Delvis utslipp i isolasjon: prosessen med delvis utslipp

Delvis utladning er en elektrisk utladning som forekommer i et lite område med isolasjon, hvor styrken til det elektriske feltet overstiger materialets nedbrytningsstyrke. Det kan forekomme i hulrom i den faste isolasjonen på overflaten av isolasjonsmaterialet, inne i gassbobler i væskeisolasjon.

Årsakene til partielle utslipp

Ved definisjonen, vedtatt av internasjonale standarder, kalles en delvis utslipp en elektrisk utladning, som lokalt skinner isolasjonen på en separat del av konstruksjonen.

Denne prosessen stammer fra ioniseringen av en dielektrisk gass eller væske og kan forekomme ved grensesnittet mellom to medier og inne i isolasjonen. Opprinnelsen og utviklingen er avhengig av typen dielektriske og de strukturelle egenskapene til objektets isolasjon. Delvis utslipp i isolasjon er en konsekvens av tilstedeværelsen av inhomogeniteter i strukturen av dielektriske og egenskapene til spenningen som virker på den. Slike heterogeniteter kan være forskjellige ytre urenheter og forurensninger, gasshull, fuktighetssoner. Slike feil er dannet i isolasjonsstrukturen som en følge av forstyrrelser i fremstillingsprosessen og i drift av utstyr (under påvirkning av mekaniske påvirkninger, deformasjon, vibrasjon).

Hva er triander og deres dannelse i isolasjonsmaterialets struktur

I isolasjonsmaterialet dannes en trelignende struktur fra hulrommet som er tilstede i den, en triing. Delvis utslipp utvikler seg i grenene av trianderne. Under påvirkning av det elektriske feltet og utslippene øker triangene i størrelse og kvantitet og derved øker graden av nedbrytning av polymermaterialet. Dendriter har økt konduktivitet og fører til progressiv ødeleggelse av dielektriske.

Siden utslipp av delvis utladning i gassformet medium krever en spenning lavere enn den for samme effekt i væsken eller i en solid utenlandsk inklusjon, kan tilstedeværelsen av slike defekter i isolasjonen bli den mest sannsynlige årsaken til begynnelsen av ødeleggelsen av dette materialet. Dette skjer som et resultat av det faktum at i en hulrom fylt med gass er den elektriske feltstyrken høyere enn i et fast eller flytende område, og den elektriske styrken til det gassformede medium har en lavere verdi enn andre isolasjonsfraksjoner.

Typer triings

Elektriske inducerte triander dannes ved hjelp av vekslende og pulserende spenninger, så vel som ved meget høye verdier. Under driften av utstyret forårsaker disse verdiene ikke umiddelbar nedbryting av isolasjon, men kan provosere ioniseringen av gassen i inhomogeniteter. Hvis strukturen i materialet ikke har tilstrekkelig store hulrom, kan dendriter utvikles i relativt lang tid.

Tilstedeværelsen av bobler med økt størrelse fører til forekomst av partielle utladninger når kabelen opererer ved nominell spenning.

Vannstråler dannes når fuktighet kommer inn i isolasjonens indre som et resultat av diffusjon eller gjennom mikrosekker i materialet.

Ved kondensering av fuktighet i inneslutninger dannes dendritter, hvoretter deres intensive dannelse og vekst begynner på grunn av utseendet av flere hulrom. Dette fører til en reduksjon i dielektrisk styrke og til sammenbrudd av kabelen.

Hovedårsakene til nedbrytning av isolasjon inkluderer både elektrisk aldring på grunn av partielle utladninger som forekommer ved inneslutning under overspenning og i nominell driftsmodus, samt termisk aldring av materialet.

Under påvirkning av partielle utslipp, begynner prosessen med ødeleggelse av isolasjon, øker størrelsen på det berørte området.

Forutsetningene for utseendet av partielle utladninger er avhengig av formen til det isolerende elektromagnetiske feltet og de elektriske egenskapene til en bestemt sone av materiale.

Delvis utslipp fører vanligvis ikke til en gjennomstrømning av isolasjon, men er årsaken til endringer i strukturen til dielektriske, og hvis systemet drives i ganske lang tid, kan det føre til en nedbryting av isolasjonslaget. Deres forekomst indikerer alltid en lokal inhomogenitet av dielektriske. Egenskaper for partielle utslipp er tilstrekkelig gode til å bedømme graden av defektivitet av isolasjonsstrukturen.

Den største faren de representerer når utstyret opererer ved vekslende og pulserende spenning.

Fysiske fenomener som følger med delvise utslipp i isolasjon

Overoppheting av isolasjon fører til en akselerasjon av prosessen med ødeleggelsen på grunn av en økning i antall punkter der nye feil oppstår, noe som fører til økning i mengden og volumet av dendriter. Dette fører til en økning i intensiteten av feltet i dette området.

En delvis elektrisk utladning utøver en termisk effekt på isolasjonen, og ødelegger den også ved ladede partikler og reaktive produkter dannet som et resultat av utladningen.

I tillegg forårsaker partielle utslipp generering av impulsstrømmer i kanalene som er opprettet av dem. I tilfelle av sammenbrudd er alt dette ledsaget av elektromagnetisk stråling, støtbølger, lysknapper og forfall av isolasjonen på molekylivå.

Delvis utslipp er blant hovedårsakene til skade på høyspenningsutstyr. Dette forklares av at utseendet på delvise utslipp er den første utviklingsfasen av flertallet av feil i høyspenningsisolering.

Som et resultat av disse prosessene opprettes forhold for forekomst av isolasjonsbrudd.

Stadier av utslipp

Hvis en bestemt spenningsgrense for et bestemt isolasjonsmateriale overskrides, kan partielle utladninger initieres i det, som ikke fører til en umiddelbar utbrenning av isolasjonen, og kan derfor tolereres fullstendig. De fikk navnet - initial.

Videre økning av spenning, økning i størrelse og antall inneslutninger, antall triinger i prosessen med kontinuerlig drift av utstyr fører til en kraftig økning i intensiteten av partielle utladninger. Deres forekomst reduserer isolasjonens holdbarhet dramatisk og kan føre til brudd. Slike utslipp kalles kritisk.

Innflytelse av utslipp i strukturen på utstyr

En av hovedelementene i utformingen av transformatorer og elektriske maskiner er isoleringen av viklinger. Det er kontinuerlig gjenstand for slike destruktive faktorer som: termiske effekter på grunn av langvarig strømstrømning; Vibrasjonsbelastning på grunn av magnetkretsen (for transformatorer) og drivmekanismen (for elektriske maskiner); Konsekvenser av lekkasje av startstrømmer og kortslutningsstrømmer.

Alle disse faktorene fører til skade på isolasjon og forekomst av partielle utslipp. For elektriske maskiner er dette den vanligste årsaken til feil, og for transformatorer er feil som følge av skade på isolasjonene av viklingenes sekund bare for å skade inngangene.

Hvorfor må du måle utslipp

Måling av prosessene som oppstår når partielle utslipp oppstår, er nødvendig for å oppnå mulighet for å hindre nedbryting av isolasjon og maksimal reduksjon i intensiteten i isolasjonsmaterialer.

I forbindelse med bruk av XLPE-isolasjon ved konstruksjon av kraftkabler, elektrisk utstyr, høyspenningstransformatorer, overheadoverføringslinjer, er det nødvendig å konstant overvåke de delvise utslippene som påvirker sikkerheten ved driften.

Forebygging av isolasjonsbrudd og testmetoder

Det er nødvendig å kontrollere tilstanden til isolasjonsmaterialet under drift for å oppdage de utviklende bruddene og for å forhindre nødfeil på grunn av partielle utladninger på utstyret.

For å kontrollere graden av mangel på isolasjon av høyspenningsutstyr, er det:

• Test med økt spenning, ekvivalent i størrelsesorden til mulig økning under drift. Dette er nødvendig for å fastslå verdiene for den elektriske styrken av isolasjon under kortsiktige spenningsstiger.
• Nondestructive testmetoder for å bestemme tidsressursen for operasjonen.

Dette gjør det mulig å utføre pålitelig diagnostikk på driftsutstyr, uten å fjerne utstyr fra drift, og dermed eksklusive økonomiske tap.

Eksisterende metoder for å diagnostisere partielle utladninger kan oppdage en defekt i de tidlige stadiene av utviklingen og derved forhindre dyre reparasjoner eller utskifting av feilaktig utstyr.

Noen metoder tillater lokalisering av defektområdet, og bare skadede isolasjonsområder vil bli gjenstand for reparasjon.

Ved testing av utstyr med høy spenning forverres isolasjonskvaliteten som følge av spenninger flere ganger større enn driftsverdiene.

Diagnostiske metoder for å påvise partielle utladninger tillater det mest nøyaktige estimatet av graden av gjenværende ytelse av utstyret uten å gi en ødeleggende effekt på isolasjonen. Diagnosen av partielle utladninger under operasjonen er komplisert av det faktum at vanligvis rundt objektet som blir inspisert, er annet utstyr som er en kilde til forstyrrelser. Disse signalene kan ikke variere i parametere fra signalene til ønsket objekt, siden de også kan være partielle utladninger.

For å skille interferenssignalene og den målte partielle utladningen må du først måle interferenssignalene med spenningen frakoblet på det testede objektet, og måle det deretter i driftsmodus.

I dette tilfellet blir summen av de delvise utladnings- og bakgrunnssignalene registrert.

Forskjellen i resultatene av disse målingene vil vise verdien av det delvise utladningssignalet.

De karakteristika som er oppnådd gjør det mulig å estimere karakteren av feilene og selve utladningen.

Delutladningsmetoden er ikke skadelig for isolasjon og brukes mye, siden testen ikke bruker økt spenning, noe som negativt påvirker isolasjonen.

Elektrisk utladningsmetode

Metoden krever tilstedeværelse av en kontakt av måleinstrumenter med isolasjon.

Det gjør det mulig å bestemme et stort antall egenskaper ved delvis utladning.

Dette er den mest nøyaktige av alle metoder for måling av partielle utslipp.

Akustisk innspillingsmetode

Denne metoden er basert på bruk av mikrofoner som mottar lydsignaler fra driftsutstyr.

Sensorer er installert i komplekse brytere og annet elektrisk utstyr og opererer eksternt.

Ulempe: Delvis utladning av liten størrelse er ikke løst.

Elektromagnetisk eller fjernmetode

Påvisningen av delvise utslipp ved hjelp av mikrobølge-metoden er en enkel og effektiv prosess. For dette brukes en retningsantennenhet.

Ulempen med denne metoden er umuligheten av å måle størrelsen på utslippene.

Spesifikasjon av utslipp i transformatorer

Kraftige krafttransformatorer er deler av kraftsystemer, og høyspenningsutstyr er installert i nærheten av dem, hvor partielle utladninger kan eksistere. Signaler fra dem kommer på forskjellige måter til den overvåkede transformatoren.

Hvis strømledninger utsatt for lynutslipp er koblet til transformatoren, vil signaler fra dem bli registrert ved måling av de delvise utladningsegenskapene i transformatorisolasjonen.

Når transformatoren er lokalisert i en åpen transformatorstasjon, forekommer koronautladninger periodisk på dens ytre levende deler, avhengig av temperatur, fuktighet og andre faktorer.

Endring i belastning og tilstedeværelse i transformatorer av enheter som regulerer parametrene under drift, for eksempel enheter som regulerer drift under belastning, medfører endring i egenskapene til partielle utladninger, som kan reduseres eller økes.

Alle disse faktorene fører til at mange målinger på transformatorer kan vise et forvrengt bilde av isolasjonsstaten.

Lesingene tatt fra transformatoren under test vil være impulser av forstyrrelser fra arbeidet til det nærliggende utstyret.

I slike tilfeller er det nødvendig å bruke en riktig valgt målingsteknikk for å utelukke påvirkning av interferens på de oppnådde dataene på partielle utladninger i transformatorer.