Aukštos įtampos skirstomųjų įrenginių dalinio iškrovimo priežastys

Dalinis iškrovimas yra vienas iš svarbiausių išankstinių įspėjimų apie aukštos įtampos skirstomųjų įrenginių izoliacijos pablogėjimą. Nors dalinis iškrovimas visiškai neuždengia izoliacijos tarp laidininkų, pasikartojantis iškrovimas gali palaipsniui pažeisti izoliacijos sistemą ir padidinti izoliacijos gedimo, sprogimo ir netikėto įrangos išjungimo riziką.

Dalinio iškrovimo priežasčių supratimas padeda elektros inžinieriams ankstyvoje stadijoje nustatyti defektus ir pagerinti skirstomųjų įrenginių patikimumą per visą jo tarnavimo laiką.

Kas yra dalinis išleidimas?

Dalinis iškrovimas yra vietinė elektros iškrova, kuri atsiranda tik izoliacijos sistemos dalyje. Jis gali susidaryti dujomis užpildytoje tuštumoje, išilgai izoliacijos paviršiaus, aplink aštrų laidininko kraštą arba šalia kietojo ar sudėtinio dielektriko defekto.

Šis reiškinys dažniausiai siejamas su vietine elektrinio įtempio koncentracija. Kai vietinis elektrinis laukas viršija silpnos srities atsparumo jėgą, įvyksta trumpas iškrovimas. Išmetimas gali būti trumpas ir nedidelis, tačiau pasikartojanti veikla gali palaipsniui susilpninti aplinkinę izoliaciją.

IEC 60270 apibrėžia įkrovimu pagrįstus metodus daliniam iškrovimui išmatuoti elektros aparatuose, komponentuose ir sistemose, išbandytose naudojant kintamąją arba nuolatinę įtampą. Standartas taip pat apima matavimo grandines, kalibravimą, skaitmeninį matavimą ir dalinio išlydžio signalų atskyrimą nuo išorinių trukdžių.IEC 60270:2025

Kaip dalinis iškrovimas pažeidžia izoliaciją

1. Cheminė žala, kurią sukelia įkrautos dalelės

Dalinio iškrovimo metu elektronai ir jonai juda per silpną izoliacijos sritį. Šios didelės energijos įkrautos dalelės susiduria su izoliacijos molekulėmis ir gali nutraukti cheminius ryšius.

Pakartotinis bombardavimas gali sukelti:

1, polimerinių grandinių skilimas

2. Paviršiaus erozija

3. Laidžių karbonizuotų takų susidarymas

4 、 Cheminis epoksidinės dervos ir kitų izoliacinių medžiagų skilimas

5, laipsniškas dielektrinio stiprumo mažinimas

Kietoje izoliacijoje šis procesas gali padidinti vidinę ertmę arba sukurti medžių kanalą. Kai defektas tampa pakankamai didelis, izoliacija gali nebeatlaikyti normalios darbinės įtampos arba laikinos viršįtampio.

2. Šiluminė ir oksidacinė žala

Dalinis iškrovimas taip pat gamina vietinę šilumą. Nors vidutinė atskiro iškrovimo energija gali būti maža, pasikartojantys impulsai, sutelkti toje pačioje srityje, gali padidinti aplinkinės izoliacijos temperatūrą.

Atsiradęs terminis įtempis gali sukelti:

1, Vietinis perkaitimas

2, Oksidacinis krekingas

3 、 polimerinių medžiagų lydymas arba karbonizavimas

4, mechaninio stiprumo praradimas

5、Vidinių įtrūkimų ir tuštumų išsiplėtimas

Terminis ir cheminis pažeidimas dažnai sustiprina vienas kitą. Kai izoliacijos paviršius tampa šiurkštesnis arba laidesnis, vietinis elektrinis laukas tampa ne toks vienodas, o tai gali paspartinti tolesnę iškrovos veiklą.

Aukštos įtampos skirstomieji įrenginiai ir jų izoliavimo sistema

Aukštos įtampos skirstomieji įrenginiai yra sudėtingas mazgas, jungiantis laidininkus, perjungimo įtaisus, šynas, izoliacijos komponentus, įžeminimo gaubtus ir valdymo sistemas.

Priklausomai nuo dizaino, tipinės medžiagos gali būti:

1, epoksidinė derva

2, silikonas ar kiti inžineriniai plastikai

3 、 Oras arba izoliacinės dujos

4 、 Sieros heksafluoridas taikomoje dujomis izoliuotoje įrangoje

5 、 Keramikinė arba kompozicinė izoliacija

6、Varis, aliuminis ir kitos laidžios medžiagos

Įvairių medžiagų ir geometrijų derinys sukuria kelias vietas, kuriose gali atsirasti dalinis iškrovimas. Gamybos kokybė, surinkimo tikslumas, darbinė įtampa, temperatūra, drėgmė, užterštumas ir izoliacijos senėjimas gali turėti įtakos PD elgsenai.

Skirstomiesiems įrenginiams taikomi reikalavimai priklauso nuo įrangos konstrukcijos ir įtampos klasės. IEC 62271 serija apima aukštos įtampos skirstomuosius ir valdymo įrenginius, įskaitant įrangą, naudojančią kietą izoliaciją ir izoliacines dujas.IEC 62271 serija

Pagrindinės dalinio iškrovimo aukštos įtampos skirstomuosiuose įrenginiuose priežastys

1. Izoliacijos gamybos proceso defektai

Gamybos defektai yra vieni iš labiausiai paplitusių dalinio iškrovimo šaltinių kieta izoliuotuose skirstomuosiuose įrenginiuose.

Vidinės tuštumos ir oro burbuliukai

Liejant epoksidinę dervą, liejant ar inkapsuliuojant izoliacijos viduje gali likti oro burbuliukų. Šios tuštumos turi mažesnį dielektrinį stiprumą nei aplinkinė kieta izoliacija.

Įjungus įtampą, tuštumos viduje esantis elektrinis laukas tampa didesnis už vidutinį lauką kietoje medžiagoje. Tai susiję su skirtumu tarp tuštumos viduje esančių dujų ir aplinkinės izoliacijos dielektrinės konstantos.

Dėl to dujos ertmėje gali suirti prieš pagrindinę izoliaciją. Kiekvienas išmetimas gali padidinti tuštumą, pažeisti jos paviršių ir galiausiai sumažinti bendrą izoliacijos stiprumą.

Pašalinės dalelės ir medžiagų užterštumas

Gamybos metu patekusios metalo dalelės, dulkės, drėgmė ir kitos priemaišos gali sukurti vietines silpnąsias vietas. Laidus užterštumas gali iškraipyti elektrinį lauką arba sudaryti iškrovos kelią tarp skirtingų izoliacijos sričių.

Tipiškos priežastys yra:

1, prastai kontroliuojamos liejimo sąlygos

2、Netinkamas valymas prieš surinkimą

3、Netinkamas izoliacijos komponentų laikymas

4. Nepakankamas epoksidinės dervos sukietėjimas

5 、 Užteršimas transportavimo ar montavimo metu

Vienintelis vidinis defektas negali sukelti tiesioginio gedimo, tačiau jis gali suaktyvėti, kai įranga sensta arba veikia esant padidėjusiam elektros įtempimui.

2. Netolygus elektros lauko pasiskirstymas

Vienodas elektrinis laukas yra būtinas patikimai izoliacijai užtikrinti. Bet koks aštrus taškas, netaisyklingas paviršius arba plūduriuojantis laidus objektas gali padidinti vietinį elektrinį lauką ir sukelti dalinį iškrovimą.

Įtrūkimai ir aštrūs laidininkų kraštai

Šynų šynos, aštrūs kampai, neužbaigti laidininko kraštai ir prastos formos elektrodai gali sukelti stiprią elektrinio lauko koncentraciją.

Šis poveikis ypač reikšmingas:

1, Šynų jungtys

2, kabelių gnybtai

3. Perkeliami kontaktai

4, Varžtinės jungtys

5, ekranavimo komponentai

6 、 Laidūs įdėklai suformuotos izoliacijos viduje

Net kai vidutinė darbinė įtampa neviršija įrangos nominalios vertės, vietinis laukas šalia aštraus krašto gali viršyti iškrovos pradžios lygį.

Laisvos arba plaukiojančios metalo dalelės

Metalo dalelės skirstomojo įrenginio korpuse gali būti elektra įkrautos arba judėti veikiamos elektrinio lauko. Jų padėtis ir potencialas eksploatacijos metu gali keistis, dėl to susidaro nestabilios lauko sąlygos.

Tokios dalelės gali sukelti:

1, vietinio lauko pagerinimas

2. Paviršinis išleidimas

3. Pertraukiami iškrovos impulsai

4, netoliese esančios izoliacijos stebėjimas

5 、Nestabilūs PD modeliai

Tai yra viena iš priežasčių, kodėl gaminant ir prižiūrint skirstomuosius įrenginius svarbu laikytis švaros ir griežtų surinkimo procedūrų.

Užteršti arba šiurkštūs izoliaciniai paviršiai

Dulkės, drėgmė, alyva ir kita tarša gali sumažinti efektyvų valkšnumo atstumą ant izoliacijos paviršiaus. Šiurkštus arba pažeistas paviršius taip pat sukuria mažas lauko koncentracijas, kuriose gali prasidėti paviršiaus iškrovimas.

Paviršiaus užterštumas ypač svarbus įrenginiuose, kurie veikia:

1, didelė drėgmė

2, laidžios dulkės

3, druskos purškalas

4, pramonės tarša

5. Kondensatas

6, Prasta ventiliacija

Vien tik valymas negali visam laikui išspręsti problemos, jei izoliacijos paviršiuje jau atsirado pėdsakų, įtrūkimų ar erozijos.

Įžeminto korpuso defektai

Metalinis gaubtas paprastai užtikrina ekranavimą ir kontroliuojamą atskaitos potencialą. Tačiau šiurkščios suvirinimo siūlės, poros, šlako intarpai ir kiti gamybos defektai gali sukurti netolygias elektrinio lauko sąlygas šalia įžeminto korpuso.

Šie defektai gali sąveikauti su netoliese esančia izoliacija arba laidžiomis dalimis ir padidinti iškrovos riziką. Todėl gaminant ir tikrinant reikia patikrinti suvirinimo kokybę, gaubto geometriją, įžeminimo tęstinumą ir vidinius tarpus.

3. Nevienodos dielektrinės terpės

Šiuolaikiniuose skirstomuosiuose įrenginiuose dažnai naudojamos kompozicinės izoliacijos sistemos, kuriose kartu veikia kelios medžiagos. Pavyzdžiui, epoksidinė derva gali būti derinama su inžineriniais plastikais, izoliacinėmis dujomis, laidžiais įdėklais ir oro tarpais.

Kiekviena medžiaga turi skirtingas elektrines ir šilumines savybes. Jei sąsajos yra blogai suprojektuotos arba pagamintos, dielektrinis laukas gali būti paskirstytas netolygiai.

Galimos problemos apima:

1、Prastas sukibimas tarp skirtingų izoliacinių medžiagų

2、Nelygios dielektrinės konstantos

3, tarpai medžiagų sąsajose

4, vidinis delaminavimas

5、 Tarp sluoksnių susikaupė drėgmė

6. Tušumos aplink įterptus laidininkus

Vidiniai burbuliukai ir priemaišos gali dar labiau padidinti dielektrinės terpės netolygumą. Esant darbinei įtampai, šie regionai gali patirti didesnį elektros įtempį nei aplinkinė izoliacija ir tapti dalinio iškrovimo pradžios tašku.

Kiti veiksniai, turintys įtakos daliniam iškrovimui

Dalinis iškrovimas atsiranda ne tik dėl gamybos defektų. Kelios darbo ir aplinkos sąlygos gali padidinti išmetimo aktyvumą.

Darbinė įtampa

Didėjant naudojamai įtampai, stiprėja ir elektrinis laukas silpnose srityse. Defektas, kuris lieka neaktyvus esant normaliai įtampai, gali sukelti išmatuojamą iškrovą viršįtampio įvykio, atsparumo bandymo arba laikino sistemos įtampos padidėjimo metu.

Temperatūra

Temperatūra turi įtakos izoliacijos savybėms, dujų slėgiui, medžiagos plėtimuisi ir sąsajų būklei. Šiluminis plėtimasis gali padidinti esamus tarpus arba sukelti papildomą apkrovą suklijuotiems izoliacijos komponentams.

Drėgmė ir kondensatas

Drėgmė gali sumažinti paviršiaus izoliacijos varžą ir paskatinti paviršiaus iškrovimą. Kondensatas yra ypač pavojingas, kai šiltas, drėgnas oras patenka į vėsesnio skirstomojo įrenginio skyrių.

Izoliacijos senėjimas

Ilgalaikis elektrinis, terminis ir mechaninis įtempis gali sukelti izoliacijos senėjimą. Senėjimas gali sukelti įtrūkimus, spalvos pasikeitimą, eroziją, sluoksniuotumą ir padidėjusį drėgmės sugėrimą, o tai gali padidinti dalinio iškrovimo tikimybę.

Mechaninis įtempis ir vibracija

Dėl laisvų jungčių, vibracijos ir pakartotinio šiluminio plėtimosi tarp izoliacijos komponentų gali susidaryti nedideli tarpai. Šie tarpai gali tapti iškrovimo vietomis, ypač šalia šynų, kabelių galų ir įterptųjų laidininkų.

Dalinio iškrovimo aptikimas skirstomuosiuose įrenginiuose

PD bandymas naudojamas iškrovos veiklai nustatyti, kol ji neperauga į rimtą izoliacijos gedimą. Priklausomai nuo įrangos ir bandymo tikslo, inžinieriai gali įvertinti tariamą įkrovą, iškrovos dydį, fazės skiriamuosius modelius, impulsų pasikartojimą ir pokyčius laikui bėgant.

Patikimas testas turėtų apimti:

1、 Tinkama matavimo priemonė ir jutiklio išdėstymas

2、 Tinkamas matavimo sistemos kalibravimas

3. Veiksmingas išorinių trukdžių valdymas

4 、 Teisingas įžeminimas ir ekranavimas

5 、 Stabili bandymo įtampa ir aplinkos sąlygos

6、Palyginimas su techninėmis ribomis ir ankstesnių bandymų įrašais

„Weshine Electric“ yra profesionalus gamintojas, užsiimantis aukštos įtampos bandymų ir matavimo įrangos tyrimais, plėtra ir gamyba. Įrengta standartizuotų gamybos dirbtuvių ir nepriklausomų kalibravimo laboratorijų, gamykla griežtai laikosi IEC standartų ir ISO kokybės valdymo sistemų, kad užtikrintų, jog kiekvienas instrumentas atlieka stabilų, pakartojamą ir atsparų trikdžiams bandymų rezultatus pasaulinės energetikos pramonės reikmėms.

GDJF-2007 skaitmeninis dalinės iškrovos testeris yra nepriklausomai sukurtas ir gamykloje sukalibruotas Weshine Electric. Jis gali būti naudojamas skaitmeniniam dalinės iškrovos matavimui ir analizei aukštos įtampos įrangoje.  Praktikoje prietaisas gali padėti įvertinti PD dydį, iškrovos modelius ir izoliacijos būklę. Tiksli bandymo konfigūracija ir priėmimo kriterijai turėtų būti parinkti pagal skirstomųjų įrenginių konstrukciją, taikomus standartus ir gamintojo techninę dokumentaciją.

Dažnai užduodami klausimai

Kokia yra dažniausia dalinio iškrovimo skirstomuosiuose įrenginiuose priežastis?

Dažniausios priežastys yra vidinės tuštumos, oro burbuliukai, priemaišos, aštrūs laidininkų kraštai, paviršiaus užterštumas, prastos izoliacijos sąsajos ir netolygus elektrinio lauko pasiskirstymas.

Ar dalinis iškrovimas gali būti matomas tiesiogiai?

Paprastai įprasto veikimo metu dalinio iškrovimo nematyti. Paprastai jis aptinkamas naudojant elektrinius, ultragarsinius ar kitus specializuotus matavimo metodus.

Ar dalinis iškrovimas visada reiškia greitą įrangos gedimą?

Ne. Dalinis iškrovimas gali išsivystyti palaipsniui. Tačiau nuolatinis arba didėjantis PD aktyvumas rodo izoliacijos pablogėjimą ir reikalauja profesionalaus įvertinimo.

Kaip aštrūs šynų kraštai sukelia dalinį iškrovimą?

Aštrios briaunos sutelkia elektrinį lauką. Vietinis laukas gali tapti daug stipresnis nei vidutinis laukas, todėl iškrovimas gali prasidėti netoli krašto.

Kaip galima sumažinti dalinį iškrovimą skirstomuosiuose įrenginiuose?

Veiksmingos priemonės apima izoliacijos gamybos tobulinimą, atplaišų pašalinimą, švaros kontrolę, drėgmės prevenciją, elektrinio lauko klasifikavimo optimizavimą, korpuso įžeminimo gerinimą ir reguliarų PD testavimą.

Išvada

Dalinis iškrovimas aukštos įtampos skirstomuosiuose įrenginiuose dažniausiai atsiranda dėl izoliacijos defektų, elektrinio lauko koncentracijos, nevienodų dielektrinių medžiagų, aplinkos sąlygų ir ilgalaikio senėjimo.

Vidinės tuštumos, nešvarumai, aštrūs šynų kraštai, plūduriuojančios metalo dalelės, užteršti paviršiai ir prastos izoliacijos sąsajos gali sukelti vietinį elektros įtampą. Prasidėjus iškrovimui, cheminė erozija ir šiluminė žala gali palaipsniui susilpninti izoliaciją.

Reguliarus dalinio iškrovimo bandymas suteikia vertingos informacijos apie izoliacijos būklę ir padeda techninės priežiūros komandoms nustatyti kylančias problemas prieš įvykstant dideliam gedimui. Siekiant tikslios diagnozės, tyrimus turėtų atlikti kvalifikuoti specialistai, naudodami tinkamai sukalibruotą įrangą ir procedūras, atitinkančias taikomus standartus.

Remdamasi vidine MTTP, standartizuota gamyklos gamyba ir griežtu kokybės kalibravimu, „Weshine Electric“ ir toliau teikia patikimus aukštos įtampos testavimo prietaisus ir profesionalius techninius sprendimus pastočių priežiūrai, elektros tinklų tikrinimui ir pramoninių elektros sistemų diagnostikai visame pasaulyje. Nedvejodami susisiekite su mūsų komanda dėl techninių duomenų lapų, pritaikytų testavimo sprendimų ir gamyklos didmeninės prekybos palaikymo.