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Aplicaciones de Aceite Transformador de Silicona

1. Introducción

El uso de siliconas en estas aplicaciones está muy relacionado con las terminaciones finales de los cables o las conexiones de goma silicona realizadas al final de cables subterráneos de alta tensión aislados con polietileno, así como con los aisladores de silicona para líneas eléctricas.

Los beneficios clave de las siliconas son su alta resistividad eléctrica, la resistencia a las degradaciones ambientales y al envejecimiento eléctrico así como su hidrofobia, que se traduce en menores costos de montaje y mantenimiento.

2. Terminaciones de Cable de Silicona

Los materiales modernos permiten un montaje previo y así evitan problemas asociados con el uso de material fundido o errores cometidos durante el montaje manual en la obra. Hoy, los accesorios de cable están construidos en el proveedor en su totalidad. Normalmente consisten en terminaciones de goma de diferentes cauchos de silicona aislante.

La silicona permite dos tipos de diseño:

– La técnica del empuje por la cual el anillo PE actúa como tenedor de espacio hasta la colocación, y usar cauchos de silicona con dureza Shore de 35 a 50.

– La técnica de encogimiento frío usando cauchos de silicona suaves con dureza a partir 25 a 35. El aislamiento se realiza sin vinculación química entre la terminación y el cable, y se basa en las características elastoméricas de la terminación de silicona para excluir cualquier aire, particularmente en áreas de alto campo eléctrico y alrededor de los bordes en el extremo del cable. La alta permeabilidad de gas de la silicona permite que cualquier aire que se haya incluido se difunda hacia fuera para dejar una articulación o empalme sin aire.

Estas terminaciones finales de cable de silicona se producen mediante el moldeo con inyección de caucho usando un caucho de silicona de alta consistencia (HCR) o mediante el moldeo con inyección de líquidos utilizando una goma de silicona líquida de dos partes (LSR).Las siliconas en general proporcionan aislamiento eléctrico debido a su alta rigidez dieléctrica. Además de su buena resistencia a las altas temperaturas, la radiación UV y el ozono, son hidrófobos y no provocan fallos en el aislamiento de superficies. Pero lo más importante, las siliconas formuladas especialmente han sido desarrolladas para alisar los campos eléctricos en los extremos de conexión y para garantizar un rendimiento a largo plazo. Esto se logra en terminaciones de cable compuesto utilizando algunos cauchos de silicona conductores de electricidad o accesorios más modernos y más pequeños, con forma de deflectores hechos de cauchos de silicona con permisividad eléctrica media.

Las siliconas son apreciadas en las terminaciones de cable final debido a su resistencia a la erosión causada por la radiación. Como las siliconas no absorben la luz solar UV visible, no son propensas a agrietarse. Tales fenómenos son típicos en materiales orgánicos y se asocian con la suciedad y humedad, además pueden conducir a una reducción significativa de sus propiedades de aislamiento.

La resistencia de la silicona al llamado “seguimiento” es más alto que con materiales aislantes orgánicos. El seguimiento es la formación de caminos superficiales conductores de la electricidad bajo fugas y vertidos intensos en las superficies eléctricas. En materiales orgánicos, esto conduce a la formación de productos de descomposición basados en carbono que desafortunadamente muestran alta conductividad. Con siliconas, incluso si ha sido mal diseñado o no correctamente montado, la descomposición conduce a sílice no conductora, y las siliconas tendrán el tipo más alto de resistencia eléctrica a la erosión.

3. Aisladores de silicona

Otra característica clave es la hidrofobia, particularmente para aisladores eléctricos o dispositivos instalados entre líneas eléctricas y estructuras de soporte. El agua en un aislador hecho de elastómero de silicona permanece como gotitas y no forma una película continua debido a la baja energía superficial de la superficie de elastómero de silicona. Esto reduce las corrientes superficiales en el aislador. La hidrofobia superficial se mantiene incluso después de las descargas superficiales o la deposición de la contaminación en el aire debido a la presencia de bajo peso molecular, especies de polidimetilsiloxano sin reaccionar en la composición de los elastómeros de silicona. Estas especies pueden migrar a la superficie externa y mantener la energía superficial baja o hidrofobia. Los aisladores hechos de elastómero de silicona, por tanto, necesitan poca limpieza o mantenimiento y funcionan durante un largo período de tiempo.

Cuando se selecciona un fluido dieléctrico, hay una serie de criterios que deben estar supeditados a la aplicación. Una de las ventajas más importantes que un fluido de silicona tiene sobre un fluido como el aceite mineral es su mucha mayor estabilidad térmica, puntos de inflamación y de combustión. Esto es crítico para los fluidos utilizados en los transformadores que se encuentran dentro o cerca de un edificio donde la inflamabilidad es una preocupación importante. Un aceite de transformador de silicona puede ser sometido a temperaturas muy altas, muy por encima del las temperaturas normales en los transformadores, sin crear excesiva presión de vapor, romper o crear subproductos corrosivos.
Las siliconas son químicamente inertes, tienen buena resistencia de oxidación y son compatibles con los materiales aislantes convencionales a temperaturas de funcionamiento de transformador.

Hay dos modos de degradación para el fluido de silicona: la ruptura térmica y la oxidación. whese temperatures the longer polymer chains will slowly begin to degrade in order to form more volatile cyclic silicone material. La oxidación del fluido de silicona se lleva a cabo muy lentamente (en presencia de oxígeno) a temperaturas superiores a 175 ° C (342 ° F). Cuando se oxida, el fluido de silicona se polimeriza aumentando gradualmente en viscosidad hasta que ocurre la gelificación. Este proceso ocurre sin la formación de ácidos objetables o residuos. Además, las propiedades dieléctricas de la molécula de cadena más larga de silicona son similares a las propiedades dieléctricas del fluido fresco de silicona.

Las temperaturas en las cuales ocurre la degradación térmica y oxidativa están muy por encima de las temperaturas llamadas “hot spot” que se encuentran en transformadores que suben a más de 65 °C. En la atmósfera de oxígeno limitado de transformadores herméticos, el fluido de transformador de silicona puede utilizarse en subidas de temperatura que están por encima de las subidas estándar de otros fluidos de transformador.

No se espera que el fluido de transformador de silicona se degrade de manera significativa durante la vida útil de un transformador de 65° C.

Los sistemas de aislamiento que utilizan fluidos de silicona en combinación con materiales de aislamiento sólidos que tienen capacidades de alta temperatura han mostrado capacidades térmicas significativamente mejoradas y una vida más larga del aislamiento (es decir, el sistema de aislamiento compuesto de fluido de silicona combinado con poliéster aromático amida/imida, papel Nomex y materiales de vidrio).

Los fluidos de silicona pura son 100% fluidos polidimetilsiloxanos lineales (CAS # 63148-62-9) con viscosidades medidas @ 25C. No contienen aditivos como los depresores del punto de fluidez o los estabilizadores de calor. Además, no contienen cloro u otros halógenos. Los fluidos de silicona puros con viscosidad > 5cSt son químicamente inertes, no volátiles, térmicamente estables, tienen una resistencia excelente a la oxidación y son compatibles con los materiales de aislamiento convencionales. La compatibilidad material y la estabilidad térmica están estrechamente relacionadas. Se ha probado un gran número de materiales para ver la compatibilidad con el aceite de transformador de silicona. A continuación hay una lista de los materiales que se han probado y que son buenos para el aceite de transformador de silicona STO-50.* *)

Materiales de transformador que son compatibles con el Aceite de Transformador de Silicona:

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*) Silicone in Medium to High Voltage Electrical Applications , E. Gerlach, Dow Corning GmbH, Wiesbaden (Germany),2002
**) www.clearcoproducts.com