aisladores lineas media tension

7/27/2019 Aisladores Lineas Media Tension

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3M Mercados Elctricos

Space for 3M Montage

3M 2007. All Rights Reserved.

Tecnologas y Materiales

SolucionesPara la Distribucin y Alimentacin Elctrica

Empalmes y Terminaciones para cables de Media Tensin


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A que llamamos Media Tensin?

Baja Tensin: < 1,5 kV

Media Tensin: > 1,5 kV

< 50 kV

Alta Tensin: > 50 kV


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Cables de Media Tensin

Cmo comenzamos?

Conductor

Aislamiento


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Conductor

Transmite la corriente elctrica a travs del cable

Mayor corriente => Mayor seccin calibre Solidos o trenzados (cableados)

Trenzado ms delgado => Mayor flexibilidad

SECCION

(AWG/mm2)


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Materiales del conductor

Costo

Peso

Conectividad

Conductividad

Elctrica

ALUMINIOCOBRE


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Aislamiento

AISLA!!!!

Evita fugas de corriente hacia fuera del conductor

CLAVE: Temperatura de Operacin

Operacin continua: 90C

Sobrecarga: 130C

Cortocircuito: 230C


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Materiales del aislamiento

Resist. Ionizacin

Costo

Resist. Humedad

Resist. Hidrocarburos

Flexibilidad

Polietileno

reticulado

Caucho etileno

propilenoComposicin qumica

XLPEEPR


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Espesor del Aislamiento

Nivel de Aislamiento:

100 %

Nivel de Aislamiento:

133 %


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Espesor del aislamiento

Se define tambin de acuerdo a la proteccin del

sistema y al tiempo que tarda en eliminar una falla atierra:

Nivel 100 % - Menos de 1 minuto

Nivel 133 % - Menos de 1 hora Nivel 173 % - Indefinidamente

Otras normas hablan de:

Cat. I Menos de 15 minutos

Cat. II Menos de 8 horas


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AISLACINDESCARGAS

CORONA

CONDUCTOR


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El AIRE lleva la PEOR PARTE!!!!

5000 VAire K=11 cmE (aire) = 5000 V/cm


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10000 V

Aire K=11 cmE (aire) = 7500 V/cm

Aislante K=31 cmE (aisl.) = 2500 V/cm


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15000 V

Aire K=11 cmE (aire) = 9000 V/cm

2 cm Aislante K=3E (aisl.) = 6000 V/cm


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AISLACINDESCARGAS

CORONA

CONDUCTOR


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CAPA SEMICONDUCTORA INTERNA


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Que es un material semiconductor?

Conduce, pero no mucho

Generalmente material plstico con agregados decarbono

Cables modernos

CLAVE:

El fabricante del cable debe quitar TODO EL AIRE entre

el aislamiento y la capa semiconductora!!!

EL AIRE LLEVA LA PEOR PARTE!!!!!


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LINEAS DE FLUJO ELECTRICO

CABLE SINPANTALLA

ALTA CONCENTRACIONDE CAMPO



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CAPA SEMICONDUCTORA EXTERNA

PANTALLAMETALICA

DISTRIBUCION DECAMPO UNIFORME



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Funciones de la Pantalla metlica

Contener al campo elctrico dentro del cable,

uniforme e invariable Evitar las radiointerferencias

Conducir las corrientes de cortocircuito

Generar una referencia de tierra alrededor del cable

de media tensin


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20



Diversas Configuraciones de Pantalla


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CUBIERTA



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Funciones de la Cubierta

Proteccin Mecnica

Abrasin, golpes

Proteccin contra agentes en el suelo

Humedad, compuestos qumicos

Proteccin contra rayos UV

Materiales:

PVC Polietilenos


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Unipolares y Tripolares


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Empalmes

para



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Por que Empalmar un Cable de Media Tensin??

El largo suministrado no es el suficiente para cubrir

la longitud requerida (se acaba la bobina) Fallas del Cable

El cable resulta daado luego de la instalacin

Una derivacin sobre un cable existente

AHORRAR DINERO!!!!


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Funciones de un Empalme de Media Tensin Controlar el campo elctrico en el rea del conector

Aislar entre tensin y tierra Clave: INTERFAZ!!!!

Mantener la continuidad de la pantalla metlica

Proveer proteccin contra impactos y humedad

Asegurar una duracin de 30/40+ aos

Proveer resistencia a suelos cidos o alcalinos, UV, etc.

Amplio rango de temperaturas


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27




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28




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29




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INTERFAZ de un empalme

SUPERFICIE de SEPARACION entre el aislamiento del cable y elmaterial aislante del empalme

Soporta TODA la tensin Fase-Tierra No puede admitir campos elevados

No puede admitir contaminantes, humedad, AIRE


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Empalme de Media Tensin - Pasos ms importantes

Preparacin adecuada Uso de un conector adecuado

Recuperar la aislacin Recuperar el blindaje (o pantalla)

Recuperar la proteccin mecnica


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APANTALLAMIENTO SEMICONDUCTIVO

EJEMPLO

EMP. DE

CINTAS

EMP. MOLDEADO

ELECTRODO CONDUCTIVO

APANTALLAMIENTO CAPACITIVO (HI-K)

(Efecto Jaula de Faraday)

EMPALMETERMOCONT.EJEMPLO

EJEMPLO

Pantalla del Conductor Mtodos comunes


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CINTA DE

CAUCHOEPR

CAUCHO DE SILICONACONTRAIBLE EN FRIO

CAUCHOEPDM

MOLDEADODESLIZANTE

EVA TERMO-CONTRAIBLE

Recuperar el aislamiento Mtodos comunes


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Mtodos msComunes

EMPALMETERMOCONT.

EMPALME DE CINTAS EMPALME MOLDEADO

CintaSemiconductora Cubierta Semiconductora

Moldeada Integral

Tubo Semiconductor TC

Reemplazo de la Semiconductora Externa


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Cinta deCobre Estaado

Manga de Pantalla(o Media Metlica)

Alambres del Neutro(originales de los cables)

Tira de Tierra

Reemplazo de la Pantalla Metlica


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Resina

ArmorcastProtecc. Mecnica

Caucho MoldeadoSemiconductor

Cintas de Caucho y Vinilo

Contraible en Fro

Termocontrable

Recuperacin de la Cubierta Mtodos Comunes


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Tecnologas de Empalme en MT

CINTAS

Reconstruccin del cable utilizando diferentes cintas Se requiere afilado de la aislacin primaria (punta de lpiz)

Aplicacin universal para

todas las secciones de cable Puede usarse hasta

tensiones de 110 kV

Mano de obra intensivo La calidad depende de la

habilidad del operador

3M M d El i


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38



Empalme Encintado

3M M d El t i


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39



Empalme Encintado



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40



Comportamiento de la Interfaz

Garantizada por la elasticidad de la cinta (con un

adecuado estiramiento durante la aplicacin) y por el

espesor de la misma



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41 3M 2007. All Rights Reserved.




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Comportamiento de la interfaz

Campo elctrico reducido gracias al encintado

ahusado, que aumenta gradualmente el dimetro

de la capa semiconductora externa

Altamente dependiente de la mano de obra



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Punta de Lpiz. Por que?

80 20

Aislacion Conductores Aislacion

8020

Primaria Primaria



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Punta de Lpiz - Motivo 1: No dejar burbujas de aire

Aislacin Conductor

Cinta #23 Unin

Al encintar sobre el ngulo recto que

forma la aislacin con el conductor,es muy difcil asegurarse de no dejarburbujas de aire

La punta de lpiz elimina los

ngulos rectos y permite evitarla formacin de burbujas de

aire



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Punta de Lpiz - Motivo 2: Presin sobre la interfaz

Aislacin Conductor

Cinta #23 Unin

Aunque se encinte perfectamente y

no quede aire encerrado, toda lapared vertical es una zona donde lacinta no hace presin, y la interfaz noes buena. Se genera una zona dbilen el propio encintado, que soporta

toda la tensin si la interfaz falla

La punta de lpiz asegura que

todos los sectores de lainterfaz tendrn una adecuada

presin y por tanto un mejor

funcionamiento

ZONA DEBIL



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Punta de Lpiz - Motivo 3: Desplazamientos internosSeguramente muchas veces habrn notado (o les habr pasado) que un cable se corta a una

determinada longitud, y cuando se lo mueve un poco, el conductor comienza a sobresalir, movindoserespecto de la aislacin. Esos son desplazamientos internos del cable, que pueden ocurrir incluso

dentro del empalme, sin que nos demos cuenta, y no hace falta que sean grandes para causarproblemas. Con un par de milmetros (o incluso menos) alcanza!!!

ANTES

DESPUES

SIN punta de lpiz, el espacio abierto por eldesplazamiento solo puede ser cubierto en formaparcial por la cinta, dando lugar a burbujas de aire

CON punta de lpiz, la presin de la cinta rellenatotalmente el espacio vaco generado por eldesplazamiento, y no se forman burbujas



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CINTAS

Reconstruccin del cable utilizando diferentes cintas

Se requiere afilado de la aislacin primaria (punta de lpiz)

Aplicacin universal para

todas las secciones de cable Puede usarse hasta

tensiones de 110 kV

Mano de obra intensivo La calidad depende de la

habilidad del operador



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TERMOCONTRAIBLE

En general se instala contrayendo varios tubos de distinta

composicin por separado

Instalacin con esfuerzo reducido

Amplio rango de aplicacin

No es posible el ensayo previo

Se requiere llama abierta

Varias partes



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Empalmes Termocontraibles

Cuerpo de Partes Mltiples



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Empalmes Termocontrables

Comportamiento errtico de la interfaz

Una vez contrado, los tubos no ejercen presin

El empalme no acompaa dilataciones y contracciones

del cable por cambios de carga/temperatura Posibilidad de ingreso de humedad y contaminantes



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Utilizacin de Fuego/Calor

Herramienta adicional

Soplete Pistola de aire caliente

Riesgo de daos al cable

Riesgo de daos al propio empalme

Riesgo de seguridad para el operador

Necesidad de aplicar calor uniformemente



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CABLE CABLE

CALOR UNIFORME

CABLE CABLE

CALOR NO UNIFORME



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TERMOCONTRAIBLE

En general se instala contrayendo varios tubos de distinta

composicin por separado

Instalacin con esfuerzo reducido


No es posible el ensayo previo

Se requiere llama abierta

Varias partes



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SLIDE-ON (PUSH-ON)

Posibilidad de cuerpo de empalme de una sola pieza

Partes pre-moldeadas

Se reduce el esfuerzo en la

instalacin Secciones pequeas

Partes pre-ensayadas

Se requiere espacio parapreposicionar el cuerpo

Rango de aplicacin limitado



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ELECTRODO SEMICONDUCTOR

(Reemplaza la

capa semiconductora interna)

CAPA AISLANTE

(Reemplaza

el aislamiento del cable)

CUBIERTA SEMICONDUCTORA

(Reemplaza la capa semiconductora externa

y la cubierta)

Empalme premoldeado de una pieza



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Longitud de la interfaz Empalme premoldeado

Demasiado Larga

Longitud Excesiva del empalme

Elevada Fuerza de Instalacin

Aumento de Costos

Demasiado Corta

Campo elctrico inaceptable

Baja Confiabilidad


C


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Parmetros de diseo Campo Elctrico

El mximo valor del campo elctrico en el cuerpo del empalme, no deber ser

mayor al mximo valor del campo elctrico en el propio cable (E2 < E4).

El mximo valor del campo elctrico en la interfaz, debe ser menor a la mitad delmximo valor del campo elctrico sobre la pantalla del conector (E3 > 0.5 E1).

El mximo valor del campo elctrico sobre la pantalla del conector, debe ser

aproximadamente igual a dos tercios del mximo valor del campo elctrico en el

propio cable (E1 = 0.67 E4).

PANTALLA DEL AISLAMIENTO

AISLAMIENTO DELCABLE


E f l i t f E l 25 kV


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Esfuerzo en la interfaz Empalme 25 kV


Di t ib i d l E l t i 15 kV


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Distribucin del campo Empalme tpico 15 kV

E1 mximo gradiente sobre el electrodo semiconductor 41,7 V/mil

E2 mximo gradiente en el extremo del electrodo semiconductor 57,1 V/milE3 mximo gradiente sobre la interface 21,7 V/mil

E4 mximo gradiente en la aislacin del cable 72,0 V/mil


E i i i i t


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Espacio para preposicionamiento


Ej l d E l M ld d P h O


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Ejemplos de Empalmes Moldeados Push-On


Proteccin Exterior


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Sin Cubierta Exterior

Cubierta Contrable en Fro Cubierta Termocontrable

Proteccin Exterior




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SLIDE-ON (PUSH-ON)

Posibilidad de cuerpo de empalme de una sola pieza

Partes pre-moldeadas

Se reduce el esfuerzo en la

instalacin

Secciones pequeas

Partes pre-ensayadas

Se requiere espacio parapreposicionar el cuerpo

Rango de aplicacin limitado




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CONTRAIBLE EN FRIO

Combinacin de las ventajas de slide-on y termocontrable

Posibilidad de cuerpo de

empalme de una sola pieza

Partes premoldeadas

Instalacin simple y fcil


Partes pre-ensayadas No requiere herramientas


Empalmes Contrables en Fro


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Distintos tipos


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Distintos tipos...

Tecnologa de Fabricacin

Moldeados

Extrudos

Sistema de control del campo elctrico

Materiales de alta constante dielctrica Sistemas geomtricos

Numero de partes

Integrales (una sola pieza)

Dos o ms piezas


Control de campo de alta constante dielctrica


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Control de campo de alta constante dielctrica

CAPA SEMICONDUCTORA CAPA AISLANTE DE ALTA CONSTANTE DIELECTRICA

ELECTRODO SEMICONDUCTOR


Control de campo de alta constante dielectrica


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Control de campo de alta constante dielectrica

E1 = 1,45 kV/mm Mximo campo elctrico en el rea del conector

E2 = 1,66 kV/mm Mximo campo elctrico en la aislacin

E3 = 2,07 kV/mm Mximo campo elctrico en el borde de la capasemiconductora

E4 = 2,32 kV/mm Mximo campo elctrico en la aislacin del cable, debajo de lacapa semiconductora


Control de campo de alta constante dielectrica (2)


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Control de Campo Alta-K

NucleoCapa semicond. externaAislacin

Electrodo




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70



Capa Semicond.

Aislamiento

Primario Alta-K

Reemplaza la pantalladel aislamiento

Reemplaza elaislamiento primario

Control de campoen la interfaz

3M QS 200 24kV I DN 16 06-06 1-A

Electrodo

Genera una jaula deFaraday sobre el

conector




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71



10%

50%

90%

Conductor 100%

Capa Semicond. Externa (Cable)

Lineas Equipotenciales

ElectrodoAislamiento (Empalme)

Aislamiento del cable

Conector

Capa de Alta-K

Capa Semicond. Ext. (Emp.)


Control de Campo Geometrico


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72


Co t o de Ca po Geo et co

Diseo patentadodel electrodo

Aislacin

Pantalla exterior

Cuerpos de empalme100% ensayados enfbrica para una

mxima confiabilidad

Diseo de unasola pieza Cuerpo de silicona

provee excelentes

propiedades elctricas


Control de Campo Geomtrico


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73


p

Aislacin biseladaen el inicio del cono

minimiza el esfuerzoelctrico

Diseo nico del extremo del electrodo

minimiza el esfuerzo elctrico

Excelente sello entre

cable y empalme

Recorte en el extremo del electrodoubica la zona de mayor esfuerzoenteramente en la aislacin del empalme

Menor esfuerzo elctrico en lainterface


Control de Campo Geomtrico


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74


E1 mximo gradiente sobre el electrodo semiconductor 31,1 V/mil

E2 mximo gradiente en el extremo del electrodo semiconductor 36,3 V/milE3 mximo gradiente sobre la interface 12,7 V/mil

E4 mximo gradiente en la aislacin del cable 72,0 V/mil

p


Por qu un empalme de Caucho de Siliconas?


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75


q p

Adems de su resistencia al contorneoy al envejecimiento por accin ambiental,

el Caucho de Siliconas cuenta con:

Propiedades Elsticas a Largo Plazo Para ptimo funcionamientocomo Contrable en Fro

Estabilidad de Propiedades Elctricas Para mantener suspropiedades desde el almacenamiento expandido hasta la instalacinfinal

Flexibilidad a Baja Temperatura Para adecuada instalacin a baja

temperatura ambiente Clase de Temperatura Elevada - Clase H (180 C)


Empalme Contrable en Fro de Caucho de Silicona


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76


Tiempo de almacenamiento (Meses)

5

10

15

1 8 12 16 24 362 40

6

Deformacin

Permanente(%)

pVida en Bodega


Empalme Contrable en Fro de Caucho de Silicona


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77


Comportamiento a bajas temperaturas

1 10 30

Tiempo

(min)

Diametro(mm)

0 0,5 5 15

Dimetro interior sobre el ncleo

Mximo rango de aplicacon del cuerpo

Dimetro interior nominal del cuerpo

Mnimo rango de aplicacin del cuerpo

-20C

+20C


Comportamiento de la interfaz


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78


1076Despues de la estabilizacinde Ciclos Trmicos 130C

9933

Despues de la estabilizacin

de Ciclos Trmicos 90C

10541Despues de la estabilizacinde Ciclos Trmicos a 75C

1077Despues del 1er. CicloTrmico a 130C



Contraible en FrioPush-OnTipo de Empalme

Porcentaje de la presin residual en la interfaz parael empalme contrable en fro vs. el empalme push-on


Instalacin Tpica


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79



Instalacin Tpica (Cont.)


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80



Sistema de Aseguramiento de Calidad


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81


0

510

15

20

2530

35

40

0 1 2 3 5 6 t (min.)

Tens

in(kV)

* 1 pC

Ensayos de Manufactura




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82


Cuerpo de Caucho de Siliconas

Una sola pieza

Excelentes propiedadesdielctricas

Aplicacin a baja temperatura

100 % probados durante la

fabricacin

Disponible para todo tipo de

cables y conectores

Contrable en Fro

Construccin multi-capa

Instalacin simple, segura yrpida

No requiere herramientas

Menos costos de instalacin

Menos sensible a la mano de

obra

Amplios rangos de aplicacin

La presin radial permanente

provee un sello ptimo entre

cable y empalme

Alta confiabilidad


Empalme Contrable en Fro Multipieza


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83



Avances en la tecnologa Contrable en Fro


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Cable C (Principal)

Cable A (Derivado)

Cable B (Principal)


Avances en la tecnologa Contrable en Fro


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85


EMPALMES DERIVACIN EN MEDIA TENSION



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86


Terminacionespara



Campo Elctrico en un cable de Media Tensin


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87




Campo Elctrico en un Cable de Media Tensin


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LINEAS EQUIPOTENCIALESLINEAS DE FLUJO

ELECTRICO


Definicin:


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89


Hacer una terminacin en un cable con pantalla significa:

Discontinuar, o darle fin a la pantalla de la

aislacin.


Terminaciones de acuerdo a la norma IEEE Std. 48


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90


Las Terminaciones de Clase 1 deben tener:

Control de Campo Elctrico en el corte de la capa

semiconductora.

Aislamiento contra Corrientes de Fuga (Tracking) Sello de Proteccin contra el Medio Ambiente


Concentracin de Campo en el Corte de la Pantalla


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91




Concentracin de Campo en el Corte de la Pantalla


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92


LINEAS EQUIPOTENCIALES


Dao en un cable sin Control de Campo


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CAPA SEMICONDUCTORA REMOVIDA(Para Claridad Visual)


Mtodo Geomtrico


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94


Este mtodo consiste en extender la pantalla e

incrementar gradualmente el espesor de la aislacin, alcual se le da una forma geomtrica cnica. Tambin

conocido como Cono de Alivio.


Mtodo Geomtrico


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95




Mtodo Geomtrico


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96




Metodo Resistivo


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97


Consiste en amortiguar el campo electrico mediante

un tubo semiconductor

Habitualmente tecnologa termocontrable

Riesgo de falla por instalacin fallida


Metodo Elctrico o Capacitivo (High-K)


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98


Este mtodo incorpora un tubo de caucho moldeado

cuyo material es de alta constante dielctrica (K).

El control de esfuerzo se logra con la refraccin del

campo elctrico. Esta refraccin es causada por la

diferencia de los valores de K de las capas

dielectricas.


Constante Dielctrica (K):


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99


Es una medida de la capacidad de un material para

almacenar carga elctrica

Aire --------------------------------------- 1

Aislacin del cable ------------------- 3 Cinta Scotch 23 ----------------------- 3

Material de alta-K -------------------- 30


Material de Alta K


100/153

100



Ejemplo: Ley de Refraccin de Snell


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101



Mtodo de Alta-K


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102




Mtodo de Alta-K


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103





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104


TERMINACION

CON CONTROL

GEOMETRICO

TERMINACION

CON CONTROL

DE ALTA-K


Avances en los materiales de Alta-K

Concentracin de campo en el borde de la capa semiconductora


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105


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Distancia desde el borde de la capa semiconductora (mm)

CampoE

lctrico(V/mm

)

Tecnologa AnteriorNueva Tecnologa


Avances en los materiales de Alta-K

Factor de Disipacin vs. Esfuerzos Elctricos


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106


02468

10121416

182022

0 5 10 15 20 25 30 35

Campo Elctrico (Volts/mil)

FactordeDisipacin

Tecnologa Anterior

Nueva Tecnologa


Terminaciones de acuerdo a la norma IEEE 48-1990


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107




semiconductora.

Aislamiento contra Corrientes de Fuga (Tracking) Sello de Proteccin contra el Medio Ambiente


Principales Factores Ambientales que Causan la

Degradacin de la Superficie del Material


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108


g p

Contaminacin ambiental

Radiacin ultravioleta (solar)

Llovizna o niebla

La interaccin de los anteriores llevar altracking y/o erosin y eventualmente causar

arcos o la ruptura del aislante


Sunshine Frost

UVCosmic Rays Temperature

Rise: ChemicalDegradationAcceleated

Rapid Changes

In TemperatureDifferentialThermal

E pansion

Dew, orLight Rain

Heavy Rain

May Clean

SurfacesSurface

Degradation


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109


Expansion

Increased

Crazing and CrackingGreater Absorption of Contamination

Chemical Degradation

Rapid ChangesIn Temperature

DifferentialThermal

Expansion

Carbon ParticlesDust

Abrasion

ElectricStress

Surface ContaminationHydophobicity Affected

Soluble MatterSO , NH , NO

Salt Spray

Surfacing ConductionHeating & Evaporation

Dry Band Formation

StressConcentration

Surface DischargesHydrofillic

Chemical DegradationTo Carbon

Electron & IonBombardment

Erosion

Surface Wets -Hydrofillic

TRACKING

Flashover

SurfaceWets

HighRelativeHumidity

MayReduce

FlashoverVoltage

AcrossInsulators

Fog

g

2 3 2

r tan


Duracion de Aislaciones Polimricas

La duracin de una aislacin plstica o polimrica


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110


La duracin de una aislacin plstica o polimricadepende de los climas en el lugar de la instalacin.

El proceso de envejecimiento es muy complejodebido a la interaccin de muchos procesos.

Las fallas se producen por el envejecimientocausado por los efectos del medio ambiente.


Degradacin Superficial o Tracking


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111


Es la degradacin irreversible de la superficiede un material debido a la formacin de

caminos conductivos de carbono.


Degradacin Superficial o Tracking


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112


Componentes

producidosa partir de

compuestos

orgnicos

Alto Contenido de Carbono


Resultados del Tracking


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113



Condiciones Necesarias para el Tracking

Contaminacin


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114


Contaminacin

Partculas que se encuentran en la intemperie

Substancias Qumicas

Sal

Humedad

Neblina, Condensacin

Lluvia

Tensin


Formas de Controlar el Tracking

Incrementar la distancia entre el conductor de alta


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115


Incrementar la distancia entre el conductor de altatensin y tierra

Campanas corta-aguas Materiales resistentes al tracking

Porcelana

Silicona Vidrio

Rellenos inorgnicos aadidos al caucho


La Silicona y su Resistencia al Tracking


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116


La silicona es, en su mayor parte, inorgnica, por

lo tanto, cualquier posible erosin debido a una

descarga elctrica no forma caminos conductivos

de carbono.


La resistencia superficial

se reduce al mojarse

Formacin de Descargas


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117


se reduce al mojarse

BANDAS SECAS

DESCARGAS

ELECTRICAS

(Generadas en lasBandas Secas)

(Areas de mayor

Resistencia Superficial

&

Concentracin del

Gradiente de Tensin)


Hidrfugo vs. Hidrfilo


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118



Hidrfugo vs. Hidrfilo

HIDROFUGO HIDROFILO


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119


Ang. de Contacto > 90o

El agua tiende a formar

gotas No a mojar la

superficie

SILICONA

Ang. de Contacto < 90o

El agua tiende a

esparcirse y a mojar

toda la superficie

EVA, Porcelana, EPR


Recuperacin de la Hidrofobia

La exposicin continua a condiciones extremas


120/153

120


La exposicin continua a condiciones extremas

Campos Elctrico intenso

Concentraciones de Ozono

Radiacin UV elevada

Contaminacin

Condensacin de humedad

Corrientes de fuga elevadas

Generarn la disminucin de las caractersticashidrofbicas de cualquier material


Recuperacin de la Hidrofobia en la Silicona

Sin embargo, estas condiciones cambian,,,


121/153

121


20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40

Horas de Recuperacin

Angulo

deContacto

(Grados)

Cuando se la

retira de estascondiciones

severas, el

Caucho de

Siliconasregenerar su

carcter

hidrfugo

(Basado en un estudio realizado en cooperacin

con la Universidad Estatal de Arizona - USA)


Original Envejecido Aos

P l A 62 40 10

Angulos de Contacto


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122


Porcelana A 62 40 10B N/A 30 16

C 60 40 20

EPDM A 95 62 6B 95 0 17

C 95 80 2

Silicona A 100 103 8

B 103 128 7C 100 105 10

D N/A 105 10


Hidrofobicidad de la Silicona


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123


El agua forma gota sobrela terminacin nueva


Hidrofobicidad de la Silicona

El agua tambien forma


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124


El agua tambien formagota luego de

envejecido ycontaminado


EPDM (Vulcanizado

con Peroxido)

Estructura y Enlace Molecular

Silicona


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125


H H H H

C C C C

C C C C

H H H H

con Peroxido)

Fuerza del Enlace C-C:348 KJ/M

H

H C H

Si O Si O Si

H C H

H

Fuerza del Enlace Si-O:445 KJ/M


Energa de Enlace Polimrico

Si O 445 Silicona445

Tipo de Enlace Energa de Enlace (kJ/Mol)


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126


Si - O 445

C - H 414

C - O 360

Si - H 318

C - S 275

Si - Si 222S - S 205

318Si - C

C - C 348

Silicona

EPDM, EVA, PE

UV @ 300 nm 398

445

348

398


Aislador de EPDM


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127


Dao por UV


La Silicona contra la Intemperie

La Silicona es hidrfuga.


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128


La Silicona recupera su hidrofobia aun cuando ha

sido transformada en hidrfila debido a descargaselctrica.

La Silicona tiene gran estabilidad frente a los rayos

ultravioleta. La Silicona tiene una superficie lisa que evita la

adhesion de contaminacin.


Pruebas de Envejecimiento Desarrolladas por 3M

Prueba salina


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129


Prueba salina

Prueba de contaminantes slidos Prueba francesa de humedad (EdF)

Prueba contra la intemperie a largo plazo

Pruebas de campo


Prueba Salina

Las terminaciones son expuestas a una mezcla

i d d l i d 1 2


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130


vaporizada de agua y sal, y energizadas a 1 2

veces su tensin nominal

Nivel de Conductividad de la Solucin Salina: 1000

Microsiemens/cm


Cmara de Niebla Salina


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131


Ensayo sobreTerminaciones

en Ambiente

Severo deNiebla Salina

Conductividad:

1000 uS/cm


Prueba de Contaminantes Slidos

Simula zonas industriales, de alta humedad y costeras


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132


Las terminaciones se cubren con una mezcla de

contaminantes slidos (ASTM D-2132) que incluye: Slica 85 partes

Arcilla 9 partes

Sal (NaCl) 3 partes Pulpa de Papel 3 partes

Agua 100 partes

Son constantemente rociadas con agua y energizadas a150 % su tensin nominal


Horas de Duracin

Resultados de la Prueba de Contaminantes Slidos


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133


Sin campanas (interior)

Cinta (Sin proteccin) 1-10

Cinta de Silicona 100-200

Tubular de Silicona 300-500

Con campanas (exterior) EPR 1000-2500

Termocontrable 1500-1600

QT (Contraible en fro) 2600-3200 Porcelana 2000-6000


Prueba contra la Humedad (EdF Standard HN41-E-01)

Pone a prueba las terminaciones a 2 (dos) veces su

tensin nominal bajo condiciones cclicas de alta


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134


tensin nominal, bajo condiciones cclicas de alta

condensacin Tiempo de duracin: 350 horas


Ensayos de largo plazo

Ensayo desarrollado por 3M

L t i i i d d 3 5


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135


Las terminaciones son energizadas de 3 a 5 veces

su de tensin nominal, y son expuestas a laintemperie

Lugar de prueba:

1970 1988: St. Paul, MN, USA 1988 Actual: Austin, TX, USA


Test de Contaminantes Lquidos

(Ensayo de Material)


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136


ASTM 2303 (Resistividad: 370-400 Ohm-cm)


Agregado de ATH

Las partculas de ATH (Trihidrato de Aluminio)

tienen un elevado contenido de agua


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137


tienen un elevado contenido de agua

Contenido de Agua en el ATH = 34.6%

Reaccin del ATH ante la descarga elctrica:

Libera agua de Hidratacin

Enfriando la superficie Suprimiendo y extinguiendo el arco elctrico

Al2O3 3H2O Al2O3 + 3H2O


Conclusion: Silicona como Material Aislante

Los aisladores de silicona son superiores a los de EPDM, EVA, y

Porcelana.


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138


La silicona tiene excelentes propiedades dielctricas. La Silicona es mas hidrfuga que la porcelana y otros polmeros.

La Silicona puede recuperar su hidrofobia.

La Silicona tiene excelente estabilidad contra los rayos ultravioleta.

La silicona no es inflamable

Las terminaciones de silicona han dado excelentes resultados por

mas de treinta aos.


Terminaciones de acuerdo a la norma IEEE 48-1990



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139



semiconductora.

Aislamiento contra Corrientes de Fuga (Tracking)

Sello de Proteccin contra el Medio Ambiente


Sellado del Cable

Las terminaciones deben ser selladas contra lahumedad con el fin de:


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140


Mantener la longitud de la lnea de fuga.

Prevenir la corrosin de los componentes de laterminacin.

Prevenir la degradacin de cualquier parte de la aislacinafectada por la humedad.


Sello contra el Medio Ambiente


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141



Tecnologas disponibles

CINTAS


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142


PUSH-ON

TERMOCONTRAIBLE

CONTRAIBLE EN FRIO


Terminaciones de Cintas

Control de Campo:

Geomtrico (Construccin del cono con cintas)


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143


Geomtrico (Construccin del cono con cintas)

Alta-K (Cinta de alta constante dielectrica)

Resistencia al tracking

Cinta de Caucho de siliconas

Sellado

Cintas y mastics


Terminaciones de cintas

Instalacin poco habitual



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144



Resistencia al tracking mejorable

Mayor longitud que otras terminaciones, no se

adapta a las reducidas dimensiones de los equipos

actuales:


Terminaciones Push-on

Control de campo habitualmente capacitivo

Existen versiones con control resistivo


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145


Diversos niveles de resistencia al contorneo Productos de caucho de siliconas

Productos de caucho EPDM

Sellado mediante cintas y mastics

Reducida presin del cuerpo de la terminacin


Terminaciones Push-on

Necesidad de abundante lubricacin

Modelos con varias partes (campanas individuales)


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146


Modelos con varias partes (campanas individuales)

Reducida resistencia al contorneo de los productos

de caucho EPDM

Reducida presion sobre la interfaz


Terminaciones termocontrables

Control de campo resistivo capacitivo

Puede estar includo en el cuerpo exterior


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147


p

Resistencia al contorneo y al UVreducida

Poliolefinas

Campanas separadas en terminacinexterior

Sello mediante mastics adhesivos

fundentes El termocontrable no ejerce presin



Varias partes o piezas

Superficie organica con alto contenido de carbono


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148


Superficie organica con alto contenido de carbono

de comprobada baja resistencia al contorneo Comportamiento errtico de la interfaz

El material termocontrable no ejerce presin

Bajo costo

En general tendencia a reducir su uso





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149



Herramienta adicional

Soplete Pistola de aire caliente

Riesgo de daos al cable

Riesgo de daos a la propia terminacin

Una terminacin quemada deja carbono libre!!!!

Riesgo de seguridad para el operador



Terminaciones contrables en fro

Control de campo capacitivo

Cuerpo generalmente de caucho de siliconas


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150


p g

para mayor resistencia al contorneo Sellado mediante mastics y presin sobre la

superficie


Terminaciones Contrables en Fro

Versiones multipieza y de pieza nica

Elevada presin sobre la interfaz


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151


p

Sello vivo sobre el cable

Gran facilidad de instalacin

Sin herramientas ni lubricacin

Comportamiento demostrado por ms

de 30 aos de uso

Tendencia del mercado


Terminal Contrctil en Fro de ltima tecnologa

Compuesto sellador de siliconas

Aislador de siliconas con 2 campanas Ncleo escalonado


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152


Aislador de siliconas con 2 campanas

Tubo de altacte. dielctrica

Compuesto de controlde campo

Ncleo escalonado



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153


3M Electrical Markets Division6801 River Place Blvd.

Austin, TX 78726-9000

www.3m.com/electrical

aisladores lineas media tension

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