Понимание частичного выпуска: причины, последствия и решения

Причины частичного освобождения

Частичный разряд (PD) происходит в изоляционных материалах, когда локализованное электрическое напряжение превышает диэлектрическую прочность материала в определенных областях, как правило, в воздушных проемах, масляных пленках,или поверхностиКлючевые причины:

1. Локальная концентрация электрического поля:

   • PD активируется, когда локальная сила поля в газовом, жидком или слабом диэлектрическом регионе превышает силу поля разрушения.Это часто происходит в изоляционных конструкциях с острыми краями или несовершенствами.
   • Пример: Концентрированное электрическое поле на краю электродов или слотов катушек высоковольтного двигателя.

2. Недостатки производства:

   • Во время изготовления изолирующие материалы могут образовывать пузыри воздуха, масляные пленки или пустоты, которые снижают прочность разрушения по сравнению с твердой изоляцией.
   • Пример: В литых трансформаторах, пластиковых кабелях и оливковых изоляционных системах такие дефекты распространены.

3. Электрическое напряжение:

   • Напряжение переменного тока: ПД возникает чаще всего при синусоидном напряжении переменного тока из-за непрерывного напряжения, налагаемого чередующимися циклами.
   • Прямое напряжение: Хотя и реже, ПД под постоянным напряжением все еще может возникать, но при гораздо более низких частотах повторения, чем AC.

4. Выписка от коронавируса:

   • На открытых краях электродов излучение короны в воздухе создает реактивные побочные продукты, такие как озон, который может химически разрушать окружающие материалы.

Влияние частичного освобождения

Частичный разряд существенно влияет на срок службы и надежность электрических изоляционных систем.

1. Деградация изоляции:

   • Физические последствияКаждый разряд вырабатывает высокоэнергетические электроны, вызывая микрокрекинг, ослабляя изоляционную структуру.
   • Химические реакции: Заряженные частицы и реактивные газы, генерируемые PD (например, озон), разрушают молекулярную структуру изоляции.

2. Внутренние и поверхностные разряды:

   • Внутреннее освобождение: Происходит в пустотах, пузырях или масляных пленках, что приводит к локальному разрушению изоляции.
   • Поверхностный разряд: возникает вдоль интерфейса изоляции и воздуха или масла, особенно в районах с неравномерным распределением поля.

3. Повреждение критических компонентов:

   • Часто встречается в высоковольтном оборудовании, таком как трансформаторы, кабели, конденсаторы и обмотки двигателей.
   • Со временем повторяющаяся активность ПД ускоряет старение изоляции, что приводит к отказу оборудования.

4. Надежность системы:

   • Неисправности изоляции, связанные с PD, являются основной причиной сбоев в высоковольтных энергосистемах, особенно в ультравысоковольтных трансформаторах.

Решения частичного освобождения

Для решения проблемы частичного сброса требуется активное проектирование, мониторинг и тестирование стратегий.

1Улучшение конструкции

• Минимизируйте концентрацию поля с помощью закругленных краев электродов и оптимизированных изоляционных структур.
• Устранить пустоты и воздушные пробелы во время производства путем применения методов вакуумной импрегации в изоляции масло-бумага.

2. Испытания и обнаружение

• Производственные испытания:
  • Во время изготовления проводить ПД-испытания на каждом агрегате для обеспечения целостности изоляции.
  • Убедитесь, что прочность рабочего поля ниже начальной прочности поля разряда изоляционного материала.
• Испытания на месте:
  • Проводить испытания частичного разряда при установке и передаче трансформатора для выявления скрытых дефектов.
  • Следить за содержанием газа в трансформаторном масле; высокие концентрации газа указывают на повреждение изоляции.

3. Онлайн-мониторинг

• Наблюдение за системами изоляции в режиме реального времени обеспечивает раннее предупреждение о активности ПД в эксплуатационных условиях.
• Современные онлайн-системы мониторинга отслеживают сигналы PD и тенденции образования газов, помогая предотвратить неожиданные сбои.

4. Практика обслуживания

• Использование испытателей частичного разряда для периодических оценок, особенно для трансформаторов номинальной напряженности более 110 кВ.
• Проводить по мере необходимости ремонт или модернизацию, чтобы уменьшить недостатки, выявленные во время испытаний.

5Стандарты и регулярное обслуживание

• Следовать международным стандартам (например, IEC 60270) для испытаний и мониторинга ПД.
• Регулярно проводить циклы технического обслуживания для проверки и очистки изоляционных поверхностей, обеспечивая оптимальную производительность.

Заключение

Частичный разряд является важным фактором деградации высоковольтного электрического оборудования, непосредственно влияющего на надежность и безопасность.и решения необходимы для эффективного управления изоляциейС помощью строгих испытаний, усовершенствованного мониторинга и надлежащего обслуживания инженеры могут смягчить риски, связанные с ПД, обеспечивая долгосрочную производительность и надежность энергосистем.