Partiell urladdning är en elektrisk urladdning som sker i ett litet område av isolering där den elektriska fältstyrkan överstiger materialets genombrottsstyrka. Det kan förekomma i hålrum i fast isolering, längs ytan av isoleringsmaterial, inuti gasbubblor i flytande isolering.
Orsaker till partiella urladdningar
I enlighet med definitionen som antagits av internationella standarder är en partiell urladdning en elektrisk urladdning som lok alt shuntar isoleringen i en separat sektion av strukturen.
Denna process sker på grund av jonisering av en gas eller flytande dielektrikum och kan inträffa vid gränssnittet mellan två medier och inuti isoleringen. Uppkomsten och utvecklingen beror på typen av dielektrikum och designegenskaperna hos objektets isolering. Partiella urladdningar i isolering är en konsekvens av närvaron av inhomogeniteter i strukturen av dielektrikumet och egenskaperna hos den spänning som verkar på den. Sådana inhomogeniteter kan vara olika föroreningar och föroreningar, gashåligheter, befuktningszoner. Sådana defekter bildas i isoleringsstrukturen, som regel, isom ett resultat av en kränkning av tillverkningsprocessen och under drift av utrustning (under påverkan av mekanisk påverkan, deformation, vibration).
Vad är träd och deras bildande i strukturen av ett isolerande material
I isoleringsmaterialet, från hålrummet som finns i det, bildas en trädliknande struktur - trädbildning. Partiella utsläpp utvecklas i grenar av träd. Under påverkan av ett elektriskt fält och urladdningar ökar trädbildningarna i storlek och kvantitet, vilket ökar graden av nedbrytning av polymermaterialet. Dendriter har ökad konduktivitet och leder till progressiv förstörelse av dielektrikumet.
Eftersom en partiell urladdning i ett gasformigt medium kräver en spänning som är lägre än för någon effekt i en flytande eller fast främmande inneslutning, kan förekomsten av sådana defekter i isoleringen vara den mest sannolika orsaken till början av förstörelse av denna material. Detta beror på det faktum att i en hålighet fylld med gas är den elektriska fältstyrkan högre än i ett fast eller flytande område och den elektriska styrkan hos det gasformiga mediet har ett lägre värde än andra isoleringsfraktioner.
Typer of treeings
Tringar av elektriskt ursprung bildas när de utsätts för växel- och impulsspänning, såväl som vid mycket höga värden. Under drift av utrustningen orsakar dessa värden inte ett omedelbart nedbrytning av isoleringen, men kan provocera fram gasjonisering iinhomogeniteter. Om det inte finns tillräckligt stora hålrum i materialets struktur kan dendriter utvecklas under relativt lång tid.
Närvaron av överdimensionerade bubblor leder till partiella urladdningar när kabeln drivs med märkspänning.
Vattenträd bildas när fukt kommer in i isoleringen till följd av diffusion eller genom mikrosprickor i materialet.
När fukt kondenserar i inneslutningar, bildas dendriter här, varefter deras intensiva bildning och tillväxt börjar på grund av uppkomsten av ytterligare hålrum. Detta leder till en minskning av dielektrikets elektriska styrka och till att kabeln går sönder.
De huvudsakliga orsakerna till isolationsförsämring inkluderar både elektrisk åldring på grund av partiella urladdningar som inträffar i inneslutningar vid överspänning och i nominellt driftläge, och termisk åldring av materialet.
Under påverkan av partiella urladdningar startar processen med förstörelse av isoleringen, storleken på det drabbade området ökar.
Förutsättningarna för uppkomsten av partiella urladdningar beror på formen på det elektromagnetiska fältet hos den isolerande strukturen och de elektriska egenskaperna hos en viss zon av materialet.
Partella urladdningar leder vanligtvis inte till ett genombrott av isoleringen, men de orsakar förändringar i dielektrikumets struktur och med en tillräckligt lång drift av systemet kan de orsaka ett genombrott av isoleringen lager. Deras förekomst indikerar alltid lokal heterogenitet.dielektrisk. Egenskaperna för partiella urladdningar gör det möjligt att bedöma graden av defekt hos den isolerande strukturen ganska väl.
De utgör den största faran när utrustningen drivs med växel- och impulsspänning.
Fysiska fenomen som åtföljer partiella urladdningar i isolering
Isoleringsöverhettning påskyndar processen för dess förstörelse genom att öka antalet punkter där nya defekter uppstår, vilket leder till en ökning av antalet och volymen av dendriter. Detta leder till ökad spänning på fälten i området.
Delvis elektrisk urladdning har en termisk effekt på isoleringen och förstör den även med laddade partiklar och reaktiva produkter som härrör från urladdningen.
Dessutom orsakar partiella urladdningar uppkomsten av pulserande strömmar i kanalerna de skapar. Under ett haveri åtföljs allt detta av elektromagnetisk strålning, stötvågor, ljusblixtar och nedbrytning av isolering på molekylär nivå.
Partella urladdningar är en av huvudorsakerna till skador på högspänningsutrustning. Detta förklaras av det faktum att uppkomsten av partiella urladdningar är det första steget i utvecklingen av de flesta defekter i högspänningsisolering.
Som ett resultat av dessa processer skapas förutsättningar för uppkomsten av isoleringsbrott.
Utladdningsstadier
När en viss spänningströskel överskrids, ställ in för en specifikisoleringsmaterial, partiella urladdningar kan initieras i det, vilket inte leder till omedelbar utbränning av isoleringen, därför kan de vara ganska acceptabla. De fick namnet - initial.
Ytterligare ökning av spänningen, ökning av storleken och antalet inneslutningar, antalet träd i processen med kontinuerlig drift av utrustningen, leder till en kraftig ökning av intensiteten av partiella urladdningar. Deras förekomst minskar kraftigt isoleringens hållbarhet och kan leda till dess nedbrytning. Sådana urladdningar kallas kritiska.
Effekt av urladdningar i strukturen på utrustning
En av de viktigaste designelementen för transformatorer och elektriska maskiner är lindningsisolering. Det utsätts kontinuerligt för sådana destruktiva faktorer som: termiska effekter på grund av det långa flödet av strömmar; vibrationsbelastningar på grund av driften av den magnetiska kretsen (för transformatorer) och drivmekanismen (för elektriska maskiner); konsekvenser av inkopplingsströmmar och kortslutningsströmmar.
Alla dessa faktorer leder till isoleringsskador och partiella urladdningar. För elektriska maskiner är detta den vanligaste orsaken till fel, och för transformatorer kommer fel på grund av skador på lindningsisoleringen på andra plats efter skador på genomföringarna.
Varför du behöver mäta urladdningar
Att mäta de processer som sker när partiella urladdningar sker är nödvändigt för att kunna förhindra isoleringsbrott och minimera demintensitet i isoleringsmaterial.
I samband med användning av XLPE-isolering vid konstruktion av kraftkablar, kraftutrustning, högspänningstransformatorer, luftledningar, är det nödvändigt att ständigt övervaka partiella urladdningar som påverkar säkerheten för deras drift.
Förebyggande av isoleringsbrott och testmetoder
Det är nödvändigt att utföra kontroller av isoleringsmaterialets tillstånd under drift för att upptäcka utvecklande skador och förhindra oavsiktliga fel på grund av partiella urladdningar på utrustningen.
För att kontrollera graden av defekt hos högspänningsutrustningsisolering finns det:
- Tester med ökad spänning, motsvarande i storleksordningen dess möjliga ökning under drift. Detta är nödvändigt för att fastställa värdena för isoleringens dielektriska styrka under kortvariga spänningsökningar.
- Icke-förstörande testmetoder för att bestämma livslängden för dess drift.
Detta gör det möjligt att utföra tillförlitlig diagnostik på driftutrustning, utan avveckling av utrustning, och därmed eliminera ekonomiska förluster.
Befintliga metoder för att diagnostisera partiella urladdningar gör det möjligt att upptäcka en defekt i ett tidigt skede av dess utveckling och därigenom förhindra kostsamma reparationer eller utbyte av trasig utrustning.
Vissa metoder låter dig lokalisera det defekta området, och endast skadade områden kommer att reparerasisolering.
När man testar utrustning med hög spänning, försämras isoleringskvaliteten till följd av exponering för spänningar som är flera gånger högre än arbetsvärdena.
Diagnostiska metoder för att detektera partiell urladdning tillåter den mest exakta bedömningen av graden av kvarvarande prestanda hos utrustningen utan att ha en destruktiv effekt på dess isolering. Diagnostik av partiella urladdningar under drift försvåras av det faktum att det vanligtvis finns annan utrustning runt föremålet som kontrolleras, vilket är en störningskälla. Dessa signaler kanske inte skiljer sig i parametrar från signalerna för det önskade objektet, eftersom de också kan vara partiella urladdningar.
För att separera interferenssignalerna och den uppmätta partiella urladdningen måste du därför först mäta störsignalerna med spänningen avstängd på objektet som testas och sedan mäta det i driftläge.
I detta fall kommer summan av de partiella urladdningssignalerna och bakgrunden att registreras.
Skillnaden mellan dessa mätningar visar värdet på PD-signalen.
De erhållna egenskaperna gör det möjligt för oss att utvärdera arten av defekter och själva urladdningen.
Den partiella urladdningsmetoden skadar inte isoleringen och används ofta eftersom testprocessen inte använder högspänning för att negativt påverka isoleringen.
Elektrisk urladdningsmetod
Metoden kräver mätinstrumentkontakt med isolering.
Det låter dig definiera ett stort antal partiella urladdningsegenskaper.
Detta är det mest exakta av allamätmetoder för partiell urladdning.
Akustisk registreringsmetod
Denna metod är baserad på användningen av mikrofoner som tar upp ljudsignaler från liveutrustning.
Sensorer är installerade i komplexa ställverk och annan elektrisk kraftutrustning och fungerar på distans.
Nackdel: partiella urladdningar av liten storlek registreras inte.
Elektromagnetisk eller fjärrmetod
Detektering av partiella urladdningar med mikrovågsmetoden är en enkel och effektiv process. För detta används en riktad antennenhet.
Nackdelen med denna metod är omöjligheten att mäta storleken på utsläppen.
Specifika urladdningar i transformatorer
Kraftfulla krafttransformatorer är en del av kraftsystemen, och högspänningsutrustning är installerad nära dem, där partiella urladdningar kan förekomma. Signalerna från dem skickas till den styrda transformatorn på olika sätt.
Om transformatorn är ansluten till luftledningar som utsätts för blixtnedslag, kommer signalerna från dem att registreras vid mätning av egenskaperna för partiell urladdning i transformatorns isolering.
När en transformator är placerad i en öppen transformatorstation inträffar periodvis koronaurladdningar på dess externa strömförande delar, beroende på temperatur, luftfuktighet och andra faktorer.
Förändring i belastning och närvaron av enheter i transformatorer som reglerar deras parametrar under drift, till exempel enheter somreglering av drift under belastning, leder till en förändring av egenskaperna hos partiella urladdningar, som kan minska eller öka.
Alla dessa faktorer leder till att många mätningar på transformatorer kan visa en förvrängd bild av isoleringens tillstånd.
Avläsningarna från transformatorn som testas kommer att överlagras av bruspulser från närliggande utrustning.
I sådana fall är det nödvändigt att använda en korrekt vald mätteknik för att utesluta påverkan av interferens på mottagna data om partiella urladdningar i transformatorer.
