Частично отделяне в изолация: процес на частично отделяне

Частичното отделяне е електрическо разтоварване, което се извършва в малка изолационна зона, където якостта на електрическото поле надвишава якостта на разрушаване на материала. Тя може да се появи в кухини в твърдата изолация, по протежение на повърхността на изолационния материал, вътре в газовите мехурчета в течна изолация.

Причини за частично заустване

По дефиниция, приет от международните стандарти, частично разреждане е електрическо изхвърляне, локално маневриране на изолацията върху отделен участък от конструкцията.

Този процес възниква от йонизирането на газ или течен диелектрик и може да възникне при взаимодействието между две среди и вътре в изолацията. Произходът и развитието зависи от вида на диелектрика и структурните характеристики на изолацията на обекта. Частичните излъчвания в изолацията са следствие от наличието на нехомогенности в структурата на диелектрика и характеристиките на напрежението, действащо върху него. Такива хетерогенности могат да бъдат различни външни примеси и замърсители, газови кухини, зони за овлажняване. Такива дефекти се формират в структурата на изолацията, като правило, в резултат на нарушаване на процеса на нейното производство и по време на експлоатацията на оборудването (под влиянието на механични влияния, деформации, вибрации).

Какви са триантите и тяхното образуване в структурата на изолационния материал

В изолационен материал От кухината, която се намира в нея, се оформя структура, подобна на дърво - подреждане. В клоните на триандите се развиват частични зауствания. Под въздействието на електрическото поле и изхвърлянията, тригените увеличават размера и количеството, като по този начин увеличават степента на разграждане на полимерния материал. Дендрите увеличават проводимостта и водят до постепенно разрушаване на диелектрика.

Тъй като появата на частично освобождаване в газовата среда изисква напрежение по-ниско от това, за подобен ефект в течна или твърда чужда материя, наличието на такива дефекти в изолацията може да бъде най-вероятната причина за появата на счупване на материала. Това се дължи на факта, че кухината напълнена с газ, силата на електрическото поле е по-висока, отколкото в твърда или течна част и диелектрична якост на газовата среда е по-ниска стойност в сравнение с други изолация фракция.

Видове triings

Електрически индуцираните трианти се формират от действието на редуващи се и импулсни напрежения, а също и при много високи стойности. По време на работа на оборудването, тези стойности не причиняват незабавно разпадане на изолацията, но могат да предизвикат йонизация на газа в нечовешките си свойства. Ако структурата на материала няма достатъчно големи кухини, дендритите могат да се развият за относително дълго време.

Наличието на мехурчета с увеличен размер води до появата на частични разряди, когато кабелът работи при номиналното напрежение.

Водните структури се образуват, когато влагата навлиза във вътрешността на изолацията в резултат на дифузия или чрез микроструктури в материала.

При кондензация на влага в включенията се образуват дендрити, след което започва интензивното им образуване и растеж поради появата на допълнителни кухини. Това води до намаляване на диелектричната якост и разпадане на кабела.

Основните причини за разграждането на изолацията включват както електрическото стареене, дължащо се на частично изхвърляне, което се получава при включване по време на пренапрежение и в номиналния режим на работа, както и термично стареене на материала.

Под влиянието на частично заустване започва процесът на разрушаване на изолацията, размерът на засегнатата зона се увеличава.

Условията за появата на частични зауствания зависят от формата на електромагнитното поле на изолационната структура и електрическите свойства на определена зона от материала.

Частичните разряди обикновено не водят до прекъсване на изолацията, но те причиняват промяна в структурата на диелектрика и ако системата работи дълго време, тя може да доведе до разрушаване на изолационния слой. Техният външен вид винаги показва локална нехомогенност на диелектрика. Характеристиките на частичните зауствания са достатъчно добри, за да се прецени степента на дефектиране на изолационната структура.

Най-голямата опасност, която те представляват, когато оборудването работи при променливо и пулсово напрежение.

Физически феномени, придружаващи отделни изхвърляния в изолация

Прегряването на изолацията води до ускоряване на процеса на нейното унищожаване, дължащо се на увеличаване на броя на точките, в които се появяват нови дефекти, което води до увеличаване на количеството и обема на дендритите. Това води до увеличаване на интензивността на полето в този регион.

Частичното електрическо зареждане оказва топлинно въздействие върху изолацията и също така я разрушава от заредени частици и химически активни продукти, образувани в резултат на изхвърлянето.

В допълнение, частичните разряди предизвикват появата на импулсни токове в създадените от тях канали. В случай на повреда, всичко това се придружава от електромагнитно излъчване, ударни вълни, светлинни вълни и разпадане на изолацията на молекулярно ниво.

Частичните разряди са сред основните причини за повреда на високоволтовото оборудване. Това се обяснява с факта, че появата на частични зауствания е началният етап на развитие на повечето дефекти в високоволтовата изолация.

В резултат на тези процеси се създават условия за възникване на разрушаване на изолацията.

Етапите на заустванията

Ако се превиши определен праг на напрежение за определен изолационен материал, в него могат да се задействат частични изхвърляния, които не водят до незабавно изгаряне на изолацията и следователно могат да бъдат напълно поносими. Те получиха името - първоначално.

По-нататъшното увеличаване на напрежението, увеличаването на размера и броя на включенията, броят на триони в процеса на непрекъсната работа на оборудването води до рязко увеличаване на интензитета на частичните зауствания. Тяхното появяване драстично намалява срока на годност на изолацията и може да доведе до разпадането й. Такива изхвърляния се наричат ​​критични.

Ефектът на заустванията в конструкцията върху оборудването

Един от основните елементи на конструкцията на трансформаторите и електрическите машини е изолацията на намотките. Това непрекъснато изложена на разрушителните фактори като: топлинни ефекти поради удължено просмукване tokov- вибрационни товар поради действието на магнитната верига (трансформатор) и задвижващ механизъм (за електрически превозни средства) - перколационни ефекти на отскачане на токове и къси токове верига.

Всички тези фактори водят до увреждане на изолацията и до появата на частични разряди. За електрически машини това е най-честата причина за повреда, а за трансформаторите, повреда в резултат на увреждане на изолацията на намотките е второ, само за да се повредят входовете.

Защо трябва да измервате разрядите

Измерването на процесите, настъпващи при частично разреждане, е необходимо, за да се получи способността да се предотврати разпадането на изолацията и да се сведе до минимум тяхната интензивност в изолационните материали.

Във връзка с използването на XLPE изолация при изграждането на силови кабели, електрическо оборудване, високоволтови трансформатори, въздушни електропроводи, е необходимо непрекъснато да се наблюдават частичните разряди, засягащи безопасността на тяхната работа.

Предотвратяване на изолационните разрушения и методите за изпитване

Необходимо е да се провери състоянието на изолационния материал по време на работа, за да се открият развиващите се фрактури и да се предотвратят аварийни аварии поради частично разреждане на оборудването.

За да се контролира степента на дефектиране на изолацията на високоволтовото оборудване, има:

• Изпитвания с повишено напрежение, еквивалентно на магнитуд до възможното му увеличение по време на работа. Това е необходимо за установяване на стойностите на електрическата якост на изолацията при краткосрочно нарастване на напрежението.
• Неразрушителни методи за изпитване за определяне на времевия ресурс на неговата работа.

Това дава възможност за провеждане на надеждна диагностика на работното оборудване, без да се изключва оборудването и следователно да се изключат икономическите загуби.

Съществуващите методи за диагностициране на частични разряди могат да открият дефект в ранните стадии на неговото развитие и по този начин да предотвратят скъпи ремонти или замяна на неуспешно оборудване.

Някои методи позволяват да се локализира дефектната зона и само повредените зони на изолация ще бъдат ремонтирани.

При изпитване на оборудване с високо напрежение качеството на изолацията се влошава в резултат на напрежения, няколко пъти по-високи от работните стойности.

Диагностичните методи за откриване на частичен разряд позволяват най-точната оценка на степента на остатъчна ефективност на оборудването, без да има разрушителен ефект върху неговата изолация. Диагностиката на частичното заустване по време на работа се усложнява от факта, че обикновено около обекта, който се проверява, е друго оборудване, което е източник на смущения. Тези сигнали не могат да се различават по параметрите от сигналите на желания обект, тъй като те също могат да бъдат частични разреждания.

Следователно, за да отделите сигналите за смущения и измереното частично разреждане, първо трябва да измерите сигналите за смущения с напрежението, изключено от тествания обект, и след това да го измерите в работния режим.

В този случай сумата от частичните сигнали за изтощаване и фона ще бъде записана.

Разликата в резултатите от тези измервания ще покаже стойността на сигнала за частично разреждане.

Получените характеристики позволяват да се оцени характерът на дефектите и самото изхвърляне.

Методът на частично изхвърляне не е вредно за изолацията и се използва широко, тъй като изпитването не използва увеличено напрежение, което отрицателно влияе върху изолацията.

Метод на електрическо изхвърляне

Методът изисква наличието на контакт на измервателните уреди с изолация.

Тя позволява да се определи голям брой характеристики на частично разреждане.

Това е най-точното от всички методи на измерване частично заустване.

Метод за акустично записване

Този метод се основава на използването на микрофони, които приемат аудио сигнали от работещо оборудване.

Сензорите се инсталират в сложни разпределителни и други електрически съоръжения и работят дистанционно.

Недостатък: частичните разряди с малка величина не са фиксирани.

Електромагнитен или отдалечен метод

Откриването на частични разреждания с помощта на микровълновия метод е прост и ефективен процес. За тази цел се използва насочено антенно устройство.

Недостатъкът на този метод е невъзможността за измерване на величините на изхвърлянията.

Специфичност на заустванията в трансформатори

Мощните силови трансформатори са част от енергийните системи, а в близост до тях е инсталирана високоволтово оборудване, в което може да има частични изпускания. Сигналите от тях се предават по различен начин към наблюдавания трансформатор.

Ако захранващите линии, подлежащи на излъчвания от мълнии, са свързани към трансформатора, ще бъдат записани сигнали от тях, когато се измерват характеристиките на частично разреждане в изолацията на трансформатора.

Когато трансформаторът е разположен в отворена подстанция, изтичанията на корони се появяват периодично на външните му живи части, в зависимост от температурата, влажността и други фактори.

Промяната в натоварването и наличието на устройства, които регулират параметрите си по време на работа, например устройства, регулиращи работата при натоварване, в трансформатори, водят до промяна в характеристиките на частичните разреждания, които могат да намалеят или да се увеличат.

Всички тези фактори водят до факта, че много измервания на трансформатори могат да покажат изкривена картина на състоянието на изолацията.

Измерванията, взети от тествания трансформатор, ще бъдат импулси за смущения от работата на оборудването наблизо.

В такива случаи е необходимо да се използва правилно избрана техника за измерване, за да се изключи влиянието на смущенията върху получените данни за частично разреждане на трансформатори.