Es sabido que una falla al aire ocurre cuando un campo eléctrico excede una fuerza crítica de 2,4 kV/mm. Este valor parece ser bastante alto, ya que necesitaría un reconec-tador de 125 kV BIL para proporcionar la fuerza dieléctrica necesaria con una separación de tan sólo 52 mm. Sin embargo, para diseños reales debemos considerar la distribución dispareja de un campo eléctrico. Por ejemplo: si se separan dos bolitas con un diámetro de 10 mm en 100 mm, el factor de aumento será 5,4 como se muestra en la figura 1.

Figura 1. Distribución del campo eléctrico entre dos bolitas. La fuerza eléctrica se presenta en valores relativos (equivale al factor de aumento).

En diseños reales este factor es aún más grande. Al multiplicar la separación de contacto mínima por el factor de aumento llegamos hasta la separación requerida de 200-300 mm que hace difícil el diseño del tanque cerrado con aislamiento de aire. Para mejorar este sistema de aislación, supongamos que se coloca un pedazo de papel entre las bolitas. La fuerza dieléctrica del papel mismo es muy pequeña (generalmente <1kV) y virtualmente no ejerce ningún efecto en la distribución del campo eléctrico porque es demasiado delgada comparada con la distancia entre las bolitas. Sin embargo, en realidad la fuerza dieléctrica crece sustancialmente, muchas veces comparada con la fuerza dieléctrica del papel.

Llamemos a esto "efecto de aislación combinada" y tratemos de comprender su fundamento. Supongamos que el potencial comienza desde el electrodo superior. Aparece un canal de descarga y se dirige hacia el electrodo opuesto (inferior). La parte delantera de este canal transporta el potencial del electrodo superior, reduciendo, por lo tanto, el espacio dieléctrico durante su movimiento. El sistema de aislación queda sometido al feedback positivo (cuanto más lejos se propague la descarga, menor será el espacio dieléctrico) y, por consiguiente, más alto será el campo eléctrico.

Sin embargo, esta descarga tiene un punto débil, ya que necesita integrar dentro de sí misma nuevas moléculas de aire para propagarse. Estas moléculas se calientan con las altas temperaturas que existen en la parte delantera de la descarga y se ionizan, creando así la carga necesaria para la propagación de la descarga. Cuando la descarga se aproxima a la barrera no encuentra nuevas moléculas para ionizar y decae.

Si el campo eléctrico en la barrera excede el valor crítico, lo atraviesa y la descarga perfora la aislación.

El voltaje aplicado a la barrera durante este proceso es mucho más bajo que el voltaje total de ruptura. Este hecho explica el efecto de la aislación combinada. Es interesante notar que en cualquier sistema que utilice este efecto, el material de barrera está sometido permanentemente a muy bajos esfuerzos eléctricos.

Esto como consecuencia de la alta permisividad de la barrera que empuja al campo eléctrico hacia el exterior. La aislación combinada es, por lo tanto, perfectamente confiable, debido a que no está sujeta a envejecimiento. Para tener una idea de la aislación aplicada a un re-conectador, imagínese una barrera dieléctrica entre todas las partes vivas y el tanque cerrado, extendida y de forma tal que evite el "flashover" (ver figura 2).

Figura 2.

Esta barrera de aislación es confeccionada mediante dos tecnologías claves: polímeros producidos mediante el moldeo por inyección y goma silicona producida por medio de presión en caliente. Los polímeros contribuyen al soporte mecánico de la estructura, mientras que la goma silicona se usa para las uniones y aislación externa. Ambas tecnologías impiden la creación de imperfecciones porosas puesto que en ambos casos se emplea alta presión.

Los aspectos positivos de ambos sistemas se han combinado para ofrecer la flexibilidad que proporciona el interruptor aislado con SF6 y las ventajas relacionadas con el medio ambiente que ofrece el interruptor sólidamente aislado, eliminando los inconvenientes propios de ambos métodos de aislación y, facilitando, por ejemplo, la instalación de sensores de voltaje en los seis bushings.