Delna razelektritev je električna razelektritev, ki se pojavi na majhnem območju izolacije, kjer jakost električnega polja presega razpadno moč materiala. Lahko se pojavi v prazninah znotraj trdne izolacije, vzdolž površine izolacijskega materiala, znotraj plinskih mehurčkov v tekoči izolaciji.
Vzroki za delne izpuste
V skladu z definicijo, sprejeto v mednarodnih standardih, je delna razelektritev električna razelektritev, ki lokalno premika izolacijo v ločenem delu konstrukcije.
Ta proces nastane zaradi ionizacije plinastega ali tekočega dielektrika in se lahko pojavi na vmesniku med dvema medijema in znotraj izolacije. Pojav in razvoj sta odvisna od vrste dielektrika in oblikovnih značilnosti izolacije predmeta. Delne razelektritve v izolaciji so posledica prisotnosti nehomogenosti v strukturi dielektrika in značilnosti napetosti, ki deluje nanj. Takšne nehomogenosti so lahko različne nečistoče in nečistoče, plinske votline, območja vlaženja. Takšne napake se praviloma tvorijo v izolacijski strukturikot posledica kršitve postopka njegove izdelave in med delovanjem opreme (pod vplivom mehanskih vplivov, deformacij, vibracij).
Kaj so drevesa in njihova tvorba v strukturi izolacijskega materiala
V izolacijskem materialu se iz votline, ki je v njem prisotna, oblikuje drevesna struktura - drevo. Delni izpusti se razvijejo v vejah dreves. Pod vplivom električnega polja in razelektritev se drevesa povečajo v velikosti in količini, s čimer se poveča stopnja razgradnje polimernega materiala. Dendriti imajo povečano prevodnost in vodijo do postopnega uničenja dielektrika.
Ker delna razelektritev v plinastem mediju zahteva nižjo napetost kot za kakršen koli učinek v tekočem ali trdnem tujem vključku, je lahko prisotnost takšnih napak v izolaciji najverjetnejši vzrok za začetek uničenja tega material. To je posledica dejstva, da je v votlini, napolnjeni s plinom, moč električnega polja višja kot v trdnem ali tekočem območju in ima električna trdnost plinastega medija nižjo vrednost kot druge izolacijske frakcije.
Vrste dreves
Teksti električnega izvora nastanejo, ko so izpostavljeni izmenični in impulzni napetosti, pa tudi pri zelo visokih vrednostih. Med delovanjem opreme te vrednosti ne povzročijo takojšnje okvare izolacije, lahko pa povzročijo ionizacijo plina vnehomogenosti. Če v strukturi materiala ni dovolj velikih votlin, se lahko dendriti razvijajo relativno dolgo.
Prisotnost prevelikih mehurčkov vodi do delnih izpraznitev, ko kabel deluje pri nazivni napetosti.
Vodna drevesa nastanejo, ko vlaga pride v notranjost izolacije kot posledica difuzije ali skozi mikrorazpoke v materialu.
Ko se v vključkih kondenzira vlaga, tu nastanejo dendriti, po katerih se začne njihovo intenzivno tvorjenje in rast zaradi pojava dodatnih praznin. To vodi do zmanjšanja električne trdnosti dielektrika in do razpada kabla.
Glavni vzroki za degradacijo izolacije vključujejo tako električno staranje zaradi delnih razelektritev, ki nastanejo v vključkih pri prenapetosti in v nazivnem načinu delovanja, kot tudi toplotno staranje materiala.
Pod vplivom delnih izpustov se začne proces uničenja izolacije, poveča se velikost prizadetega območja.
Pogoji za nastanek delnih razelektritev so odvisni od oblike elektromagnetnega polja izolacijske strukture in električnih lastnosti določene cone materiala.
Delne razelektritve običajno ne vodijo do skoznega razpada izolacije, vendar povzročajo spremembe v strukturi dielektrika, pri dovolj dolgem delovanju sistema pa lahko povzročijo preskok izolacije plast. Njihovo pojavljanje vedno kaže na lokalno heterogenost.dielektrika. Značilnosti delnih izpustov omogočajo dokaj dobro presojo stopnje pomanjkljivosti izolacijske strukture.
Predstavljajo največjo nevarnost, ko oprema deluje na izmenično in impulzno napetost.
Fizikalni pojavi, ki spremljajo delne razelektritve v izolaciji
Pregrevanje izolacije pospeši proces njenega uničenja s povečanjem števila točk, na katerih se pojavijo nove napake, kar vodi do povečanja števila in volumna dendritov. To vodi do povečane napetosti na poljih območja.
Delna električna razelektritev ima toplotni učinek na izolacijo in jo tudi uniči z nabitimi delci in reaktivnimi produkti, ki nastanejo pri razelektritvi.
Poleg tega delne razelektritve povzročajo pojav impulznih tokov v kanalih, ki jih ustvarjajo. Med okvaro vse to spremljajo elektromagnetno sevanje, udarni valovi, svetlobni utripi in razpad izolacije na molekularni ravni.
Delne razelektritve so med glavnimi vzroki poškodb visokonapetostne opreme. To je razloženo z dejstvom, da je pojav delnih razelektritev začetna faza v razvoju večine napak v visokonapetostni izolaciji.
Zaradi teh procesov se ustvarijo pogoji za nastanek okvare izolacije.
Fape praznjenja
Ko je določen prag napetosti presežen, nastavite za določenoizolacijskega materiala, se v njem lahko sprožijo delni izpusti, ki ne vodijo v takojšnje izgorevanje izolacije, zato so lahko povsem sprejemljivi. Ime so dobili - začetnica.
Nadaljnje povečanje napetosti, povečanje velikosti in števila vključkov, število dreves v procesu neprekinjenega delovanja opreme vodi do močnega povečanja intenzivnosti delnih izpustov. Njihov pojav močno zmanjša rok uporabnosti izolacije in lahko privede do njene razgradnje. Takšni izpusti se imenujejo kritični.
Učinek izpustov v strukturi na opremo
Eden od glavnih oblikovnih elementov transformatorjev in električnih strojev je izolacija navitja. Nenehno je izpostavljen takšnim uničujočim dejavnikom, kot so: toplotni učinki zaradi dolgega toka; vibracijske obremenitve zaradi delovanja magnetnega vezja (za transformatorje) in pogonskega mehanizma (za električne stroje); posledice udarnih tokov in tokov kratkega stika.
Vsi ti dejavniki vodijo do poškodb izolacije in delnih izpustov. Pri električnih strojih je to najpogostejši vzrok okvare, pri transformatorjih pa je okvara zaradi poškodbe izolacije navitja na drugem mestu za poškodbami puš.
Zakaj morate meriti izpuste
Merjenje procesov, ki se pojavijo, ko pride do delnih izpustov, je potrebno, da bi preprečili razgradnjo izolacije in jo čim bolj zmanjšaliintenzivnost v izolacijskih materialih.
V zvezi z uporabo izolacije iz XLPE pri gradnji električnih kablov, električne opreme, visokonapetostnih transformatorjev, nadzemnih daljnovodov je potrebno stalno spremljanje delnih izpustov, ki vplivajo na varnost njihovega delovanja.
Preprečevanje razpada izolacije in preskusne metode
Med obratovanjem je potrebno opraviti preglede stanja izolacijskega materiala, da se odkrijejo nastajajoče poškodbe in preprečijo nenamerne okvare zaradi delnih izpustov na opremi.
Za nadzor stopnje pomanjkljivosti izolacije visokonapetostne opreme obstajajo:
- Preizkusi s povečano napetostjo, ki je po velikosti enakovredna njenemu možnemu povečanju med delovanjem. To je potrebno za določitev vrednosti dielektrične trdnosti izolacije pri kratkotrajnem povečanju napetosti.
- Nedestruktivne preskusne metode za določitev življenjske dobe njegovega delovanja.
To omogoča izvedbo zanesljive diagnostike delujoče opreme brez razgradnje opreme in s tem odpravo gospodarskih izgub.
Obstoječe metode za diagnosticiranje delnih izpustov omogočajo odkrivanje okvare v zgodnji fazi njenega razvoja in s tem preprečevanje dragih popravil ali zamenjave okvarjene opreme.
Nekatere metode vam omogočajo, da lokalizirate območje okvare in le poškodovana območja bodo predmet popravilaizolacija.
Pri testiranju opreme z visoko napetostjo se kakovost izolacije poslabša zaradi izpostavljenosti napetosti, ki je večkrat višji od delovnih vrednosti.
Diagnostične metode za odkrivanje delnega praznjenja omogočajo najbolj natančno oceno stopnje preostale zmogljivosti opreme, ne da bi imela destruktivne učinke na njeno izolacijo. Diagnostiko delnih izpustov med delovanjem ovira dejstvo, da je običajno okoli objekta, ki se preverja, druga oprema, ki je vir motenj. Ti signali se po parametrih ne smejo razlikovati od signalov želenega objekta, saj so lahko tudi delni razelektritve.
Za ločitev interferenčnih signalov in izmerjene delne razelektritve morate najprej izmeriti interferenčne signale z izklopljeno napetostjo na preizkušanem objektu, nato pa jo izmeriti v načinu delovanja.
V tem primeru bo zabeležena vsota signalov delnega praznjenja in ozadja.
Razlika med temi meritvami bo pokazala vrednost PD signala.
Dobljene lastnosti nam omogočajo, da ocenimo naravo napak in sam izpust.
Metoda delne razelektritve ne škoduje izolaciji in se pogosto uporablja, ker preskusni postopek ne uporablja visoke napetosti, ki bi negativno vplivala na izolacijo.
Način električnega praznjenja
Metoda zahteva stik merilnega instrumenta z izolacijo.
Omogoča vam, da definirate veliko število značilnosti delnega praznjenja.
To je najbolj natančno od vsehmetode merjenja delnega praznjenja.
Način akustične registracije
Ta metoda temelji na uporabi mikrofonov, ki sprejemajo zvočne signale iz opreme v živo.
Senzorji so nameščeni v zapletenih stikalnih napravah in drugi električni opremi in delujejo na daljavo.
Pomanjkljivost: delni izpusti majhne velikosti niso zabeleženi.
Elektromagnetna ali oddaljena metoda
Odkrivanje delnih izpustov z mikrovalovno metodo je preprost in učinkovit postopek. Za to se uporablja usmerjena antenska naprava.
Pomanjkljivost te metode je nezmožnost merjenja velikosti izpustov.
Posebne praznjenja v transformatorjih
Zmogljivi energetski transformatorji so del elektroenergetskih sistemov, v bližini pa je nameščena visokonapetostna oprema, v kateri lahko pride do delnih razelektritev. Njihovi signali se na različne načine pošiljajo krmiljenemu transformatorju.
Če je transformator priključen na nadzemne daljnovode, ki so izpostavljeni udaru strele, bodo signali iz njih zabeleženi pri merjenju značilnosti delne razelektritve v izolaciji transformatorja.
Ko se transformator nahaja v odprti transformatorski postaji, se na njegovih zunanjih tokovnih delih občasno pojavijo koronske razelektritve, odvisno od temperature, vlažnosti in drugih dejavnikov.
Sprememba obremenitve in prisotnost naprav v transformatorjih, ki med delovanjem uravnavajo svoje parametre, npr.regulacija delovanja pod obremenitvijo vodi do spremembe lastnosti delnih izpustov, ki se lahko zmanjšajo ali povečajo.
Vsi ti dejavniki vodijo v dejstvo, da lahko številne meritve na transformatorjih pokažejo popačeno sliko stanja izolacije.
Odčitke, odvzete iz transformatorja, ki se preskuša, bodo prekrivali impulzi hrupa iz bližnje opreme.
V takih primerih je treba uporabiti ustrezno izbrano merilno tehniko, da izključimo vpliv motenj na prejete podatke na delne razelektritve v transformatorjih.
