Částečný výtok v izolaci: proces částečného vypouštění

Částečný výboj je elektrický výboj, který se vyskytuje v malém prostoru izolace, kde pevnost elektrického pole překračuje pevnost materiálu v odtržení. Může se vyskytovat v dutinách v pevné izolaci, podél povrchu izolačního materiálu, uvnitř bublin v plynné izolaci.

Příčiny částečných výbojů

Podle definice, přijaté podle mezinárodních norem, je částečný výboj elektrický výboj, který lokálně posune izolaci na samostatný úsek konstrukce.

Tento proces vzniká ionizací plynu nebo kapalného dielektrika a může se objevit na rozhraní mezi dvěma médii a uvnitř izolace. Původ a vývoj závisí na typu dielektrika a strukturálních vlastnostech izolace objektu. Částečné výboje v izolaci jsou důsledkem přítomnosti nehomogenity ve struktuře dielektrika a vlastností napětí působícího na něm. Takovými heterogenity mohou být různé cizí nečistoty a nečistoty, plynové dutiny, zvlhčovací zóny. Takové vady se vytvářejí v konstrukci izolace, zpravidla v důsledku přerušení procesu její výroby a během provozu zařízení (pod vlivem mechanických vlivů, deformací, vibrací).

Co jsou triány a jejich tvorba v konstrukci izolačního materiálu

V izolační materiál Z dutiny, která je v ní přítomna, se tvoří struktura podobná stromu - třídění. Částečné výboje se vyvíjejí ve větvích triand. Pod vlivem elektrického pole a výboje se triány zvyšují ve velikosti a množství, čímž se zvyšuje stupeň degradace polymerního materiálu. Dendriti mají zvýšenou vodivost a vedou k postupnému zničení dielektrika.

Protože výskyt částečného výboje v plynném médiu vyžaduje napětí nižší než pro podobný účinek v kapalném nebo pevném cizích látek, přítomnost těchto vad v izolaci může být nejpravděpodobnější příčinou vzniku lomu materiálu. To je způsobeno tím, že dutiny naplněné plynem, intenzita elektrického pole je vyšší než v pevné nebo kapalné části a dielektrické pevnosti plynného média má nižší hodnotu, než ostatní izolace frakce.

Druhy třídění

Elektricky indukované triands jsou tvořeny působením střídavého a pulzního napětí a také při velmi vysokých hodnotách. Během provozu zařízení tyto hodnoty nezpůsobují okamžité rozložení izolace, ale mohou vést k ionizaci plynu v nehomogenitě. Pokud struktura materiálu nemá dostatečně velké dutiny, dendriti se mohou vyvíjet po poměrně dlouhou dobu.

Přítomnost bublin se zvýšenou velikostí vede k výskytu částečných výbojů, když kabel pracuje na jmenovitém napětí.

Vodní třísky se vytvářejí, když vlhkost vstupuje do vnitřku izolace v důsledku difúze nebo mikrotrhlinami v materiálu.

Pokud jsou vytvořeny ke kondenzaci vlhkosti v inkluzích dendrity, načež se začne jejich rychlý vznik a růst v důsledku výskytu dalších dutin. To vede ke snížení dielektrické pevnosti a k ​​rozbití kabelu.

Hlavní příčiny degradace izolace zahrnují jak elektrickou stárnutí v důsledku částečného vybíjení, ke kterému dochází při vpichování při přepětí, tak i při jmenovitém provozním režimu, stejně jako tepelné stárnutí materiálu.

Pod vlivem částečného vypouštění začne proces zničení izolace, velikost postižené oblasti se zvětšuje.

Podmínky pro vznik částečného výboje závisejí na tvaru elektromagnetického pole izolační struktury a na elektrických vlastnostech určité zóny materiálu.

Částečné výboje obvykle nevedou k průniku izolace, ale způsobují změnu struktury dielektrika, a pokud systém pracuje po dlouhou dobu, může to způsobit poruchu izolační vrstvy. Jejich vzhled vždy signalizuje lokální nehomogenitu dielektrika. Charakteristiky částečného vypouštění jsou dostatečné pro posouzení stupně závady izolační struktury.

Největší nebezpečí, které představují při provozu střídavého a pulzního napětí.

Fyzikální jevy doprovázející částečné vypouštění v izolaci

Přehřátí izolace vede k zrychlení procesu zničení kvůli nárůstu počtu bodů, v nichž se objevují nové vady, což vede k nárůstu množství a objemu dendritů. To vede ke zvýšení intenzity pole v této oblasti.

Částečné elektrické vypouštění má tepelný účinek na izolaci a také ji ničí nabitými částicemi a chemicky aktivními produkty, které vznikly v důsledku výboje.

Dále částečné výboje způsobují vzhled impulzních proudů v vytvořených kanálech. V případě poruchy je to všechno doprovázeno elektromagnetickým zářením, rázovými vlnami, záblesky a rozkladem izolace na molekulární úrovni.

Částečné výboje jsou mezi hlavní příčiny poškození vysokonapěťového zařízení. To se vysvětluje skutečností, že vzhled částečných výbojů je počáteční fází vývoje většiny defektů vysokonapěťové izolace.

Výsledkem těchto procesů jsou podmínky pro vznik poruch izolace.

Stupně vypouštění

Pokud je překročena určitá mezní hodnota napětí pro konkrétní izolační materiál, může dojít k částečnému vybití, které nevede k okamžitému vyhoření izolace, a proto může být zcela tolerováno. Získali jméno - počáteční.

Další zvýšení napětí, nárůst velikosti a počtu inkluzí, počet triandů v procesu nepřetržitého provozu zařízení vede k prudkému zvýšení intenzity částečných výbojů. Jejich výskyt dramaticky snižuje životnost izolace a může vést k jejímu poškození. Takové výboje se nazývají kritické.

Účinek výboje v konstrukci na zařízení

Jedním z hlavních konstrukčních prvků transformátorů a elektrických strojů je izolace vinutí. Je nepřetržitě vystaveny destruktivních faktorů, jako jsou: tepelné účinky v důsledku dlouhodobé perkolací tokov- vibrační zatížení vyplývající z provozu magnetického obvodu (transformátoru) a hnací mechanismus (pro elektrická vozidla) - perkolace účinků spínacími proudy a zkratových proudů.

Všechny tyto faktory vedou k poškození izolace a výskytu částečných výbojů. U elektrických vozidel je nejčastější příčinou selhání, a je na druhém místě po vstupu selhání poškozené transformátoru v důsledku poškození izolace vinutí.

Proč potřebujete měřit výboje

nastat měření procesy probíhající při částečných výbojů je nutné, aby bylo možné, aby se zabránilo zhroucení izolace a maximální snížení intenzity v izolačních materiálech.

V souvislosti s používáním XLPE napájecích kabelů ve strukturách hydraulických zařízení, transformátory vysokého napětí, nadzemní vedení, budete muset neustále udržet kontrolu nad PD, které ovlivňují bezpečnost jejich provozu.

Předcházení poruchám izolace a zkušebním metodám

Je nutné zkontrolovat stav izolačního materiálu během provozu, aby bylo možné detekovat vzniklé zlomeniny a zabránit nouzovým poruchám způsobeným částečným výbojem na zařízení.

Pro kontrolu stupně defektnosti izolace vysokonapěťových zařízení jsou:

• Zkoušky se zvýšeným napětím, ekvivalentní velikosti k možnému zvýšení během provozu. To je nezbytné pro stanovení hodnot elektrické pevnosti izolace při krátkodobém nárůstu napětí.
• Nedestruktivní zkušební metody pro určení časového zdroje jeho provozu.

To umožňuje provádět spolehlivou diagnostiku na provozním zařízení bez uvedení zařízení mimo provoz, a tím vylučuje hospodářské ztráty.

Stávající metody pro diagnostiku částečných výbojů mohou v počátečním stadiu vývoje odhalit vadu a tím zabránit nákladným opravám nebo výměně chybných zařízení.

Některé metody umožňují lokalizovat oblast defektů a pouze poškozené oblasti izolace budou opraveny.

Při zkoušení zařízení s vysokým napětím se kvalita izolace zhoršuje v důsledku namáhání, které je několikrát vyšší než provozní hodnoty.

Diagnostické metody pro detekci částečného výboje umožňuje nejpřesnější odhad zbytkové stupeň účinnosti zařízení bez vynaložení destruktivní akce na izolaci. Diagnóza PD v provozu ztráty, která je obvykle kolem objektu má být provedena inspekce, je jiná zařízení, které je zdrojem rušení. Tyto signály se nemohou lišit v parametrech od signálů požadovaného objektu, protože mohou být také částečné výboje.

Proto k oddělení rušivých signálů a měřeného částečného vybití musíte nejprve měřit rušivé signály s napětím odpojeným u testovaného objektu a poté jej měřit v provozním režimu.

V tomto případě se zaznamená součet signálů částečného výboje a pozadí.

Rozdíl ve výsledcích těchto měření zobrazuje hodnotu částečného výboje.

Získané charakteristiky umožňují odhadnout povahu závad a samotné výboje.

Metoda částečného vypouštění není škodlivá pro izolaci a je široce používána, protože test nepoužívá zvýšené napětí, které negativně ovlivňuje izolaci.

Metoda elektrického výboje

Metoda vyžaduje přítomnost kontaktu měřicích přístrojů s izolací.

Umožňuje určit velké množství vlastností částečného vypouštění.

To je nejpřesnější ze všech metody měření částečné výboje.

Metoda akustického záznamu

Tato metoda je založena na použití mikrofonů, které přijímají zvukové signály z provozního zařízení.

Senzory jsou instalovány v složitých rozvaděčích a jiných elektrických zařízeních a pracují na dálku.

Nevýhoda: částečné výboje malé velikosti nejsou pevně stanoveny.

Elektromagnetická nebo vzdálená metoda

Detekce částečných výbojů pomocí mikrovlnné metody je jednoduchý a efektivní proces. Pro tento účel se používá směrový anténa.

Nevýhodou této metody je nemožnost měření veličin výboje.

Specifičnost výboje v transformátorech

Silné výkonové transformátory jsou součástí energetických systémů a v blízkosti nich je instalováno vysokonapěťové zařízení, v němž mohou existovat částečné výboje. Signály z nich přicházejí různým způsobem k monitorovanému transformátoru.

Pokud jsou k transformátoru připojeny nadzemní vedení, které jsou vystaveny výbojům blesku, zaznamenávají se z nich signály při měření částečných charakteristik výboje v izolaci transformátoru.

Když je transformátor umístěn v otevřené rozvodné stanici, výboje korony se vyskytují pravidelně na jeho vnějších živých částech, v závislosti na teplotě, vlhkosti a dalších faktorech.

Změna zatížení a přítomnost zařízení, která regulují jejich parametry během provozu, například zařízení, která regulují provoz při zatížení, v transformátorech vedou ke změně charakteristik částečných výbojů, které se mohou snížit nebo zvýšit.

Všechny tyto faktory vedou k tomu, že mnoho měření na transformátorech může ukázat zkreslený obraz stavu izolace.

Naměřená data z testovaného transformátoru budou impulsy rušení z práce v blízkosti zařízení.

V takových případech je nutné použít správně zvolenou techniku ​​měření k vyloučení vlivu rušení na získané údaje o částečných výbojích v transformátorech.