Η μερική εκφόρτιση είναι μια ηλεκτρική εκκένωση που εμφανίζεται σε μια μικρή περιοχή μόνωσης όπου η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου υπερβαίνει την αντοχή διάσπασης του υλικού. Μπορεί να εμφανιστεί σε κενά μέσα σε στερεά μόνωση, κατά μήκος της επιφάνειας του μονωτικού υλικού, μέσα σε φυσαλίδες αερίου σε υγρή μόνωση.
Αιτίες μερικών εκκενώσεων
Σύμφωνα με τον ορισμό που υιοθετείται από τα διεθνή πρότυπα, μερική εκφόρτιση είναι μια ηλεκτρική εκκένωση που τοπικά εκκενώνει τη μόνωση σε ξεχωριστό τμήμα της κατασκευής.
Αυτή η διαδικασία συμβαίνει λόγω του ιονισμού ενός αερίου ή υγρού διηλεκτρικού και μπορεί να συμβεί στη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων και στο εσωτερικό της μόνωσης. Η εμφάνιση και η ανάπτυξη εξαρτάται από τον τύπο του διηλεκτρικού και τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά της μόνωσης του αντικειμένου. Οι μερικές εκκενώσεις στη μόνωση είναι συνέπεια της παρουσίας ανομοιογενειών στη δομή του διηλεκτρικού και των χαρακτηριστικών της τάσης που δρα σε αυτό. Τέτοιες ανομοιογένειες μπορεί να είναι διάφορες ακαθαρσίες και ακαθαρσίες, κοιλότητες αερίων, ζώνες ύγρανσης. Τέτοια ελαττώματα σχηματίζονται στη δομή μόνωσης, κατά κανόνα, σεως αποτέλεσμα παραβίασης της διαδικασίας κατασκευής του και κατά τη λειτουργία του εξοπλισμού (υπό την επίδραση μηχανικών επιδράσεων, παραμορφώσεων, κραδασμών).
Τι είναι τα δέντρα και ο σχηματισμός τους στη δομή ενός μονωτικού υλικού
Στο μονωτικό υλικό, από την κοιλότητα που υπάρχει σε αυτό, σχηματίζεται μια δομή σαν δέντρο - δέντρο. Μερικές απορρίψεις αναπτύσσονται σε κλαδιά δέντρων. Υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου και των εκκενώσεων, τα δέντρα αυξάνονται σε μέγεθος και ποσότητα, αυξάνοντας έτσι τον βαθμό αποικοδόμησης του πολυμερούς υλικού. Οι δενδρίτες έχουν αυξημένη αγωγιμότητα και οδηγούν σε προοδευτική καταστροφή του διηλεκτρικού.
Δεδομένου ότι μια μερική εκφόρτιση σε ένα αέριο μέσο απαιτεί τάση χαμηλότερη από οποιαδήποτε επίδραση σε υγρό ή στερεό ξένο εγκλεισμό, η παρουσία τέτοιων ελαττωμάτων στη μόνωση μπορεί να είναι η πιο πιθανή αιτία για την έναρξη της καταστροφής αυτού υλικό. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι σε μια κοιλότητα γεμάτη με αέριο, η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου είναι μεγαλύτερη από ό,τι σε μια περιοχή στερεού ή υγρού και η ηλεκτρική ισχύς του αερίου μέσου έχει χαμηλότερη τιμή από άλλα κλάσματα μόνωσης.
Τύποι δένδρων
Σχήματα ηλεκτρικής προέλευσης σχηματίζονται όταν εκτίθενται σε εναλλασσόμενη και παλμική τάση, 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 αερίου στοανομοιογένειες. Εάν δεν υπάρχουν αρκετά μεγάλες κοιλότητες στη δομή του υλικού, οι δενδρίτες μπορούν να αναπτυχθούν για σχετικά μεγάλο χρονικό διάστημα.
Η παρουσία μεγάλων φυσαλίδων οδηγεί σε μερικές εκκενώσεις όταν το καλώδιο λειτουργεί με ονομαστική τάση.
Τα υδάτινα δέντρα σχηματίζονται όταν εισέρχεται υγρασία στο εσωτερικό της μόνωσης ως αποτέλεσμα διάχυσης ή μέσω μικρορωγμών στο υλικό.
Όταν η υγρασία συμπυκνώνεται στα εγκλείσματα, σχηματίζονται δενδρίτες εδώ, μετά τον οποίο αρχίζει ο εντατικός σχηματισμός και η ανάπτυξή τους λόγω της εμφάνισης πρόσθετων κενών. Αυτό οδηγεί σε μείωση της ηλεκτρικής αντοχής του διηλεκτρικού και σε διάσπαση του καλωδίου.
Οι κύριες αιτίες της υποβάθμισης της μόνωσης περιλαμβάνουν τόσο την ηλεκτρική γήρανση λόγω μερικών εκκενώσεων που συμβαίνουν σε εγκλείσματα στην υπέρταση και στον ονομαστικό τρόπο λειτουργίας, όσο και τη θερμική γήρανση του υλικού.
Υπό την επίδραση μερικών εκκενώσεων, ξεκινά η διαδικασία καταστροφής της μόνωσης, το μέγεθος της πληγείσας περιοχής αυξάνεται.
Οι συνθήκες για την εμφάνιση μερικών εκκενώσεων εξαρτώνται από το σχήμα του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου της μονωτικής δομής και τις ηλεκτρικές ιδιότητες μιας συγκεκριμένης ζώνης του υλικού.
Οι μερικές εκκενώσεις συνήθως δεν οδηγούν σε κατάρρευση της μόνωσης, ωστόσο, προκαλούν αλλαγές στη δομή του διηλεκτρικού και με μια αρκετά μακρά λειτουργία του συστήματος, μπορούν να προκαλέσουν κατάρρευση της μόνωσης στρώμα. Η εμφάνισή τους υποδηλώνει πάντα τοπική ετερογένεια.διηλεκτρικός. Τα χαρακτηριστικά των μερικών εκκενώσεων καθιστούν δυνατό να κρίνουμε αρκετά καλά τον βαθμό ελαττωματικότητας της μονωτικής δομής.
Αποτελούν τον μεγαλύτερο κίνδυνο όταν ο εξοπλισμός λειτουργεί με εναλλασσόμενη και παλμική τάση.
Φυσικά φαινόμενα που συνοδεύουν μερικές εκκενώσεις στη μόνωση
Η υπερθέρμανση της μόνωσης επιταχύνει τη διαδικασία της καταστροφής της αυξάνοντας τον αριθμό των σημείων στα οποία εμφανίζονται νέα ελαττώματα, οδηγώντας σε αύξηση του αριθμού και του όγκου των δενδριτών. Αυτό οδηγεί σε αυξημένη ένταση στα χωράφια της περιοχής.
Μερική ηλεκτρική εκφόρτιση έχει θερμική επίδραση στη μόνωση και επίσης την καταστρέφει με φορτισμένα σωματίδια και αντιδραστικά προϊόντα που προκύπτουν από την εκκένωση.
Επιπλέον, οι μερικές εκκενώσεις προκαλούν την εμφάνιση παλμικών ρευμάτων στα κανάλια που δημιουργούν. Κατά τη διάρκεια μιας βλάβης, όλα αυτά συνοδεύονται από ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, κρουστικά κύματα, λάμψεις φωτός και διάσπαση της μόνωσης σε μοριακό επίπεδο.
Οι μερικές εκκενώσεις συγκαταλέγονται στις κύριες αιτίες ζημιών σε εξοπλισμό υψηλής τάσης. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η εμφάνιση μερικών εκκενώσεων είναι το αρχικό στάδιο στην ανάπτυξη των περισσότερων ελαττωμάτων στη μόνωση υψηλής τάσης.
Ως αποτέλεσμα αυτών των διαδικασιών, δημιουργούνται συνθήκες για την εμφάνιση βλάβης της μόνωσης.
Στάδια απαλλαγής
Όταν ξεπεραστεί ένα συγκεκριμένο όριο τάσης, ορίστε ένα συγκεκριμένομονωτικό υλικό, μπορούν να ξεκινήσουν μερικές εκκενώσεις σε αυτό, οι οποίες δεν οδηγούν σε άμεση καύση της μόνωσης, επομένως, μπορεί να είναι αρκετά αποδεκτές. Πήραν το όνομα - αρχικό.
Περαιτέρω αύξηση της τάσης, αύξηση του μεγέθους και του αριθμού των εγκλεισμάτων, του αριθμού των δέντρων στη διαδικασία συνεχούς λειτουργίας του εξοπλισμού, οδηγεί σε απότομη αύξηση της έντασης των μερικών εκκενώσεων. Η εμφάνισή τους μειώνει απότομα τη διάρκεια ζωής της μόνωσης και μπορεί να οδηγήσει σε βλάβη της. Τέτοιες εκκενώσεις ονομάζονται κρίσιμες.
Επίδραση των εκκενώσεων στη δομή στον εξοπλισμό
Ένα από τα κύρια στοιχεία σχεδιασμού των μετασχηματιστών και των ηλεκτρικών μηχανών είναι η μόνωση περιελίξεων. Είναι συνεχώς εκτεθειμένο σε τέτοιους καταστροφικούς παράγοντες όπως: θερμικές επιδράσεις λόγω της μεγάλης ροής των ρευμάτων. φορτία δόνησης λόγω της λειτουργίας του μαγνητικού κυκλώματος (για μετασχηματιστές) και του μηχανισμού κίνησης (για ηλεκτρικές μηχανές). συνέπειες των ρευμάτων εισόδου και των ρευμάτων βραχυκυκλώματος.
Όλοι αυτοί οι παράγοντες οδηγούν σε ζημιά στη μόνωση και μερικές εκκενώσεις. Για τις ηλεκτρικές μηχανές, αυτή είναι η πιο κοινή αιτία αστοχίας και για τους μετασχηματιστές, η αστοχία λόγω βλάβης στη μόνωση περιελίξεων βρίσκεται στη δεύτερη θέση μετά τη ζημιά στους δακτυλίους.
Γιατί πρέπει να μετρήσετε τις εκκρίσεις
Η μέτρηση των διεργασιών που συμβαίνουν όταν συμβαίνουν μερικές εκκενώσεις είναι απαραίτητη για να μπορέσουμε να αποτρέψουμε την καταστροφή της μόνωσης και να τις ελαχιστοποιήσουμεένταση στα μονωτικά υλικά.
Σε σχέση με τη χρήση μόνωσης XLPE στην κατασκευή καλωδίων τροφοδοσίας, εξοπλισμού τροφοδοσίας, μετασχηματιστών υψηλής τάσης, εναέριων γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας, είναι απαραίτητο να παρακολουθείτε συνεχώς τις μερικές εκκενώσεις που επηρεάζουν την ασφάλεια της λειτουργίας τους.
Πρόληψη βλάβης μόνωσης και μέθοδοι δοκιμής
Είναι απαραίτητο να διενεργούνται έλεγχοι της κατάστασης του μονωτικού υλικού κατά τη λειτουργία, προκειμένου να εντοπιστούν εξελισσόμενες ζημιές και να αποφευχθούν τυχαίες αστοχίες λόγω μερικών εκκενώσεων στον εξοπλισμό.
Για τον έλεγχο του βαθμού ελαττώματος της μόνωσης του εξοπλισμού υψηλής τάσης, υπάρχουν:
- Δοκιμές με αυξημένη τάση, ισοδύναμη σε μέγεθος με την πιθανή αύξησή της κατά τη λειτουργία. Αυτό είναι απαραίτητο για τον καθορισμό των τιμών της διηλεκτρικής αντοχής της μόνωσης κατά τη διάρκεια βραχυπρόθεσμων αυξήσεων τάσης.
- Μη καταστροφικές μέθοδοι δοκιμής για τον προσδιορισμό της διάρκειας ζωής της λειτουργίας του.
Αυτό καθιστά δυνατή τη διεξαγωγή αξιόπιστων διαγνωστικών για τον εξοπλισμό λειτουργίας, χωρίς παροπλισμό εξοπλισμού και, ως εκ τούτου, την εξάλειψη των οικονομικών ζημιών.
Οι υπάρχουσες μέθοδοι για τη διάγνωση μερικών εκκενώσεων καθιστούν δυνατό τον εντοπισμό ενός ελαττώματος σε πρώιμο στάδιο της ανάπτυξής του και, ως εκ τούτου, την πρόληψη δαπανηρών επισκευών ή αντικατάστασης αποτυχημένου εξοπλισμού.
Ορισμένες μέθοδοι σάς επιτρέπουν να εντοπίσετε την περιοχή του ελαττώματος και μόνο οι κατεστραμμένες περιοχές θα υπόκεινται σε επισκευήμόνωση.
Κατά τη δοκιμή εξοπλισμού με υψηλή τάση, η ποιότητα μόνωσης επιδεινώνεται ως αποτέλεσμα της έκθεσης σε τάσεις πολλές φορές υψηλότερες από τις τιμές λειτουργίας.
Οι διαγνωστικές μέθοδοι για την ανίχνευση μερικής εκφόρτισης επιτρέπουν την ακριβέστερη εκτίμηση του βαθμού υπολειπόμενης απόδοσης του εξοπλισμού χωρίς να έχουν καταστροφική επίδραση στη μόνωση του. Η διάγνωση μερικών εκκενώσεων κατά τη λειτουργία παρεμποδίζεται από το γεγονός ότι συνήθως υπάρχει άλλος εξοπλισμός γύρω από το αντικείμενο που ελέγχεται, ο οποίος αποτελεί πηγή παρεμβολών. Αυτά τα σήματα ενδέχεται να μην διαφέρουν σε παραμέτρους από τα σήματα του επιθυμητού αντικειμένου, καθώς μπορεί επίσης να είναι μερικές εκφορτίσεις.
Επομένως, για να διαχωρίσετε τα σήματα παρεμβολής και τη μετρούμενη μερική εκφόρτιση, πρέπει πρώτα να μετρήσετε τα σήματα παρεμβολής με την τάση απενεργοποιημένη στο υπό δοκιμή αντικείμενο και στη συνέχεια να το μετρήσετε στον τρόπο λειτουργίας.
Σε αυτήν την περίπτωση, θα καταγραφεί το άθροισμα των σημάτων μερικής εκφόρτισης και του φόντου.
Η διαφορά μεταξύ αυτών των μετρήσεων θα δείξει την τιμή του σήματος PD.
Τα λαμβανόμενα χαρακτηριστικά μας επιτρέπουν να αξιολογήσουμε τη φύση των ελαττωμάτων και την ίδια την εκκένωση.
Η μέθοδος μερικής εκφόρτισης δεν βλάπτει τη μόνωση και χρησιμοποιείται ευρέως επειδή η διαδικασία δοκιμής δεν χρησιμοποιεί υψηλή τάση για να επηρεάσει αρνητικά τη μόνωση.
Μέθοδος ηλεκτρικής εκφόρτισης
Η μέθοδος απαιτεί επαφή του οργάνου μέτρησης με μόνωση.
Σας επιτρέπει να ορίσετε έναν μεγάλο αριθμό χαρακτηριστικών μερικής εκφόρτισης.
Αυτό είναι το πιο ακριβές από όλαμέθοδοι μέτρησης μερικής εκκένωσης.
Μέθοδος ακουστικής εγγραφής
Αυτή η μέθοδος βασίζεται στη χρήση μικροφώνων που λαμβάνουν ηχητικά σήματα από ζωντανό εξοπλισμό.
Οι αισθητήρες εγκαθίστανται σε σύνθετους διακόπτες και άλλο εξοπλισμό ηλεκτρικής ενέργειας και λειτουργούν εξ αποστάσεως.
Μειονέκτημα: δεν καταγράφονται μερικές εκκενώσεις μικρού μεγέθους.
Ηλεκτρομαγνητική ή απομακρυσμένη μέθοδος
Η ανίχνευση μερικών εκκενώσεων με τη μέθοδο των μικροκυμάτων είναι μια απλή και αποτελεσματική διαδικασία. Για αυτό, χρησιμοποιείται μια κατευθυντική συσκευή κεραίας.
Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η αδυναμία μέτρησης του μεγέθους των εκκενώσεων.
Ειδικές εκκενώσεις σε μετασχηματιστές
Οι ισχυροί μετασχηματιστές ισχύος αποτελούν μέρος των συστημάτων ισχύος και κοντά τους είναι εγκατεστημένος εξοπλισμός υψηλής τάσης, στον οποίο μπορεί να υπάρχουν μερικές εκκενώσεις. Τα σήματα από αυτά αποστέλλονται στον ελεγχόμενο μετασχηματιστή με διάφορους τρόπους.
Εάν ο μετασχηματιστής είναι συνδεδεμένος σε εναέριες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας που υπόκεινται σε κεραυνούς, τα σήματα από αυτά θα καταγράφονται κατά τη μέτρηση των χαρακτηριστικών της μερικής εκφόρτισης στη μόνωση του μετασχηματιστή.
Όταν ένας μετασχηματιστής βρίσκεται σε έναν ανοιχτό υποσταθμό, εμφανίζονται περιοδικά εκκενώσεις κορώνας στα εξωτερικά μέρη που μεταφέρουν ρεύμα, ανάλογα με τη θερμοκρασία, την υγρασία και άλλους παράγοντες.
Αλλαγή στο φορτίο και την παρουσία συσκευών σε μετασχηματιστές που ρυθμίζουν τις παραμέτρους τους κατά τη λειτουργία, για παράδειγμα, συσκευές πουη ρύθμιση της λειτουργίας υπό φορτίο, οδηγεί σε αλλαγή στα χαρακτηριστικά των μερικών εκκενώσεων, οι οποίες μπορεί 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 μετρήσεις που λαμβάνονται από τον υπό δοκιμή μετασχηματιστή θα υπερτίθενται από παλμούς θορύβου από κοντινό εξοπλισμό.
Σε τέτοιες περιπτώσεις, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί μια σωστά επιλεγμένη τεχνική μέτρησης προκειμένου να αποκλειστεί η επίδραση παρεμβολών στα λαμβανόμενα δεδομένα σε μερικές εκκενώσεις σε μετασχηματιστές.
