A részleges kisülés olyan elektromos kisülés, amely a szigetelés kis területén lép fel, ahol az elektromos térerősség meghaladja az anyag áttörési szilárdságát. Előfordulhat a szilárd szigetelésen belüli üregekben, a szigetelőanyag felülete mentén, a folyékony szigetelésben lévő gázbuborékok belsejében.
Részleges kisülések okai
A nemzetközi szabványok által elfogadott definíció szerint a részleges kisülés olyan elektromos kisülés, amely helyileg söntöli a szigetelést a szerkezet külön szakaszában.
Ez a folyamat egy gáz vagy folyékony dielektrikum ionizációja miatt következik be, és előfordulhat két közeg határfelületén és a szigetelés belsejében. A megjelenés és a fejlődés a dielektrikum típusától és az objektum szigetelésének tervezési jellemzőitől függ. A részleges kisülések a szigetelésben a dielektrikum szerkezetének inhomogenitásainak és a rá ható feszültség jellemzőinek a következményei. Ilyen inhomogenitások lehetnek különféle szennyeződések és szennyeződések, gázüregek, párásító zónák. Az ilyen hibák általában a szigetelőszerkezetben keletkezneka gyártási folyamat megsértése és a berendezés működése során (mechanikai hatások, deformáció, vibráció hatására).
Mi a fák és kialakulásuk a szigetelőanyag szerkezetében
A szigetelőanyagban a benne lévő üregből faszerű szerkezet alakul ki - fásulás. Részleges kisülések a fák ágaiban alakulnak ki. Az elektromos tér és a kisülések hatására a fásodások mérete és mennyisége megnövekszik, ezáltal a polimer anyag degradációja fokozódik. A dendritek vezetőképessége megnövekedett, és a dielektrikum fokozatos pusztulásához vezet.
Mivel a gáznemű közegben történő részleges kisüléshez kisebb feszültségre van szükség, mint a folyékony vagy szilárd idegen zárvány bármely hatásához, a szigetelés ilyen hibáinak megléte lehet a legvalószínűbb oka a szigetelés tönkremenetelének. anyag. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy egy gázzal töltött üregben az elektromos térerősség nagyobb, mint a szilárd vagy folyékony területen, és a gáznemű közeg elektromos szilárdsága kisebb, mint a többi szigetelési frakcióé.
Faképzés típusai
Váltó- és impulzusfeszültségnek kitéve, valamint nagyon magas értékeknél elektromos eredetű láncok keletkeznek. A berendezés működése során ezek az értékek nem okozzák a szigetelés azonnali meghibásodását, de gázionizációt válthatnak kiinhomogenitások. Ha nincsenek kellően nagy üregek az anyag szerkezetében, akkor a dendritek viszonylag hosszú ideig fejlődhetnek.
A túlméretezett buborékok jelenléte részleges kisülésekhez vezet, ha a kábelt névleges feszültségen üzemeltetik.
A vízfák akkor jönnek létre, amikor diffúzió vagy az anyagban lévő mikrorepedések következtében nedvesség kerül a szigetelésbe.
Amikor a nedvesség zárványokat kondenzál, itt dendritek képződnek, ami után intenzív képződésük és növekedésük indul meg a további üregek megjelenése miatt. Ez a dielektrikum elektromos szilárdságának csökkenéséhez és a kábel tönkremeneteléhez vezet.
A szigetelés romlásának fő okai közé tartozik az elektromos öregedés a zárványokban túlfeszültségen és névleges üzemmódban fellépő részleges kisülések miatt, valamint az anyag termikus öregedése.
Részleges kisülések hatására beindul a szigetelés tönkremenetele, az érintett terület mérete megnő.
A részleges kisülések előfordulásának feltételei a szigetelő szerkezet elektromágneses terének alakjától és az anyag adott zónájának elektromos tulajdonságaitól függenek.
A részleges kisülések általában nem vezetnek a szigetelés átmenő tönkremeneteléhez, viszont a dielektrikum szerkezetében változásokat okoznak, és a rendszer kellően hosszú működése esetén a szigetelés áttörését okozhatják. réteg. Előfordulásuk mindig lokális heterogenitást jelez.dielektrikum. A részleges kisülések jellemzői lehetővé teszik a szigetelő szerkezet hibásságának mértékét meglehetősen jól megítélni.
Ezek jelentik a legnagyobb veszélyt, ha a berendezéseket váltakozó és impulzusfeszültséggel üzemeltetik.
A szigetelés részleges kisüléseit kísérő fizikai jelenségek
A szigetelés túlmelegedése felgyorsítja tönkremenetelének folyamatát azáltal, hogy megnöveli azon pontok számát, ahol új hibák jelennek meg, ami a dendritek számának és térfogatának növekedéséhez vezet. Ez fokozott feszültséghez vezet a terület mezőin.
A részleges elektromos kisülés termikus hatással van a szigetelésre, valamint feltöltött részecskékkel és a kisülésből származó reaktív termékekkel tönkreteszi azt.
Ezenkívül a részleges kisülések impulzusáramok megjelenését idézik elő az általuk létrehozott csatornákban. Üzemzavar során mindezt elektromágneses sugárzás, lökéshullámok, fényvillanások és a szigetelés molekuláris szintű felbomlása kíséri.
A részleges kisülések a nagyfeszültségű berendezések károsodásának fő okai közé tartoznak. Ez azzal magyarázható, hogy a részleges kisülések megjelenése a nagyfeszültségű szigetelés legtöbb hibájának kialakulásának kezdeti szakasza.
Ezen folyamatok eredményeként a szigetelés tönkremenetelének feltételei megteremtődnek.
Kiürítési szakaszok
Ha túllép egy bizonyos feszültségküszöböt, állítsa be egy adottszigetelőanyag, abban részleges kisülések indíthatók, amelyek nem vezetnek a szigetelés azonnali kiégéséhez, ezért teljesen elfogadhatóak lehetnek. Megkapták a nevet - kezdőbetű.
A feszültség további növekedése, a zárványok méretének és számának, a fák számának növekedése a berendezés folyamatos működése során a részleges kisülések intenzitásának meredek növekedéséhez vezet. Előfordulásuk élesen csökkenti a szigetelés eltarthatóságát, és meghibásodásához vezethet. Az ilyen kisüléseket kritikusnak nevezzük.
A szerkezetben lévő kisülések hatása a berendezésekre
A transzformátorok és elektromos gépek egyik fő tervezési eleme a tekercsszigetelés. Folyamatosan ki van téve olyan pusztító tényezőknek, mint: hőhatások az áramok hosszú áramlása miatt; a mágneses áramkör (transzformátoroknál) és a meghajtó mechanizmus (villamos gépeknél) működéséből adódó vibrációs terhelések; a bekapcsolási áramok és a rövidzárlati áramok következményei.
Ezek a tényezők a szigetelés károsodásához és részleges kisülésekhez vezetnek. Villamos gépeknél ez a leggyakoribb meghibásodási ok, a transzformátoroknál pedig a tekercsszigetelés sérülése miatti meghibásodás a második helyen áll a perselyek károsodása után.
Miért kell mérni a kisüléseket
A részleges kisülések fellépésekor fellépő folyamatok mérése szükséges a szigetelés tönkremenetelének megelőzéséhez és minimalizálásáhozintenzitás a szigetelőanyagokban.
Az XLPE szigetelés alkalmazása kapcsán erősáramú kábelek, erősáramú berendezések, nagyfeszültségű transzformátorok, légvezetékek építésénél folyamatosan figyelemmel kell kísérni az üzembiztonságukat befolyásoló részleges kisüléseket.
A szigetelés meghibásodásának megelőzése és vizsgálati módszerek
Üzem közben ellenőrizni kell a szigetelőanyag állapotát a fejlődő károsodások észlelése és a berendezés részleges kisülései miatti véletlen meghibásodások elkerülése érdekében.
A nagyfeszültségű berendezések szigetelésének hibásságának ellenőrzéséhez a következőket kell tenni:
- Megnövelt feszültséggel tesztel, nagyságrendileg megegyezik a működés közbeni lehetséges növekedésével. Ez szükséges a szigetelés dielektromos szilárdságának meghatározásához rövid távú feszültségnövekedés esetén.
- Rosszolásmentes vizsgálati módszerek a működési élettartam meghatározására.
Ez lehetővé teszi a működő berendezések megbízható diagnosztikájának elvégzését, a berendezések leszerelése nélkül, és ezáltal a gazdasági veszteségek kiküszöbölését.
A részleges kisülések diagnosztizálására szolgáló meglévő módszerek lehetővé teszik a hiba észlelését annak korai szakaszában, és ezáltal megakadályozzák a költséges javításokat vagy a meghibásodott berendezések cseréjét.
Egyes módszerek lehetővé teszik a hibás terület lokalizálását, és csak a sérült területeket lehet javítaniszigetelés.
A nagyfeszültségű berendezések tesztelésekor a szigetelés minősége romlik az üzemi értékeknél többszörösen nagyobb feszültség hatására.
A részleges kisülés kimutatására szolgáló diagnosztikai módszerek lehetővé teszik a berendezés maradék teljesítményének legpontosabb felmérését anélkül, hogy romboló hatást gyakorolnának a szigetelésére. Az üzem közbeni részleges kisülések diagnosztizálását nehezíti, hogy az ellenőrzött objektum körül általában más berendezés is található, ami zavarforrás. Ezek a jelek paramétereikben nem térhetnek el a kívánt objektum jeleitől, mivel részleges kisülések is lehetnek.
Ezért az interferenciajelek és a mért részleges kisülés szétválasztásához először kikapcsolt feszültség mellett kell mérni az interferenciajeleket a vizsgált tárgyon, majd meg kell mérni működési módban.
Ebben az esetben a részleges kisülési jelek és a háttér összege kerül rögzítésre.
A mérések közötti különbség megmutatja a PD jel értékét.
A kapott jellemzők lehetővé teszik, hogy értékeljük a hibák természetét és magát a kisülést.
A részleges kisülési módszer nem károsítja a szigetelést, és széles körben használatos, mivel a vizsgálati eljárás nem használ nagyfeszültséget a szigetelés negatív befolyásolására.
Elektromos kisülési módszer
A módszer a mérőműszer szigeteléssel való érintkezését igényli.
Lehetővé teszi nagyszámú részleges kisülési jellemző meghatározását.
Ez a legpontosabb az összes közülrészleges kisülés mérési módszerek.
Akusztikus regisztrációs mód
Ez a módszer olyan mikrofonok használatán alapul, amelyek az élő berendezések hangjeleit veszik fel.
Az érzékelők összetett kapcsolóberendezésekbe és más elektromos berendezésekbe vannak beszerelve, és távolról működnek.
Hátrány: a kismértékű részleges kisüléseket nem rögzítik.
Elektromágneses vagy távoli módszer
A részleges kisülések mikrohullámú módszerrel történő észlelése egyszerű és hatékony eljárás. Ehhez egy irányított antennaeszközt használnak.
A módszer hátránya, hogy nem lehet mérni a kisülések nagyságát.
Speciális kisülések a transzformátorokban
Az erősáramú transzformátorok az áramellátó rendszerek részét képezik, közelükbe olyan nagyfeszültségű berendezéseket telepítenek, amelyekben részkisülések is előfordulhatnak. A tőlük érkező jelek különféle módokon jutnak el a vezérelt transzformátorhoz.
Ha a transzformátor villámcsapásnak kitett légvezetékekhez csatlakozik, akkor a transzformátor szigetelésében a részleges kisülés jellemzőinek mérése során az azokból érkező jeleket rögzítjük.
Ha egy transzformátor nyitott alállomáson van, a hőmérséklettől, páratartalomtól és egyéb tényezőktől függően időszakonként koronakisülések lépnek fel a külső áramvezető részein.
A terhelés változása és olyan eszközök jelenléte a transzformátorokban, amelyek működés közben szabályozzák a paramétereiket, például olyan eszközök, amelyeka terhelés alatti működés szabályozása a részleges kisülések jellemzőinek megváltozásához vezet, ami csökkenhet vagy növekedhet.
Ezek a tényezők mind azt a tényt eredményezik, hogy a transzformátorokon végzett sok mérés torz képet mutathat a szigetelés állapotáról.
A vizsgált transzformátorról leolvasott értékeket a közeli berendezések zajimpulzusai fogják felülírni.
Ilyen esetekben megfelelően megválasztott mérési technikát kell alkalmazni annak érdekében, hogy kizárjuk az interferencia hatását a transzformátorok részleges kisüléseinél a vett adatokra.
