Μερική απόρριψη σε απομόνωση: η διαδικασία μερικής εκκένωσης

Μερική απόρριψη είναι μια ηλεκτρική εκκένωση που συμβαίνει σε μια μικρή περιοχή μόνωσης, όπου η ισχύς του ηλεκτρικού πεδίου υπερβαίνει την αντοχή σε διάσπαση του υλικού. Μπορεί να συμβεί σε κενά μέσα στην στερεά μόνωση, στην επιφάνεια του μονωτικού υλικού, μέσα σε φυσαλίδες αερίου σε υγρή μόνωση.

Αιτίες μερικών εκφορτίσεων

Εξ ορισμού, που υιοθετείται από τα διεθνή πρότυπα, μια μερική απόρριψη ονομάζεται ηλεκτρική εκφόρτιση, που μετατοπίζει τοπικά τη μόνωση σε ένα ξεχωριστό τμήμα της δομής.

Αυτή η διαδικασία προκύπτει από τον ιονισμό ενός αέριου ή υγρού διηλεκτρικού και μπορεί να συμβεί στη διεπιφάνεια μεταξύ δύο μέσων και εντός της μόνωσης. Η προέλευση και η εξέλιξη εξαρτάται από τον τύπο του διηλεκτρικού και τα δομικά χαρακτηριστικά της μόνωσης του αντικειμένου. Οι μερικές εκφορτίσεις στη μόνωση είναι συνέπεια της παρουσίας ανομοιογενών στοιχείων στη δομή του διηλεκτρικού και των χαρακτηριστικών της τάσης που επενεργεί επ 'αυτού. Τέτοιες ετερογένειες μπορεί να είναι διάφορες ξένες ακαθαρσίες και προσμείξεις, κοιλότητες αερίων, ζώνες υγρασίας. Τέτοιες ατέλειες σχηματίζονται στην δομή μόνωσης, κατά κανόνα, ως αποτέλεσμα της διακοπής της διαδικασίας της κατασκευής και της λειτουργίας του εξοπλισμού (υπό την επίδραση μηχανικών επιδράσεων, παραμορφώσεων, κραδασμών).

Τι είναι οι τριάδες και ο σχηματισμός τους στη δομή του μονωτικού υλικού

Στο μονωτικό υλικό σχηματίζεται δομή που μοιάζει με δέντρο από την κοιλότητα που υπάρχει σ 'αυτήν, ένα τρίγωνο. Μερικές εκφορτίσεις αναπτύσσονται στους κλάδους των τριγώνων. Υπό την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου και των εκκενώσεων, οι τριάδες αυξάνουν το μέγεθος και την ποσότητα, αυξάνοντας έτσι τον βαθμό αποικοδόμησης του πολυμερούς υλικού. Οι δενδρίτες έχουν αυξημένη αγωγιμότητα και οδηγούν σε προοδευτική καταστροφή του διηλεκτρικού.

Δεδομένου ότι η απόρριψη μιας μερικής εκφόρτισης στο αέριο μέσο απαιτεί τάση χαμηλότερη από εκείνη για το ίδιο αποτέλεσμα στο υγρό ή σε μια συμπαγή εξωτερική προσθήκη, η παρουσία τέτοιων ελαττωμάτων στη μόνωση μπορεί να γίνει η πιο πιθανή αιτία της έναρξης της καταστροφής αυτού του υλικού. Αυτό συμβαίνει ως αποτέλεσμα του γεγονότος ότι σε μια κοιλότητα γεμισμένη με αέριο η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου είναι υψηλότερη από ότι σε μία στερεή ή υγρή περιοχή και η ηλεκτρική αντοχή του αερίου μέσου έχει χαμηλότερη τιμή από άλλα κλάσματα μόνωσης.

Τύποι triings

Ηλεκτρικά προκαλούμενα τριάδα σχηματίζονται από τη δράση εναλλασσόμενων και παλμικών τάσεων, καθώς και σε πολύ υψηλές τιμές. Κατά τη λειτουργία του εξοπλισμού, αυτές οι τιμές δεν προκαλούν άμεση διάσπαση της μόνωσης, αλλά μπορούν να προκαλέσουν ιονισμό του αερίου σε ανομοιογένειες. Εάν η δομή του υλικού δεν έχει επαρκώς μεγάλες κοιλότητες, οι δενδρίτες μπορούν να αναπτυχθούν για σχετικά μεγάλο χρονικό διάστημα.

Η παρουσία φυσαλίδων αυξημένου μεγέθους οδηγεί στην εμφάνιση μερικών εκφορτίσεων όταν το καλώδιο λειτουργεί στην ονομαστική τάση.

Οι διαρροές νερού σχηματίζονται όταν εισέρχεται υγρασία στο εσωτερικό της μόνωσης ως αποτέλεσμα της διάχυσης ή μέσω μικροσυστοιχιών στο υλικό.

Όταν συμπυκνώνεται η υγρασία στα εγκλείσματα, σχηματίζονται δενδρίτες, μετά από τους οποίους ο εντατικός σχηματισμός και η ανάπτυξή τους αρχίζουν λόγω της εμφάνισης πρόσθετων κενών. Αυτό οδηγεί σε μείωση της διηλεκτρικής ισχύος και στην αποσύνθεση του καλωδίου.

Οι κυριότεροι λόγοι για την υποβάθμιση της μόνωσης είναι και η ηλεκτρική γήρανση λόγω μερικών εκφορτίσεων που εμφανίζονται στα εγκλείσματα κατά την υπέρταση και στον ονομαστικό τρόπο λειτουργίας, καθώς και η θερμική γήρανση του υλικού.

Υπό την επίδραση μερικών εκφορτίσεων, η διαδικασία καταστροφής της μόνωσης αρχίζει, το μέγεθος της πληγείσας περιοχής αυξάνεται.

Οι συνθήκες εμφάνισης μερικών εκφορτίσεων εξαρτώνται από το σχήμα του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου της μονωτικής δομής και από τις ηλεκτρικές ιδιότητες μιας συγκεκριμένης ζώνης υλικού.

Οι μερικές εκφορτίσεις συνήθως δεν οδηγούν σε διαρροή της μόνωσης, αλλά προκαλούν αλλαγές στη δομή του διηλεκτρικού και εάν το σύστημα λειτουργεί για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα, μπορεί να προκαλέσει διακοπή της μόνωσης. Η εμφάνισή τους δείχνει πάντα μια τοπική ανομοιογένεια του διηλεκτρικού. Τα χαρακτηριστικά των μερικών απορρίψεων είναι επαρκώς ικανοποιητικά για να κρίνουμε το βαθμό ατέλειας της μονωτικής δομής.

Ο μεγαλύτερος κίνδυνος που αντιπροσωπεύουν όταν ο εξοπλισμός λειτουργεί σε εναλλασσόμενη και παλμική τάση.

Φυσικά φαινόμενα που συνοδεύουν μερικές εκφορτίσεις σε απομόνωση

Η υπερθέρμανση της μόνωσης οδηγεί σε επιτάχυνση της διαδικασίας καταστροφής της λόγω της αύξησης του αριθμού των σημείων στα οποία εμφανίζονται νέα ελαττώματα, με αποτέλεσμα την αύξηση της ποσότητας και του όγκου των δενδριτών. Αυτό οδηγεί σε αύξηση της έντασης του πεδίου σε αυτόν τον τομέα.

Μια μερική ηλεκτρική εκκένωση ασκεί θερμική επίδραση στη μόνωση και επίσης την καταστρέφει από τα φορτισμένα σωματίδια και τα αντιδραστικά προϊόντα που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της εκκένωσης.

Επιπλέον, μερικές εκφορτίσεις προκαλούν τη δημιουργία ρεύματος παλμών στα κανάλια που δημιουργούνται από αυτά. Σε περίπτωση βλάβης, όλα αυτά συνοδεύονται από ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, κύματα κλονισμού, αναλαμπές φωτός και την αποσύνθεση της απομόνωσης σε μοριακό επίπεδο.

Οι μερικές εκφορτίσεις συγκαταλέγονται στις κύριες αιτίες βλάβης σε εξοπλισμό υψηλής τάσης. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η εμφάνιση μερικών εκκενώσεων είναι το αρχικό στάδιο ανάπτυξης των περισσότερων ελαττωμάτων στη μόνωση υψηλής τάσης.

Ως αποτέλεσμα αυτών των διαδικασιών, δημιουργούνται συνθήκες για την εμφάνιση της βλάβης της μόνωσης.

Τα στάδια των απορρίψεων

Εάν ξεπεραστεί ένα συγκεκριμένο κατώφλι τάσης για ένα συγκεκριμένο μονωτικό υλικό, μπορεί να ξεκινήσουν μερικές εκφορτώσεις, οι οποίες δεν οδηγούν σε άμεση εξουδετέρωση της μόνωσης και συνεπώς μπορούν να γίνουν πλήρως ανεκτές. Πήραν το όνομα - αρχικό.

Η περαιτέρω αύξηση της τάσης, η αύξηση του μεγέθους και του αριθμού των εγκλεισμάτων, ο αριθμός των δοκιμών στη διαδικασία συνεχούς λειτουργίας του εξοπλισμού οδηγεί σε απότομη αύξηση της έντασης των μερικών εκκενώσεων. Η εμφάνισή τους μειώνει δραματικά τη διάρκεια ζωής της μόνωσης και μπορεί να οδηγήσει σε βλάβη. Τέτοιες απορρίψεις ονομάζονται κρίσιμες.

Επίδραση των απορρίψεων στη δομή του εξοπλισμού

Ένα από τα κύρια στοιχεία του σχεδιασμού μετασχηματιστών και ηλεκτρικών μηχανών είναι η μόνωση των περιελίξεων. Υποστηρίζεται συνεχώς από τέτοιους καταστροφικούς παράγοντες όπως: θερμικές επιδράσεις λόγω παρατεταμένης ροής ρευμάτων, Φορτία κραδασμών λόγω του μαγνητικού κυκλώματος (για τους μετασχηματιστές) και του μηχανισμού κίνησης (για ηλεκτρικές μηχανές). Συνέπειες της διαρροής ρευμάτων εκκίνησης και ρευμάτων βραχυκυκλώματος.

Όλοι αυτοί οι παράγοντες οδηγούν σε ζημιές στη μόνωση και στην εμφάνιση μερικών εκφορτώσεων. Για τις ηλεκτρικές μηχανές, αυτή είναι η συνηθέστερη αιτία βλάβης, και για τους μετασχηματιστές, η βλάβη λόγω βλάβης στη μόνωση των περιελίξεων είναι δεύτερη μόνο για τη ζημία στις εισόδους.

Γιατί πρέπει να μετρήσετε τις εκφορτίσεις

Η μέτρηση των διεργασιών που συμβαίνουν όταν συμβαίνουν μερικές εκφορτίσεις είναι απαραίτητη για να ληφθεί η δυνατότητα πρόληψης της διάσπασης της μόνωσης και της μέγιστης μείωσης της έντασής τους σε μονωτικά υλικά.

Σε σχέση με τη χρήση μόνωσης XLPE στην κατασκευή καλωδίων ισχύος, ηλεκτρικού εξοπλισμού, μετασχηματιστών υψηλής τάσης, εναέριων γραμμών μεταφοράς, είναι απαραίτητο να παρακολουθούνται συνεχώς οι μερικές εκφορτίσεις που επηρεάζουν την ασφάλεια της λειτουργίας τους.

Πρόληψη της διάσπασης της μόνωσης και των μεθόδων δοκιμής

Είναι απαραίτητο να ελέγξετε την κατάσταση του μονωτικού υλικού κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του, για να ανιχνεύσετε τα αναπτυσσόμενα κατάγματα και να αποφύγετε τυχόν αστοχίες λόγω μερικών εκκενώσεων στον εξοπλισμό.

Για τον έλεγχο του βαθμού αστοχίας της μόνωσης του εξοπλισμού υψηλής τάσης, υπάρχουν:

• Δοκιμές με αυξημένη τάση, ισοδύναμη σε μέγεθος με την πιθανή αύξηση κατά τη λειτουργία. Αυτό είναι απαραίτητο για τον καθορισμό των τιμών της ηλεκτρικής αντοχής της μόνωσης κατά τη διάρκεια βραχυπρόθεσμων αυξήσεων τάσης.
• Μη καταστρεπτικές μέθοδοι δοκιμής για τον προσδιορισμό του χρονικού πόρου της λειτουργίας του.

Αυτό καθιστά δυνατή τη διεξαγωγή αξιόπιστων διαγνωστικών ελέγχων στον εξοπλισμό λειτουργίας, χωρίς να απομακρύνεται ο εξοπλισμός από τη λειτουργία του και, συνεπώς, με εξαίρεση τις οικονομικές απώλειες.

Οι υπάρχουσες μέθοδοι για τη διάγνωση μερικών εκφορτίσεων μπορούν να ανιχνεύσουν ένα ελάττωμα στα αρχικά στάδια της ανάπτυξής του και, συνεπώς, να αποτρέψουν δαπανηρές επισκευές ή αντικατάσταση αποτυχημένου εξοπλισμού.

Ορισμένες μέθοδοι επιτρέπουν την εντοπισμό της περιοχής ελάττωσης και μόνο ζημιωμένες περιοχές μόνωσης θα υποστούν επισκευή.

Κατά τη δοκιμή εξοπλισμού με υψηλή τάση, η ποιότητα της μόνωσης επιδεινώνεται λόγω των τάσεων που είναι αρκετές φορές υψηλότερες από τις τιμές λειτουργίας.

Οι διαγνωστικές μέθοδοι για την ανίχνευση μερικών εκφορτίσεων επιτρέπουν την ακριβέστερη εκτίμηση του βαθμού υπολειμματικής απόδοσης του εξοπλισμού χωρίς να καταστρέφει την απομόνωσή του. Η διάγνωση μερικών εκφορτίσεων κατά τη λειτουργία περιπλέκεται από το γεγονός ότι συνήθως γύρω από το αντικείμενο που επιθεωρείται είναι άλλος εξοπλισμός που αποτελεί πηγή παρεμβολών. Αυτά τα σήματα μπορεί να μην διαφέρουν σε παραμέτρους από τα σήματα του επιθυμητού αντικειμένου, καθώς μπορούν επίσης να είναι μερικές εκκενώσεις.

Για το λόγο αυτό, για να διαχωρίσετε τα σήματα παρεμβολής και τη μερική απόρριψη, πρέπει πρώτα να μετρήσετε τα σήματα παρεμβολής με την τάση που αποσυνδέθηκε στο εξεταζόμενο αντικείμενο και μετά να το μετρήσετε στον τρόπο λειτουργίας.

Στην περίπτωση αυτή, καταγράφεται το άθροισμα των μερικών σημείων εκφόρτισης και υποβάθρου.

Η διαφορά στα αποτελέσματα αυτών των μετρήσεων θα δείξει την τιμή του σήματος μερικής εκφόρτισης.

Τα ληφθέντα χαρακτηριστικά καθιστούν δυνατή την εκτίμηση του χαρακτήρα των ελαττωμάτων και της ίδιας της εκφόρτισης.

Η μέθοδος μερικής εκφόρτισης δεν είναι επιβλαβής για τη μόνωση και χρησιμοποιείται ευρέως, δεδομένου ότι η δοκιμή δεν χρησιμοποιεί αυξημένη τάση, η οποία επηρεάζει αρνητικά τη μόνωση.

Μέθοδος ηλεκτρικής εκκένωσης

Η μέθοδος απαιτεί την ύπαρξη επαφής των οργάνων μέτρησης με μόνωση.

Επιτρέπει τον προσδιορισμό μεγάλου αριθμού χαρακτηριστικών μιας μερικής απόρριψης.

Αυτό είναι το πιο ακριβές όλων των μεθόδων μέτρησης μερικών εκφορτίσεων.

Μέθοδος ακουστικής καταγραφής

Αυτή η μέθοδος βασίζεται στη χρήση μικροφώνων που λαμβάνουν ηχητικά σήματα από τον εξοπλισμό λειτουργίας.

Οι αισθητήρες εγκαθίστανται σε σύνθετους διακόπτες και άλλο ηλεκτρικό εξοπλισμό και λειτουργούν εξ αποστάσεως.

Μειονέκτημα: οι μερικές εκφορτώσεις μικρού μεγέθους δεν είναι σταθερές.

Ηλεκτρομαγνητική ή απομακρυσμένη μέθοδος

Η ανίχνευση μερικών εκφορτίσεων χρησιμοποιώντας τη μέθοδο μικροκυμάτων είναι μια απλή και αποτελεσματική διαδικασία. Για αυτό, χρησιμοποιείται μια κατευθυντική κεραία.

Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η αδυναμία μέτρησης των μεγεθών των εκκενώσεων.

Ειδικότητα των απορρίψεων στους μετασχηματιστές

Οι ισχυροί μετασχηματιστές ισχύος αποτελούν μέρη συστημάτων ηλεκτροπαραγωγής και ο εξοπλισμός υψηλής τάσης εγκαθίσταται κοντά τους, στον οποίο μπορούν να υπάρχουν μερικές εκκενώσεις. Τα σήματα από αυτά έρχονται με διάφορους τρόπους στον παρακολουθούμενο μετασχηματιστή.

Εάν οι εναέριες γραμμές ηλεκτρικού ρεύματος που υπόκεινται σε εκκενώσεις αστραπής συνδέονται με το μετασχηματιστή, τα σήματα από αυτά θα καταγράφονται κατά τη μέτρηση των χαρακτηριστικών μερικής εκφόρτισης στη μόνωση του μετασχηματιστή.

Όταν ο μετασχηματιστής βρίσκεται σε ανοιχτό υποσταθμό, οι εκκενώσεις κορώνας συμβαίνουν περιοδικά στα εξωτερικά ενεργά μέρη του, ανάλογα με τη θερμοκρασία, την υγρασία και άλλους παράγοντες.

Η μεταβολή του φορτίου και η παρουσία στους μετασχηματιστές συσκευών που ρυθμίζουν τις παραμέτρους τους κατά τη λειτουργία, για παράδειγμα συσκευές που ρυθμίζουν τη λειτουργία υπό φορτίο, οδηγούν σε αλλαγή των χαρακτηριστικών των μερικών εκκενώσεων, οι οποίες μπορούν να μειωθούν ή να αυξηθούν.

Όλοι αυτοί οι παράγοντες οδηγούν στο γεγονός ότι πολλές μετρήσεις σε μετασχηματιστές μπορούν να δείξουν μια παραμορφωμένη εικόνα της κατάστασης της μόνωσης.

Οι ενδείξεις που λαμβάνονται από τον υπό δοκιμή μετασχηματιστή θα είναι παλμοί παρεμβολής από την εργασία του κοντινού εξοπλισμού.

Σε τέτοιες περιπτώσεις, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί σωστά επιλεγμένη τεχνική μέτρησης για να αποκλειστεί η επίδραση παρεμβολής στα ληφθέντα δεδομένα για μερικές εκφορτίσεις στους μετασχηματιστές.