Els aïllants són components essencials en qualsevol sistema de línia de transmissió. Aquests dispositius s'utilitzen per suportar i separar els conductors elèctrics i evitar el flux de corrent entre ells i altres estructures connectades a terra com ara pals i torres metàl·liques. Un aïllant dissenyat adequadament proporcionarà una resistència d'aïllament contínua i fiable durant tota la vida útil del sistema, permetent la transmissió d'electricitat a llargues distàncies i en terrenys difícils. En aquest article, veurem més de prop com es calculen els aïllants, els tipus d'aïllants disponibles i per què calcular els aïllants és vital per a la indústria de la línia de transmissió.
Càlcul d'aïllants
La funció principal d'un aïllant és evitar que el corrent elèctric flueixi per camins i posicions no desitjades. Tanmateix, en el procés de fer-ho, els aïllants acumulen una càrrega elèctrica, que es coneix com a fenòmens superficials dels aïllants. Aquest fenomen es produeix principalment a causa de la polarització de les molècules veïnes del material aïllant i pot afectar greument les propietats elèctriques de l'aïllant.
Per calcular l'aïllant adequat per a una línia de transmissió, cal assegurar-se que la selecció de l'aïllant és adequada per a la tensió, la freqüència, les condicions ambientals i les càrregues que s'experimentaran durant la seva vida útil. L'aïllant haurà de suportar una sèrie de tensions elèctriques i mecàniques al llarg dels anys, com ara descàrrega corona, corrent d'entrada, sobretensió, càrrega de vent i càrrega de gel.
El primer pas per determinar l'aïllant adequat és calcular la càrrega elèctrica que haurà de suportar l'aïllant. La càrrega elèctrica es determina calculant la tensió màxima, el corrent i la potència mitjana que s'ha de lliurar. L'aïllant ha de ser capaç de suportar aquestes càrregues sense fallar, fins i tot durant les hores punta de càrrega o tempestes elèctriques. Es poden fer diversos càlculs per estimar l'espaiat dels conductors i el nombre d'aïllants necessaris per a un nivell de tensió particular.
Un cop finalitzat aquest primer càlcul, el segon factor que cal tenir en compte són les condicions ambientals de la línia. La ubicació de la línia de transmissió tindrà un impacte en el rendiment de l'aïllant. La humitat, la temperatura, la sal i altres factors poden afectar el rendiment de l'aïllant. En conseqüència, els enginyers tenen en compte aquests factors i trien el material adequat per a l'aïllant.
Finalment, s'ha de mesurar la resistència mecànica de l'aïllant en funció de la seva capacitat de suportar les càrregues o tensions sobtades provocades per la meteorologia o l'error humà. Normalment, la càrrega de vent i la càrrega de gel són els dos tipus més comuns d'estrès mecànic que pot enfrontar un aïllant. Els enginyers elèctrics utilitzen una varietat d'eines i mètodes per calcular la resistència mecànica dels aïllants i seleccionar el millor aïllant possible.
Tipus d'aïllants
Hi ha diversos tipus de materials aïllants utilitzats a les línies de transmissió. Aquests inclouen vidre, porcellana, polímers i aïllants híbrids.
Els aïllants de porcellana són el tipus més antic d'aïllants i encara s'utilitzen àmpliament avui dia. Estan fets d'una combinació d'argila, feldspat i quars. Aquests aïllants són increïblement duradors i poden suportar condicions meteorològiques adverses, incloses les altes temperatures i la humitat elevada.
Els aïllants de vidre també són habituals i s'utilitzen principalment per a línies de baixa tensió o de comunicació. Estan fets de vidre temperat i són més resistents a la corrosió i l'òxid.
Els aïllants de polímer són el tipus més nou d'aïllants i són molt populars a causa de la seva construcció lleugera i fiable. També són duradors i poden suportar condicions extremes.
Els aïllants híbrids són una combinació de dos o més materials aïllants. Per exemple, un dispositiu podria comptar amb aïllants de porcellana i polímers, i cadascun s'utilitza per a aplicacions específiques.
Importància del càlcul d'aïllants
El càlcul correcte dels aïllants de la línia de transmissió és essencial per garantir la seguretat i la fiabilitat del sistema de transmissió. L'elecció de l'aïllant equivocat pot causar dificultats de funcionament importants i fins i tot pot ser perillós per a les persones, els animals i el medi ambient. Les fallades elèctriques i mecàniques dels aïllants poden provocar interrupcions o, pitjor, esdeveniments catastròfics.
Tanmateix, seleccionant l'aïllant adequat, els enginyers elèctrics poden millorar l'eficiència operativa del sistema. Els aïllants adequats poden ajudar a transmetre electricitat a llargues distàncies i terrenys accidentats. A més, escollir un aïllant adequat ajuda a reduir els costos de manteniment i garanteix la longevitat.