Gedeeltelike ontlading is 'n elektriese ontlading wat plaasvind in 'n klein area van isolasie waar die elektriese veldsterkte die afbreeksterkte van die materiaal oorskry. Dit kan voorkom in leemtes binne soliede isolasie, langs die oppervlak van isolerende materiaal, binne gasborrels in vloeibare isolasie.
Oorsake van gedeeltelike ontladings
Volgens die definisie wat deur internasionale standaarde aanvaar word, is 'n gedeeltelike ontlading 'n elektriese ontlading wat plaaslik die isolasie in 'n aparte gedeelte van die struktuur shunt.
Hierdie proses vind plaas as gevolg van die ionisasie van 'n gas- of vloeibare diëlektrikum en kan by die koppelvlak tussen twee media en binne die isolasie plaasvind. Die opkoms en ontwikkeling hang af van die tipe diëlektrikum en die ontwerpkenmerke van die isolasie van die voorwerp. Gedeeltelike ontladings in isolasie is 'n gevolg van die teenwoordigheid van inhomogeniteite in die struktuur van die diëlektrikum en die eienskappe van die spanning wat daarop inwerk. Sulke inhomogeniteite kan verskillende onsuiwerhede en onsuiwerhede, gasholtes, bevochtigingsones wees. Sulke defekte word gevorm in die isolasiestruktuur, as 'n reël, inas gevolg van 'n skending van die vervaardigingsproses en tydens die werking van toerusting (onder die invloed van meganiese invloede, vervorming, vibrasie).
Wat is bome en hul vorming in die struktuur van 'n isolerende materiaal
In die isolasiemateriaal, uit die holte wat daarin teenwoordig is, word 'n boomagtige struktuur gevorm - boomvorming. Gedeeltelike afskeidings ontwikkel in takke van bome. Onder die invloed van 'n elektriese veld en ontladings neem boominge toe in grootte en hoeveelheid, waardeur die mate van degradasie van die polimeermateriaal verhoog word. Dendriete het verhoogde geleidingsvermoë en lei tot progressiewe vernietiging van die diëlektrikum.
Aangesien 'n gedeeltelike ontlading in 'n gasvormige medium 'n spanning laer vereis as vir enige effek in 'n vloeistof of vaste vreemde insluiting, kan die teenwoordigheid van sulke defekte in die isolasie die mees waarskynlike oorsaak wees van die aanvang van vernietiging van hierdie materiaal. Dit is te wyte aan die feit dat in 'n holte gevul met gas, die elektriese veldsterkte hoër is as in 'n vaste of vloeibare area en die elektriese sterkte van die gasvormige medium het 'n laer waarde as ander isolasiefraksies.
Tipe booming
Tringe van elektriese oorsprong word gevorm wanneer dit aan wissel- en impulsspanning blootgestel word, sowel as teen baie hoë waardes. Tydens die werking van die toerusting veroorsaak hierdie waardes nie 'n onmiddellike afbreek van die isolasie nie, maar kan gasionisasie veroorsaak ininhomogeniteite. As daar nie voldoende groot holtes in die struktuur van die materiaal is nie, kan dendriete vir 'n relatief lang tyd ontwikkel.
Die teenwoordigheid van te groot borrels lei tot gedeeltelike ontladings wanneer die kabel teen nominale spanning bedryf word.
Waterbome word gevorm wanneer vog binne-in die isolasie kom as gevolg van diffusie of deur mikrokrake in die materiaal.
Wanneer vog in insluitsels kondenseer, word dendriete hier gevorm, waarna hul intensiewe vorming en groei begin as gevolg van die verskyning van bykomende leemtes. Dit lei tot 'n afname in die elektriese sterkte van die diëlektrikum en tot die afbreek van die kabel.
Die hoofoorsake van isolasie-agteruitgang sluit in beide elektriese veroudering as gevolg van gedeeltelike ontladings wat in insluitings by oorspanning en in die gegradeerde bedryfsmodus voorkom, en termiese veroudering van die materiaal.
Onder die invloed van gedeeltelike ontladings begin die proses van isolasievernietiging, die grootte van die geaffekteerde area neem toe.
Die toestande vir die voorkoms van gedeeltelike ontladings hang af van die vorm van die elektromagnetiese veld van die isolerende struktuur en die elektriese eienskappe van 'n spesifieke sone van die materiaal.
Gedeeltelike ontladings lei gewoonlik nie tot 'n deurbreek van die isolasie nie, maar dit veroorsaak veranderinge in die struktuur van die diëlektrikum, en met 'n voldoende lang werking van die stelsel, kan dit 'n deurbreek van die isolasie veroorsaak laag. Hulle voorkoms dui altyd op plaaslike heterogeniteit.diëlektriese. Die kenmerke van gedeeltelike ontladings maak dit moontlik om die graad van gebrekkigheid van die isolerende struktuur redelik goed te beoordeel.
Hulle hou die grootste gevaar in wanneer toerusting op wissel- en impulsspanning aangedryf word.
Fisiese verskynsels wat gepaard gaan met gedeeltelike ontladings in isolasie
Oorverhitting van isolasie versnel die vernietigingsproses deur die aantal punte te verhoog waar nuwe defekte voorkom, wat lei tot 'n toename in die aantal en volume dendriete. Dit lei tot verhoogde spanning in die velde van die area.
Gedeeltelike elektriese ontlading het 'n termiese effek op die isolasie, en vernietig dit ook met gelaaide deeltjies en reaktiewe produkte wat uit die ontlading ontstaan.
Daarbenewens veroorsaak gedeeltelike ontladings die voorkoms van gepulseerde strome in die kanale wat hulle skep. Tydens 'n ineenstorting gaan dit alles gepaard met elektromagnetiese straling, skokgolwe, ligflitse en die afbreek van isolasie op molekulêre vlak.
Gedeeltelike ontladings is van die hoofoorsake van skade aan hoogspanningtoerusting. Dit word verklaar deur die feit dat die voorkoms van gedeeltelike ontladings die aanvanklike stadium is in die ontwikkeling van die meeste defekte in hoëspanning-isolasie.
As gevolg van hierdie prosesse word toestande geskep vir die voorkoms van isolasie-afbreek.
Ontladingstadiums
Wanneer 'n sekere spanningsdrempel oorskry word, stel vir 'n spesifiekeisolasiemateriaal, gedeeltelike ontladings kan daarin geïnisieer word, wat nie tot onmiddellike uitbranding van die isolasie lei nie, daarom kan dit redelik aanvaarbaar wees. Hulle het die naam gekry – voorletter.
Verdere toename in spanning, toename in die grootte en aantal insluitings, die aantal bome in die proses van voortdurende werking van die toerusting, lei tot 'n skerp toename in die intensiteit van gedeeltelike ontladings. Die voorkoms daarvan verminder die raklewe van die isolasie skerp en kan tot die afbreek daarvan lei. Sulke ontladings word kritiek genoem.
Effek van ontladings in die struktuur op toerusting
Een van die hoofontwerpelemente van transformators en elektriese masjiene is wikkelisolasie. Dit word voortdurend blootgestel aan sulke vernietigende faktore soos: termiese effekte as gevolg van die lang vloei van strome; vibrasieladings as gevolg van die werking van die magnetiese stroombaan (vir transformators) en die aandryfmeganisme (vir elektriese masjiene); gevolge van instroomstrome en kortsluitstrome.
Al hierdie faktore lei tot isolasieskade en gedeeltelike ontladings. Vir elektriese masjiene is dit die mees algemene oorsaak van mislukking, en vir transformators is mislukking as gevolg van skade aan die wikkelingsisolasie in die tweede plek ná skade aan die busse.
Waarom jy ontladings moet meet
Die meting van die prosesse wat plaasvind wanneer gedeeltelike ontladings plaasvind, is nodig om isolasie-afbreek te voorkom en dit tot die minimum te beperkintensiteit in isolerende materiale.
In verband met die gebruik van XLPE-isolasie in die konstruksie van kragkabels, kragtoerusting, hoogspanningtransformators, oorhoofse kraglyne, is dit nodig om voortdurend gedeeltelike ontladings te monitor wat die veiligheid van hul werking beïnvloed.
Voorkoming van isolasie-afbreek en toetsmetodes
Dit is nodig om die toestand van die isolasiemateriaal tydens werking te kontroleer om ontwikkelende skade op te spoor en toevallige mislukkings as gevolg van gedeeltelike ontladings op toerusting te voorkom.
Om die graad van gebrekkigheid van hoëspanningtoerusting-isolasie te beheer, is daar:
- Toetse met verhoogde spanning, gelykstaande in grootte aan die moontlike toename daarvan tydens werking. Dit is nodig om die waardes van die diëlektriese sterkte van die isolasie tydens korttermyn spanningsverhogings vas te stel.
- Nie-vernietigende toetsmetodes om die lewensduur van die werking daarvan te bepaal.
Dit maak dit moontlik om betroubare diagnostiek op bedryfstoerusting uit te voer, sonder om toerusting te ontmantel, en dus die uitskakeling van ekonomiese verliese.
Bestaande metodes vir die diagnose van gedeeltelike ontladings maak dit moontlik om 'n defek in 'n vroeë stadium van die ontwikkeling daarvan op te spoor en sodoende duur herstelwerk of vervanging van mislukte toerusting te voorkom.
Sommige metodes laat jou toe om die defekte area te lokaliseer, en slegs beskadigde areas sal onderhewig wees aan herstelisolasie.
Wanneer toerusting met hoë spanning getoets word, verswak isolasiekwaliteit as gevolg van blootstelling aan spannings verskeie kere hoër as die werkwaardes.
Diagnostiese metodes vir die opsporing van gedeeltelike ontlading laat die mees akkurate beoordeling van die graad van oorblywende werkverrigting van die toerusting toe sonder om 'n vernietigende uitwerking op die isolasie daarvan te hê. Diagnostiek van gedeeltelike ontladings tydens operasie word belemmer deur die feit dat daar gewoonlik ander toerusting rondom die voorwerp is wat nagegaan word, wat 'n bron van inmenging is. Hierdie seine mag nie in parameters verskil van die seine van die gewenste voorwerp nie, aangesien dit ook gedeeltelike ontladings kan wees.
Daarom, om die steurseine en die gemete gedeeltelike ontlading te skei, moet jy eers die steurseine meet met die spanning afgeskakel op die voorwerp wat getoets word, en dit dan in die bedryfsmodus meet.
In hierdie geval sal die som van die gedeeltelike ontladingseine en agtergrond aangeteken word.
Die verskil tussen hierdie metings sal die waarde van die PD-sein wys.
Die verkrygde eienskappe stel ons in staat om die aard van defekte en die ontlading self te evalueer.
Die gedeeltelike ontladingsmetode benadeel nie die isolasie nie en word wyd gebruik omdat die toetsproses nie hoë spanning gebruik om die isolasie nadelig te beïnvloed nie.
Elektriese ontladingsmetode
Metode vereis meetinstrumentkontak met isolasie.
Dit laat jou toe om 'n groot aantal gedeeltelike ontladingskenmerke te definieer.
Dit is die akkuraatste van almalgedeeltelike ontlading meetmetodes.
Akoestiese registrasiemetode
Hierdie metode is gebaseer op die gebruik van mikrofone wat klankseine van regstreekse toerusting opvang.
Sensors word in komplekse skakelratte en ander elektriese kragtoerusting geïnstalleer en werk op afstand.
Nadeel: gedeeltelike ontladings van klein grootte word nie aangeteken nie.
Elektromagnetiese of afgeleë metode
Opsporing van gedeeltelike ontladings met behulp van die mikrogolfmetode is 'n eenvoudige en effektiewe proses. Hiervoor word 'n rigting-antenna-toestel gebruik.
Die nadeel van hierdie metode is die onmoontlikheid om die grootte van die ontladings te meet.
Spesifieke ontladings in transformators
Kragtige kragtransformators is deel van die kragstelsels, en hoogspanningtoerusting is naby hulle geïnstalleer, waarin gedeeltelike ontladings kan voorkom. Die seine van hulle word op verskeie maniere na die beheerde transformator gestuur.
As die transformator gekoppel is aan oorhoofse kraglyne wat aan weerlig onderworpe is, sal die seine daarvan aangeteken word wanneer die kenmerke van gedeeltelike ontlading in die transformator-isolasie gemeet word.
Wanneer 'n transformator in 'n oop substasie geleë is, vind korona-ontladings periodiek op sy eksterne stroomdraende dele plaas, afhangende van temperatuur, humiditeit en ander faktore.
Verandering in las en die teenwoordigheid van toestelle in transformators wat hul parameters reguleer tydens werking, byvoorbeeld toestelle watregulering van werking onder las, lei tot 'n verandering in die kenmerke van gedeeltelike ontladings, wat kan verminder of toeneem.
Al hierdie faktore lei daartoe dat baie metings op transformators 'n verwronge prentjie van die toestand van die isolasie kan toon.
Die lesings wat geneem word van die transformator wat getoets word, sal deur geraaspulse van nabygeleë toerusting gesuperponeer word.
In sulke gevalle is dit nodig om 'n behoorlik geselekteerde meettegniek te gebruik om die invloed van interferensie op die ontvangde data op gedeeltelike ontladings in transformators uit te sluit.
