Descărcarea parțială în izolare: procesul de descărcare parțială

Descărcarea parțială este o descărcare electrică care se produce într-o mică zonă de izolație, unde rezistența câmpului electric depășește puterea de rupere a materialului. Poate să apară în goluri în interiorul izolației solide, de-a lungul suprafeței materialului izolator, în interiorul bulelor de gaz în izolație lichidă.

Cauzele descărcărilor parțiale

Prin definiție, adoptată prin standardele internaționale, o descărcare parțială este o descărcare electrică, care mășcă local izolația pe o secțiune separată a structurii.

Acest proces provine din ionizarea unui gaz sau a unui dielectric lichid și poate apărea la interfața dintre două medii și în interiorul izolației. Originea și dezvoltarea depind de tipul de dielectric și de caracteristicile structurale ale izolației obiectului. Descărcările parțiale ale izolației sunt o consecință a prezenței neomogenităților în structura dielectricului și a caracteristicilor tensiunii care acționează asupra acestuia. Astfel de heterogenități pot fi diferite impurități străine și contaminanți, cavități de gaz, zone de umidificare. Aceste defecte sunt formate în structura de izolare, de obicei, ca urmare a unor perturbații ale procesului de fabricație și în timpul funcționării echipamentului (sub influența solicitărilor mecanice, tulpina, vibrații).

Ce sunt trianele și formarea lor în structura materialului izolant

În material izolant Din cavitatea prezentă în ea se formează o structură arborescentă - o triaj. În ramurile triajelor se dezvoltă deversări parțiale. Sub influența câmpului electric și a descărcărilor, trianda crește în mărime și cantitate, mărind astfel gradul de degradare a materialului polimeric. Dendriții au crescut conductivitatea și au condus la distrugerea progresivă a dielectricului.

Deoarece apariția unei descărcări parțiale în mediul gazos necesită tensiune mai mică decât cea pentru un efect similar în materie străină lichidă sau solidă, prezența unor astfel de defecte în izolația poate fi cauza cea mai probabilă a declanșării fracturii materialului. Acest lucru se datorează faptului că cavitatea umplută cu gaz, intensitatea câmpului electric este mai mare decât într-o porțiune solidă sau lichidă și rigidității dielectrice a mediului gazos are o valoare mai mică decât cealaltă fracțiune de izolație.

Tipuri de triunghiuri

Triandele induse de electricitate se formează prin acțiunea tensiunilor alternante și pulsante și, de asemenea, la valori foarte mari. În timpul funcționării echipamentului, aceste valori nu provoacă distrugerea imediată a izolației, dar pot provoca ionizarea gazului în neomogenități. Dacă structura materialului nu are cavități suficient de mari, dendritele se pot dezvolta pentru o perioadă relativ lungă de timp.

Prezența bulelor de dimensiuni mai mari conduce la apariția unor descărcări parțiale când cablul funcționează la tensiunea nominală.

Formările de apă se formează atunci când umezeala intră în interiorul izolației ca rezultat al difuziei sau prin micro-crăpăturile din material.

Când condensul de umiditate în incluziuni, dendrite sunt formate, după care formarea lor intensă și creșterea începe în urma apariției de goluri suplimentare. Aceasta duce la o scădere a rezistenței dielectrice și la defectarea cablului.

Principalele motive pentru degradarea izolare includ atât îmbătrânire electrică datorită descărcărilor parțiale care apar în incluziunile supratensiune în modul de funcționare nominal și îmbătrânire termică a materialului.

Sub influența deversărilor parțiale, procesul de distrugere a izolației începe, mărimea zonei afectate crește.

Condițiile de apariție a descărcărilor parțiale depind de forma câmpului electromagnetic al structurii izolatoare și de proprietățile electrice ale unei anumite zone de material.

descărcărilor parțiale nu conduc în mod obișnuit la prin cădere de izolație, dar provoacă modificări în structura dielectric, un sistem de operare suficient de mult timp poate cauza descompunerea prin stratul izolator. Apariția lor indică întotdeauna o neomogenitate locală a dielectricului. Caracteristicile evacuărilor parțiale sunt suficient de bune pentru a evalua gradul de defecțiune al structurii izolatoare.

Cel mai mare pericol pe care îl reprezintă atunci când echipamentul funcționează la tensiune alternantă și pulsată.

Fenomenele fizice care însoțesc evacuările parțiale în izolare

Supraîncălzirea duce la izolare accelera distrugerea acesteia prin creșterea numărului de puncte la care există noi defecte care conduc la o creștere a numărului și volumului de dendrite. Aceasta duce la o creștere a intensității în domeniu în această regiune.

O descărcare electrică parțială exercită un efect termic asupra izolației și, de asemenea, o distruge prin particule încărcate și produse chimic active formate ca rezultat al descărcării.

În plus, descărcările parțiale determină apariția curenților de impuls în canalele create de acestea. În caz de defectare, toate acestea sunt însoțite de radiații electromagnetice, unde de șoc, de lumină și distrugerea izolării la nivel molecular.

Descărcările parțiale sunt printre principalele cauze ale deteriorării echipamentelor de înaltă tensiune. Acest lucru se explică prin faptul că apariția descărcărilor parțiale reprezintă etapa inițială de dezvoltare a celor mai multe defecte ale izolației de înaltă tensiune.

Ca urmare a acestor procese, se creează condiții pentru apariția distrugerii izolației.

Etapele evacuărilor

Atunci când depășește un anumit prag de tensiune setat la un anumit material izolant, poate fi inițiată de evacuările parțiale care nu duc la arderea imediată-izolare, și, prin urmare, poate fi destul de acceptabil. Au primit numele - inițial.

Creșterea suplimentară a tensiunii, creșterea mărimii și a numărului de incluziuni, numărul de triaji în procesul de funcționare continuă a echipamentului duce la o creștere accentuată a intensității descărcărilor parțiale. Apariția lor reduce dramatic durata de viață a izolației și poate duce la defectarea acesteia. Astfel de evacuări sunt numite critice.

Efectul evacuărilor în structură pe echipament

Unul dintre cele mai importante elemente structurale ale transformatoarelor și mașinilor electrice este izolația înfășurărilor. Acesta este expus continuu la factori distructivi cum ar fi: efectele termice datorate percolare prelungite tokov- sarcini vibratorii datorate funcționării circuitului magnetic (transformator) și un mecanism de antrenare (pentru vehiculele electrice) - Efectele percolare ale curenților de pornire și a curenților de scurtcircuit.

Toți acești factori duc la deteriorarea izolației și la apariția unor descărcări parțiale. Pentru mașinile electrice, aceasta este cea mai frecventă cauză a defecțiunii, iar pentru transformatoare, eșecul ca urmare a deteriorării izolației înfășurărilor este al doilea doar pentru deteriorarea admisiilor.

De ce trebuie să măsurați descărcările

Măsurarea proceselor care apar atunci când au loc descărcări parțiale este necesară pentru a obține capacitatea de a preveni distrugerea izolației și a reduce la minimum intensitatea acestora în materialele izolatoare.

În legătură cu utilizarea cablurilor electrice XLPE în structurile de echipamente de putere, transformatoare de înaltă tensiune, linii aeriene, aveți nevoie pentru a menține în mod constant de control al PD, care afectează siguranța funcționării acestora.

Prevenirea defecțiunilor de izolație și a metodelor de testare

Este necesar să verificați starea materialului izolator în timpul funcționării, pentru a detecta fracturile în curs de dezvoltare și pentru a preveni defecțiunile de urgență datorate descărcărilor parțiale ale echipamentului.

Pentru a controla gradul de defecțiune al izolației echipamentelor de înaltă tensiune, există:

• Teste cu tensiune mărită, echivalentă în mărime cu posibila creștere în timpul funcționării. Acest lucru este necesar pentru a stabili valorile puterii electrice a izolației în timpul creșterii de tensiune pe termen scurt.
• Metode de testare nedistructive pentru determinarea resursei temporale a funcționării sale.

Acest lucru permite efectuarea unor diagnosticări fiabile asupra echipamentelor de operare, fără a pune echipamentul în funcțiune și, prin urmare, excluderea pierderilor economice.

Metodele existente pentru diagnosticarea descărcărilor parțiale pot detecta un defect în primele etape ale dezvoltării sale și, prin urmare, pot împiedica reparațiile costisitoare sau înlocuirea echipamentelor defecte.

Unele metode permit localizarea zonei defectului, iar numai zonele de izolație deteriorate vor fi supuse unor reparații.

La testarea echipamentelor cu tensiune ridicată, calitatea izolației se deteriorează ca rezultat al solicitărilor de câteva ori mai mari decât valorile de funcționare.

Metodele de diagnosticare pentru detectarea unei descărcări parțiale permit estimarea cea mai precisă a gradului de performanță reziduală a echipamentului, fără a produce un efect distructiv asupra izolării sale. Diagnosticarea descărcărilor parțiale în timpul funcționării este complicată de faptul că, în mod obișnuit, în jurul obiectului inspectat este alt echipament care este o sursă de interferență. Aceste semnale nu pot diferi în parametri față de semnalele obiectului dorit, deoarece pot fi și descărcări parțiale.

De aceea, pentru separarea semnalelor de interferență și evacuarea parțială măsurată, trebuie să măsoare mai întâi semnalele de interferență fără putere asupra obiectului de test, apoi efectuați măsurarea pe ea în funcțiune.

În acest caz, suma semnalelor de descărcare parțială și de fond va fi înregistrată.

Diferența dintre rezultatele acestor măsurători va arăta valoarea semnalului de descărcare parțială.

Caracteristicile obținute permit să se estimeze caracterul defectelor și descărcarea în sine.

Metoda de descărcare parțială nu este dăunătoare izolației și este utilizată pe scară largă, deoarece testul nu utilizează tensiune crescută, care afectează negativ izolația.

Metoda de descărcare electrică

Metoda necesită prezența unui contact al instrumentelor de măsurare cu izolație.

Aceasta permite determinarea unui număr mare de caracteristici ale unei descărcări parțiale.

Aceasta este cea mai corectă dintre toate metode de măsurare evacuări parțiale.

Metoda de înregistrare acustică

Această metodă se bazează pe utilizarea microfoanelor care recepționează semnale audio de la echipamentul de operare.

Senzorii sunt instalați în comutatoare complexe și în alte echipamente electrice și funcționează de la distanță.

Dezavantaj: descărcările parțiale de mărime mică nu sunt fixe.

Metoda electromagnetică sau la distanță

Detectarea descărcărilor parțiale folosind metoda cu microunde este un proces simplu și eficient. În acest scop, se utilizează un dispozitiv de antenă direcțional.

Dezavantajul acestei metode este imposibilitatea de a măsura magnitudinea evacuărilor.

Specificitatea deversărilor în transformatoare

Transformatoarele de putere puternice fac parte din sistemele de alimentare, iar echipamentele de înaltă tensiune sunt instalate în apropierea lor, în care pot exista descărcări parțiale. Semnalele de la acestea vin în moduri diferite la transformatorul monitorizat.

Dacă la transformator sunt conectate linii electrice de curent supuse descărcărilor de trăsnet, se vor înregistra semnale de la acestea atunci când se măsoară caracteristicile de descărcare parțială ale izolației transformatorului.

Când transformatorul este amplasat într-o stație deschisă, descărcările corona se produc periodic pe părțile sale vii exterioare, în funcție de temperatură, umiditate și alți factori.

Schimbarea sarcinii și prezența dispozitivelor care reglează parametrii lor în timpul funcționării, de exemplu, dispozitivele care reglează funcționarea sub sarcină, în transformatoare, conduc la o schimbare a caracteristicilor descărcărilor parțiale, care pot să scadă sau să crească.

Toți acești factori conduc la faptul că multe măsurători pe transformatoare pot prezenta o imagine distorsionată a stării izolației.

Citirile preluate de la transformatorul supus încercării vor fi impulsuri de interferență datorate lucrărilor echipamentelor din apropiere.

În astfel de cazuri, este necesar să se utilizeze o tehnică de măsurare corect selectată pentru a exclude influența interferenței asupra datelor obținute privind descărcările parțiale în transformatoare.