Descărcarea parțială este o descărcare electrică care are loc într-o zonă mică de izolație unde intensitatea câmpului electric depășește rezistența la rupere a materialului. Poate apărea în golurile din izolația solidă, de-a lungul suprafeței materialului izolator, în interiorul bulelor de gaz din izolația lichidă.
Cauze ale descărcărilor parțiale
Conform definiției adoptate de standardele internaționale, o descărcare parțială este o descărcare electrică care oprește local izolația într-o secțiune separată a structurii.
Acest proces are loc din cauza ionizării unui dielectric gaz sau lichid și poate avea loc la interfața dintre două medii și în interiorul izolației. Apariția și dezvoltarea depind de tipul dielectricului și de caracteristicile de proiectare ale izolației obiectului. Descărcările parțiale din izolație sunt o consecință a prezenței neomogenităților în structura dielectricului și a caracteristicilor tensiunii care acționează asupra acestuia. Astfel de neomogenități pot fi diverse impurități și impurități, cavități de gaz, zone de umidificare. Astfel de defecte se formează în structura de izolație, de regulă, înca urmare a încălcării procesului de fabricare a acestuia și în timpul funcționării echipamentelor (sub influența influențelor mecanice, deformare, vibrații).
Ce sunt copacii și formarea lor în structura unui material izolator
În materialul izolator, din cavitatea prezentă în acesta, se formează o structură asemănătoare arborelui - arborerea. Descărcările parțiale se dezvoltă în ramurile arborilor. Sub influența unui câmp electric și a descărcărilor, arborii cresc în dimensiune și cantitate, crescând astfel gradul de degradare a materialului polimeric. Dendritele au o conductivitate crescută și duc la distrugerea progresivă a dielectricului.
Deoarece o descărcare parțială într-un mediu gazos necesită o tensiune mai mică decât pentru orice efect într-o incluziune străină lichidă sau solidă, prezența unor astfel de defecte în izolație poate fi cea mai probabilă cauză a începerii distrugerii acestei material. Acest lucru se datorează faptului că într-o cavitate umplută cu gaz intensitatea câmpului electric este mai mare decât într-o zonă solidă sau lichidă, iar rezistența electrică a mediului gazos are o valoare mai mică decât alte fracțiuni de izolație.
Tipuri de arbori
Singurile de origine electrică se formează atunci când sunt expuse la tensiune alternativă și de impuls, precum și la valori foarte mari. În timpul funcționării echipamentului, aceste valori nu provoacă o defecțiune imediată a izolației, dar pot provoca ionizarea gazului înneomogenități. Dacă nu există cavități suficient de mari în structura materialului, dendritele se pot dezvolta pentru un timp relativ lung.
Prezența bulelor supradimensionate duce la descărcări parțiale atunci când cablul este operat la tensiunea nominală.
Arborii de apă se formează atunci când umiditatea intră în izolație ca urmare a difuziei sau prin microfisuri în material.
Când umezeala se condensează în incluziuni, aici se formează dendrite, după care începe formarea și creșterea lor intensivă datorită apariției unor goluri suplimentare. Acest lucru duce la o scădere a rezistenței electrice a dielectricului și la ruperea cablului.
Principalele cauze ale degradării izolației includ atât îmbătrânirea electrică din cauza descărcărilor parțiale care apar în incluziuni la supratensiune și în modul nominal de funcționare, cât și îmbătrânirea termică a materialului.
Sub influența descărcărilor parțiale, începe procesul de distrugere a izolației, dimensiunea zonei afectate crește.
Condițiile pentru apariția descărcărilor parțiale depind de forma câmpului electromagnetic al structurii izolatoare și de proprietățile electrice ale unei anumite zone a materialului.
Descărcările parțiale, de obicei, nu conduc la o defecțiune totală a izolației, cu toate acestea, ele provoacă modificări în structura dielectricului și, cu o funcționare suficient de lungă a sistemului, pot provoca o defecțiune totală a izolației. strat. Apariția lor indică întotdeauna eterogenitate locală.dielectric. Caracteristicile descărcărilor parțiale fac posibilă evaluarea destul de bine a gradului de defectivitate al structurii izolatoare.
Aceștia reprezintă cel mai mare pericol atunci când echipamentul funcționează pe tensiune alternativă și de impuls.
Fenome fizice care însoțesc descărcările parțiale în izolație
Supraîncălzirea izolației accelerează procesul de distrugere a acesteia prin creșterea numărului de puncte în care apar noi defecte, ducând la creșterea numărului și volumului dendritelor. Acest lucru duce la creșterea tensiunii în câmpurile din zonă.
Descărcarea electrică parțială are un efect termic asupra izolației și, de asemenea, o distruge cu particule încărcate și produse reactive rezultate în urma descărcării.
În plus, descărcările parțiale provoacă apariția de curenți pulsați în canalele pe care le creează. În timpul unei defecțiuni, toate acestea sunt însoțite de radiații electromagnetice, unde de șoc, fulgerări luminoase și defalcarea izolației la nivel molecular.
Descărcările parțiale sunt printre principalele cauze de deteriorare a echipamentelor de în altă tensiune. Acest lucru se explică prin faptul că apariția descărcărilor parțiale este etapa inițială în dezvoltarea majorității defectelor de izolație de în altă tensiune.
Ca urmare a acestor procese, sunt create condiții pentru apariția defectării izolației.
Etape de descărcare
Când este depășit un anumit prag de tensiune, setați pentru un anumit pragmaterial izolator, în el pot fi inițiate descărcări parțiale, care nu duc la arderea imediată a izolației, prin urmare, pot fi destul de acceptabile. Au primit numele - inițiala.
Creșterea în continuare a tensiunii, creșterea dimensiunii și a numărului de incluziuni, a numărului de arbori în procesul de funcționare continuă a echipamentului, duce la o creștere bruscă a intensității descărcărilor parțiale. Apariția lor reduce drastic durata de valabilitate a izolației și poate duce la defectarea acesteia. Astfel de descărcări sunt numite critice.
Efectul deversărilor în structură asupra echipamentelor
Unul dintre principalele elemente de proiectare ale transformatoarelor și mașinilor electrice este izolarea înfășurării. Este expus continuu unor factori distructivi precum: efecte termice datorate curgerii lungi de curent; sarcinile de vibrație datorate funcționării circuitului magnetic (pentru transformatoare) și mecanismului de antrenare (pentru mașini electrice); consecințele curenților de aprindere și ale curenților de scurtcircuit.
Toți acești factori duc la deteriorarea izolației și la descărcări parțiale. Pentru mașinile electrice, aceasta este cea mai frecventă cauză de defecțiune, iar pentru transformatoare, defecțiunea datorată deteriorării izolației înfășurării se află pe locul doi după deteriorarea bucșelor.
De ce trebuie să măsurați evacuările
Măsurarea proceselor care au loc atunci când apar descărcări parțiale este necesară pentru a preveni defectarea izolației și a le minimizaintensitatea materialelor izolante.
În legătură cu utilizarea izolației XLPE în construcția cablurilor de alimentare, echipamentelor de alimentare, transformatoarelor de în altă tensiune, liniilor electrice aeriene, este necesară monitorizarea constantă a descărcărilor parțiale care afectează siguranța funcționării acestora.
Metode de prevenire și testare a defectării izolației
Este necesar să se efectueze verificări asupra stării materialului izolator în timpul funcționării pentru a detecta apariția deteriorărilor și a preveni defecțiunile accidentale datorate descărcărilor parțiale ale echipamentelor.
Pentru a controla gradul de defecte al izolației echipamentelor de în altă tensiune, există:
- Teste cu tensiune crescută, echivalentă ca mărime cu o posibilă creștere în timpul funcționării. Acest lucru este necesar pentru a stabili valorile rigidității dielectrice a izolației în timpul creșterilor de tensiune pe termen scurt.
- Metode de testare nedistructive pentru a determina durata de funcționare a acestuia.
Acest lucru face posibilă efectuarea unor diagnostice fiabile asupra echipamentelor de operare, fără echipamentele de dezafectare și, prin urmare, eliminarea pierderilor economice.
Metodele existente pentru diagnosticarea descărcărilor parțiale fac posibilă detectarea unui defect într-un stadiu incipient al dezvoltării sale și, prin urmare, împiedică reparațiile costisitoare sau înlocuirea echipamentului defect.
Unele metode vă permit să localizați zona defectă și numai zonele deteriorate vor fi supuse reparațieiizolație.
La testarea echipamentelor cu tensiune în altă, calitatea izolației se deteriorează ca urmare a expunerii la tensiuni de câteva ori mai mari decât valorile de lucru.
Metodele de diagnosticare pentru detectarea descărcărilor parțiale permit evaluarea cât mai precisă a gradului de performanță reziduală a echipamentului fără a avea un efect distructiv asupra izolației acestuia. Diagnosticarea descărcărilor parțiale în timpul funcționării este îngreunată de faptul că, de obicei, există alte echipamente în jurul obiectului care este verificat, ceea ce este o sursă de interferență. Este posibil ca aceste semnale să nu difere în parametri de semnalele obiectului dorit, deoarece pot fi și descărcări parțiale.
De aceea, pentru a separa semnalele de interferență și descărcarea parțială măsurată, trebuie mai întâi să măsurați semnalele de interferență cu tensiunea oprită pe obiectul testat și apoi să îl măsurați în modul de funcționare.
În acest caz, suma semnalelor de descărcare parțială și fundalul va fi înregistrată.
Diferența dintre aceste măsurători va arăta valoarea semnalului PD.
Caracteristicile obținute ne permit să evaluăm natura defectelor și descărcarea în sine.
Metoda de descărcare parțială nu dăunează izolației și este utilizată pe scară largă deoarece procesul de testare nu folosește tensiune în altă pentru a afecta negativ izolația.
Metoda de descărcare electrică
Metoda necesită contactul instrumentului de măsurare cu izolația.
Vă permite să definiți un număr mare de caracteristici de descărcare parțială.
Acesta este cel mai precis dintre toatemetode de măsurare a descărcării parțiale.
Metoda de înregistrare acustică
Această metodă se bazează pe utilizarea microfoanelor care preiau semnale sonore de la echipamente live.
Senzorii sunt instalați în tablouri complexe și alte echipamente electrice și funcționează de la distanță.
Dezavantaj: nu sunt înregistrate descărcări parțiale de magnitudine mică.
Metoda electromagnetică sau la distanță
Detecția descărcărilor parțiale folosind metoda cu microunde este un proces simplu și eficient. Pentru aceasta, se folosește un dispozitiv de antenă direcțională.
Dezavantajul acestei metode este imposibilitatea de a măsura magnitudinea descărcărilor.
Descărcări specifice în transformatoare
Transformatoarele de putere puternice fac parte din sistemele de alimentare, iar în apropierea acestora sunt instalate echipamente de în altă tensiune, în care pot exista descărcări parțiale. Semnalele de la acestea sunt trimise la transformatorul controlat în diferite moduri.
Dacă transformatorul este conectat la linii electrice aeriene care sunt supuse fulgerelor, semnalele de la acestea vor fi înregistrate la măsurarea caracteristicilor de descărcare parțială în izolația transformatorului.
Când un transformator este amplasat într-o substație deschisă, descărcări corona apar periodic pe părțile sale externe care transportă curent, în funcție de temperatură, umiditate și alți factori.
Modificarea sarcinii și prezența dispozitivelor în transformatoare care își reglează parametrii în timpul funcționării, de exemplu, dispozitivele carereglarea funcționării sub sarcină, duce la modificarea caracteristicilor descărcărilor parțiale, care pot scădea sau crește.
Toți acești factori duc la faptul că multe măsurători la transformatoare pot arăta o imagine distorsionată a stării izolației.
Citirile luate de la transformatorul testat vor fi suprapuse de impulsuri de zgomot de la echipamentele din apropiere.
În astfel de cazuri, este necesar să se utilizeze o tehnică de măsurare selectată corespunzător pentru a exclude influența interferenței asupra datelor primite asupra descărcărilor parțiale din transformatoare.
