Delvis afladning er en elektrisk udladning, der forekommer i et lille isoleringsområde, hvor den elektriske feltstyrke overstiger materialets nedbrydningsstyrke. Det kan forekomme i hulrum i fast isolering, langs overfladen af isoleringsmateriale, inde i gasbobler i flydende isolering.
Årsager til delvis udledning
I henhold til definitionen vedtaget af internationale standarder er en delvis udladning en elektrisk udladning, der lok alt shunter isoleringen i en separat sektion af strukturen.
Denne proces opstår på grund af ionisering af et gas- eller flydende dielektrikum og kan forekomme ved grænsefladen mellem to medier og inde i isoleringen. Fremkomsten og udviklingen afhænger af typen af dielektrikum og designegenskaberne for isoleringen af objektet. Partielle udladninger i isolering er en konsekvens af tilstedeværelsen af inhomogeniteter i strukturen af dielektrikumet og karakteristikaene af den spænding, der virker på den. Sådanne inhomogeniteter kan være forskellige urenheder og urenheder, gashulrum, befugtningszoner. Sådanne defekter er dannet i isoleringsstrukturen, som regel isom et resultat af en krænkelse af fremstillingsprocessen og under driften af udstyret (under påvirkning af mekaniske påvirkninger, deformation, vibrationer).
Hvad er træer og deres dannelse i strukturen af et isolerende materiale
I isoleringsmaterialet, fra hulrummet, der er til stede i det, dannes en trælignende struktur - trædannelse. Delvis udledning udvikles i grene af træer. Under påvirkning af et elektrisk felt og udladninger øges trædannelser i størrelse og mængde, hvorved graden af nedbrydning af polymermaterialet øges. Dendritter har øget ledningsevne og fører til progressiv ødelæggelse af dielektrikumet.
Da en delvis udladning i et gasformigt medium kræver en spænding, der er lavere end for nogen virkning i en væske eller fast fremmed indeslutning, kan tilstedeværelsen af sådanne defekter i isoleringen være den mest sandsynlige årsag til, at denne ødelæggelse begynder. materiale. Dette skyldes, at i et hulrum fyldt med gas er den elektriske feltstyrke højere end i et fast eller flydende område, og den elektriske styrke af det gasformige medium har en lavere værdi end andre isoleringsfraktioner.
Typer af træer
Tringe af elektrisk oprindelse dannes, når de udsættes for veksel- og impulsspænding, såvel som ved meget høje værdier. Under drift af udstyret forårsager disse værdier ikke en øjeblikkelig nedbrydning af isoleringen, men kan fremkalde gasionisering iinhomogeniteter. Hvis der ikke er tilstrækkeligt store hulrum i materialets struktur, kan dendritter udvikles i relativt lang tid.
Tilstedeværelsen af overdimensionerede bobler fører til delvise udladninger, når kablet drives ved nominel spænding.
Vandtræer dannes, når der kommer fugt ind i isoleringen som følge af diffusion eller gennem mikrorevner i materialet.
Når fugt kondenserer i indeslutninger, dannes dendritter her, hvorefter deres intensive dannelse og vækst begynder på grund af forekomsten af yderligere hulrum. Dette fører til et fald i dielektrikumets elektriske styrke og til nedbrydning af kablet.
De vigtigste årsager til isolationsforringelse omfatter både elektrisk ældning på grund af delvise udladninger, der forekommer i indeslutninger ved overspænding og i den nominelle driftstilstand, og termisk ældning af materialet.
Under påvirkning af delvise udledninger starter processen med ødelæggelse af isolering, størrelsen af det berørte område øges.
Betingelserne for forekomsten af partielle udladninger afhænger af formen af det elektromagnetiske felt af den isolerende struktur og de elektriske egenskaber af en bestemt zone af materialet.
Delvise udladninger fører norm alt ikke til et gennembrud af isoleringen, men de forårsager ændringer i dielektrikumets struktur, og med en tilstrækkelig lang drift af systemet kan de forårsage et gennembrud af isoleringen lag. Deres forekomst indikerer altid lokal heterogenitet.dielektrisk. Karakteristikaene ved delvise udledninger gør det muligt at bedømme graden af defekt i den isolerende struktur ganske godt.
De udgør den største fare, når udstyr betjenes på veksel- og impulsspænding.
Fysiske fænomener, der ledsager delvise udledninger i isolering
Isoleringsoverophedning fremskynder processen med dets ødelæggelse ved at øge antallet af punkter, hvor nye defekter opstår, hvilket fører til en stigning i antallet og volumen af dendritter. Dette fører til øget spænding i markerne i området.
Delvis elektrisk udladning har en termisk effekt på isoleringen og ødelægger den også med ladede partikler og reaktive produkter som følge af udledningen.
Desuden forårsager delvise udladninger fremkomsten af pulserende strømme i de kanaler, de skaber. Under et nedbrud er alt dette ledsaget af elektromagnetisk stråling, stødbølger, lysglimt og nedbrydning af isolering på molekylært niveau.
Delvis afladning er blandt hovedårsagerne til beskadigelse af højspændingsudstyr. Dette forklares ved, at udseendet af delvise udladninger er det indledende trin i udviklingen af de fleste defekter i højspændingsisolering.
Som et resultat af disse processer skabes betingelser for forekomsten af isolationsnedbrud.
Udledningsstadier
Når en bestemt spændingstærskel overskrides, indstilles til en specifikisoleringsmateriale, kan der initieres delvise udledninger i det, som ikke fører til øjeblikkelig udbrænding af isoleringen, derfor kan de være ret acceptable. De fik navnet - initial.
Yderligere stigning i spænding, stigning i størrelsen og antallet af indeslutninger, antallet af træer i processen med kontinuerlig drift af udstyret, fører til en kraftig stigning i intensiteten af delvise udladninger. Deres forekomst reducerer kraftigt isoleringens holdbarhed og kan føre til dens nedbrydning. Sådanne udledninger kaldes kritiske.
Effekt af udledninger i strukturen på udstyr
Et af de vigtigste designelementer i transformere og elektriske maskiner er viklingsisolering. Det er konstant udsat for sådanne ødelæggende faktorer som: termiske effekter på grund af den lange strømning; vibrationsbelastninger på grund af driften af det magnetiske kredsløb (til transformere) og drivmekanismen (til elektriske maskiner); konsekvenser af startstrømme og kortslutningsstrømme.
Alle disse faktorer fører til isoleringsskader og delvise udledninger. For elektriske maskiner er dette den mest almindelige årsag til fejl, og for transformere er fejl på grund af beskadigelse af viklingsisoleringen på andenpladsen efter skader på bøsningerne.
Hvorfor skal du måle udledninger
Måling af de processer, der opstår, når der opstår delvise udledninger, er nødvendigt for at kunne forhindre isoleringsnedbrud og minimere demintensitet i isoleringsmaterialer.
I forbindelse med brugen af XLPE-isolering ved konstruktion af strømkabler, strømudstyr, højspændingstransformatorer, luftledninger, er det nødvendigt konstant at overvåge delvise udladninger, der påvirker sikkerheden ved deres drift.
Forebyggelse af isolationsnedbrud og testmetoder
Det er nødvendigt at udføre kontrol af isoleringsmaterialets tilstand under drift for at opdage udviklende skader og forhindre utilsigtede fejl på grund af delvise udledninger på udstyr.
For at kontrollere graden af defekt i højspændingsudstyrsisolering er der:
- Tester med øget spænding, svarende til dens mulige stigning under drift. Dette er nødvendigt for at fastslå værdierne for isoleringens dielektriske styrke under kortvarige spændingsstigninger.
- Ikke-destruktive testmetoder til at bestemme levetiden for dets drift.
Dette gør det muligt at udføre pålidelig diagnostik på driftsudstyr uden nedlukning af udstyr og dermed eliminering af økonomiske tab.
Eksisterende metoder til diagnosticering af delvise udledninger gør det muligt at opdage en defekt på et tidligt stadium af dens udvikling og derved forhindre dyre reparationer eller udskiftning af defekt udstyr.
Nogle metoder giver dig mulighed for at lokalisere det defekte område, og kun beskadigede områder vil blive repareretisolering.
Når der testes udstyr med høj spænding, forringes isolationskvaliteten som følge af eksponering for spændinger flere gange højere end arbejdsværdierne.
Diagnostiske metoder til at detektere delvis udledning muliggør den mest nøjagtige vurdering af graden af resterende ydeevne af udstyret uden at have en ødelæggende effekt på dets isolering. Diagnostik af delvise udladninger under drift er hæmmet af det faktum, at der norm alt er andet udstyr omkring det objekt, der kontrolleres, hvilket er en kilde til interferens. Disse signaler adskiller sig muligvis ikke i parametre fra signalerne fra det ønskede objekt, da de også kan være delvise udladninger.
For at adskille interferenssignalerne og den målte partielle afladning skal du derfor først måle interferenssignalerne med spændingen slukket på objektet under test, og derefter måle det i driftstilstand.
I dette tilfælde vil summen af partielle afladningssignaler og baggrund blive registreret.
Forskellen mellem disse målinger vil vise værdien af PD-signalet.
De opnåede egenskaber giver os mulighed for at vurdere arten af defekter og selve udledningen.
Den delvise afladningsmetode skader ikke isoleringen og er meget udbredt, fordi testprocessen ikke bruger højspænding til at påvirke isoleringen negativt.
Elektrisk afladningsmetode
Metode kræver, at måleinstrumentet er i kontakt med isolering.
Det giver dig mulighed for at definere et stort antal partielle udledningskarakteristika.
Dette er det mest nøjagtige af allemålemetoder for delvis udledning.
Akustisk registreringsmetode
Denne metode er baseret på brugen af mikrofoner, der opfanger lydsignaler fra live-udstyr.
Sensorer er installeret i komplekse koblingsanlæg og andet elektrisk strømudstyr og fungerer eksternt.
Ulempe: delvise udledninger af lille størrelse registreres ikke.
Elektromagnetisk eller ekstern metode
Detektion af delvise udledninger ved hjælp af mikrobølgemetoden er en enkel og effektiv proces. Til dette bruges en retningsbestemt antenneanordning.
Ulempen ved denne metode er umuligheden af at måle udledningernes størrelse.
Specifikke udladninger i transformere
Kraftfulde krafttransformatorer er en del af strømsystemerne, og der er installeret højspændingsudstyr i nærheden af dem, hvor der kan forekomme delvise udladninger. Signalerne fra dem sendes til den kontrollerede transformer på forskellige måder.
Hvis transformeren er forbundet til luftledninger, der er udsat for lynnedslag, vil signalerne fra dem blive registreret ved måling af karakteristika for delvis udladning i transformatorisoleringen.
Når en transformer er placeret i en åben transformerstation, forekommer der periodisk koronaudladninger på dens eksterne strømførende dele, afhængigt af temperatur, fugtighed og andre faktorer.
Ændring i belastning og tilstedeværelsen af enheder i transformere, der regulerer deres parametre under drift, for eksempel enheder, derregulering af drift under belastning, fører til en ændring i karakteristika for partielle udledninger, som kan falde eller øges.
Alle disse faktorer fører til, at mange målinger på transformere kan vise et forvrænget billede af isoleringens tilstand.
Aflæsningerne taget fra transformeren under test vil blive overlejret af støjimpulser fra udstyr i nærheden.
I sådanne tilfælde er det nødvendigt at bruge en korrekt valgt måleteknik for at udelukke påvirkning af interferens på de modtagne data om delvise udladninger i transformere.
