sal (ESDD) junto con la densidad de depósito no soluble (NSDD). Los sitios costeros a pocos kilómetros del mar y los sitios desérticos con polvo salino alcanzan con frecuencia las clases intensa y muy intensa, en las que la porcelana requiere una distancia de fuga muy larga o lavados frecuentes y recubrimiento RTV.
02¿Por qué el caucho de silicona es hidrofóbico y qué es la transferencia de hidrofobicidad?
El caucho de silicona es hidrofóbico porque su cadena principal de polidimetilsiloxano lleva grupos metilo que dan a la superficie una energía superficial muy baja, de modo que los ángulos de contacto del agua suelen superar los 100 grados. La transferencia de hidrofobicidad es la difusión de cadenas libres de siloxano de bajo peso molecular (LMW) desde el volumen del material hacia la capa de contaminación, que recubre las partículas de suciedad y vuelve también hidrorrepelente la superficie contaminada, normalmente en un plazo de horas a pocos días.
La hidrofobicidad puede perderse temporalmente tras un humedecimiento prolongado, efecto corona o una intensa actividad de descargas. Luego la superficie se recupera a medida que las especies LMW vuelven a migrar, por lo que las inspecciones en campo utilizan la clasificación HC (de HC1, totalmente hidrofóbica, a HC7, totalmente hidrofílica) definida en IEC TS 62073 y vuelven a verificar después de un período seco, y no inmediatamente después de la lluvia.
- HC1 a HC2: gotas aisladas, ángulo de contacto alto, condición de servicio ideal.
- HC3 a HC4: algunas gotas alargadas, aceptable en servicio.
- HC5 y superiores: se forman zonas mojadas; investigue la causa y vuelva a ensayar tras el tiempo de recuperación.
| Propiedad | Compuesto de silicona HTV | Porcelana esmaltada |
|---|---|---|
| Comportamiento superficial | Hidrofóbico, HC1 a HC3 | Hidrofílico, película continua |
| Transferencia de hidrofobicidad a la contaminación | Sí, de horas a días | No |
| Requisito de distancia de fuga (IEC TS 60815) | A menudo se permite una reducción (parte 3) | USCD de referencia completa (parte 2) |
| Lavado o recubrimiento RTV en la clase e | Normalmente no se requiere | A menudo se requiere |
| Encaminamiento y erosión (IEC 60587) | Clase 1A 4.5 con carga de ATH | No aplica (inorgánico) |
| Modo de falla bajo presión interna | Revisar el conjunto ensayado y el comportamiento de fractura | Revise la protección contra fractura frágil |
| Peso (clase de 550 kV) | Comparar la masa real del modelo | Referencia |
| Desempeño sísmico | Alto, tubo elástico | Limitado por el material frágil |
03¿Qué hace que un compuesto de silicona HTV sea resistente al encaminamiento (tracking) y a la erosión?
La resistencia al encaminamiento y a la erosión proviene principalmente de la carga de trihidrato de alúmina (ATH). Bajo los arcos en bandas secas, el ATH libera agua ligada a unos 200 grados C, lo que enfría la superficie e impide la formación de trazas carbonizadas. Una carga de ATH alta y bien dispersa, combinada con un polímero estable, permite que la silicona HTV alcance la clase 1A 4.5 en el ensayo de plano inclinado de IEC 60587.
Compare el compuesto de silicona, la carga y el diseño de aletas propuestos con su evidencia de ensayos de encaminamiento y erosión; la familia del material por sí sola no establece el desempeño.
“Verificación del comprador: defina la severidad de la contaminación y la distancia de fuga, y luego solicite la evidencia del material y de resistencia al encaminamiento para la envolvente especificada.”
04¿Cuánta distancia de fuga necesita un aislador de silicona?
IEC TS 60815-2 establece distancias de fuga específicas unificadas de referencia (USCD, referidas a la tensión fase-tierra) de aproximadamente 22.0, 27.8, 34.7, 43.3 y 53.7 mm/kV para las clases de contaminación a hasta e en porcelana y vidrio. IEC TS 60815-3 permite que los aisladores poliméricos usen un valor reducido en muchos casos, porque la hidrofobicidad mejora el desempeño frente a la contaminación. El valor final debe considerar el tipo de contaminación, el diámetro del aislador y la experiencia de ensayos en el sitio.
Determine la distancia de fuga a partir de la contaminación del sitio y de los requisitos de coordinación de aislamiento, y luego verifique en el plano el perfil de aletas ofertado y la longitud real de la trayectoria.
Equipos EONOVA aplicables
Conclusión
Elija la envolvente de silicona según la contaminación del sitio, el perfil de aletas, la distancia de fuga y la evidencia de ensayos del material; inspeccione la hidrofobicidad y la erosión durante el servicio.
Hable con un ingeniero de EONOVAPreguntas frecuentes
¿Pierde el caucho de silicona su hidrofobicidad de forma permanente?
+
La hidrofobicidad puede disminuir tras el humedecimiento o la actividad de descargas y puede recuperarse a medida que las especies móviles de silicona migran a la superficie. Vuelva a ensayar tras un período de secado documentado; una pérdida persistente exige inspeccionar la erosión, la contaminación y el estado del compuesto.
¿Es necesario lavar los aisladores compuestos en subestaciones costeras?
+
La limpieza depende de la contaminación del sitio, de la hidrofobicidad medida y del plan de mantenimiento del operador. Inspeccione primero las aletas y la contaminación, y luego decida si se requiere limpieza u otra acción para el modelo instalado.
¿Cuál es la vida útil de un aislador hueco compuesto de silicona HTV?
+
La vida útil no puede establecerse solo a partir del material HTV. Solicite la documentación del diseño propuesto, de los ensayos y del mantenimiento; durante el servicio, inspeccione cortes o erosión en las aletas y los sellos de las bridas según el plan del sitio.
Normas y fuentes
- [1]IEC TS 60815-1/-2/-3: Selección y dimensionamiento de aisladores de AT destinados al uso en condiciones de contaminación
Comisión Electrotécnica Internacional (TC 36)
Respalda: Clases de contaminación a hasta e, valores USCD de referencia y guía de distancia de fuga para polímeros.
- [2]IEC 61462: Aisladores huecos compuestos: aisladores presurizados y no presurizados para uso en equipos eléctricos
Comisión Electrotécnica Internacional (TC 36)
Respalda: Requisitos de diseño y ensayo para aisladores huecos compuestos.
- [3]IEC 60587: Métodos de evaluación de la resistencia al encaminamiento y a la erosión (ensayo de plano inclinado)
Comisión Electrotécnica Internacional (TC 112)
Respalda: Clasificación de encaminamiento y erosión clase 1A 4.5.
- [4]IEC TS 62073: Guía para la medición de la hidrofobicidad de las superficies de aisladores
Comisión Electrotécnica Internacional (TC 36)
Respalda: Clasificación de mojabilidad HC1 a HC7 utilizada en la inspección en campo.
Guía de selección para compradores. Confirme las especificaciones y la evidencia de ensayo del modelo cotizado y de la entidad proveedora.
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