Частковы разрад у ізаляцыі: працэс узнікнення частковага разраду

Частковы разрад уяўляе сабой электрычны разрад, які адбываецца на невялікім участку ізаляцыі, дзе напружанасць электрычнага поля перавышае трываласць па спробаю матэрыялу. Ён можа адбыцца ў пустэчах ў межах цвёрдай ізаляцыі, па паверхні ізалявальнага матэрыялу, ўнутры газавых бурбалак у вадкай ізаляцыі.

Прычыны ўзнікнення частковых разрадаў

Па вызначэнні, прынятага міжнароднымі стандартамі, частковым разрадам называецца электрычны разрад, лакальна шунтирующий ізаляцыю на асобным участку канструкцыі.

Гэты працэс ўзнікае з прычыны іянізацыі газу або вадкага дыэлектрыка і можа адбывацца на паверхні падзелу двух асяроддзяў і ўнутры ізаляцыі. Узнікненне і развіццё залежыць ад тыпу дыэлектрыка і канструктыўных асаблівасцяў ізаляцыі аб'екта. Частковыя разрады ў ізаляцыі з'яўляюцца следствам наяўнасці неаднастайнасцяў ў структуры дыэлектрыка і характарыстык які ўздзейнічае на яе напружання. Такімі неаднастайнасці могуць быць розныя староннія прымешкі і забруджвання, газавыя паражніны, зоны ўвільгатнення. Падобныя дэфекты ўтвараюцца ў структуры ізаляцыі, як правіла, у выніку парушэння працэсу яе вырабу і пры эксплуатацыі абсталявання (пад уплывам механічных уздзеянняў, дэфармацыі, вібрацыі).

Што такое триинги і іх адукацыю ў структуры ізалявальнага матэрыялу

У ізаляцыйным матэрыяле з прысутнай у ім паражніны утворыцца дрэвападобная структура - триинг. На голле триингов развіваюцца частковыя разрады. Пад дзеяннем электрычнага поля і разрадаў, триинги павялічваюцца ў памерах і колькасці, тым самым павышаючы ступень дэградацыі палімернага матэрыялу. Дендрытаў маюць павышаную праводнасць і прыводзяць да прагрэсавальнай разбурэння дыэлектрыка.

Паколькі для ўзнікнення частковага разраду ў газавай асяроддзі патрабуецца напружанне больш нізкае, чым для якога ж эфекту ў вадкасці або ў цвёрдым староннім ўключэнні, то наяўнасць такіх дэфектаў у ізаляцыі можа стаць найбольш верагоднай прычынай пачатку разбурэння гэтага матэрыялу. Гэта адбываецца ў выніку таго, што ў паражніны, запоўненай газам напружанасць электрычнага поля вышэй, чым у цвёрдым або вадкім участку і электрычная трываласць газавай асяроддзя мае больш нізкае значэнне, чым іншыя фракцыі ізаляцыі.

віды триингов

Триинги электрычнага паходжання ўтвараюцца пры ўздзеянні пераменнага і імпульснага напружання, а таксама пры вельмі высокіх яго значэннях. У працэсе працы абсталявання гэтыя велічыні не выклікаюць неадкладнага прабоя ізаляцыі, але могуць справакаваць іянізацыю газу ў неаднастайнасць. Калі ў структуры матэрыялу няма дастаткова вялікіх па памеры паражнін, дендрытаў могуць развівацца параўнальна працяглы час.

Наяўнасць бурбалак павялічаных памераў прыводзіць да ўзнікнення частковых разрадаў пры працы кабеля на намінальным напрузе.

Водныя триинги ўтвараюцца пры трапленні вільгаці ўнутр ізаляцыі ў выніку дыфузіі або праз мікротрэшчыны ў матэрыяле.

Пры кандэнсацыі вільгаці ва уключэннях, тут утвараюцца дендрытаў, пасля чаго пачынаецца іх інтэнсіўнае адукацыю і рост за кошт з'яўлення дадатковых пустэч. Гэта прыводзіць да зніжэння электрычнай трываласці дыэлектрыка і да прабоя кабеля.

Да асноўных прычынах дэградацыі ізаляцыі ставяцца як электрычнае старэнне з-за частковых разрадаў, якія праходзяць ва уключэннях пры перанапружанні і ў намінальным працоўным рэжыме, так і цеплавое старэнне матэрыялу.

Пад уздзеяннем частковых разрадаў запускаецца працэс разбурэння ізаляцыі, памер здзіўленай вобласці павялічваецца.

Умовы ўзнікнення частковых разрадаў залежаць ад формы электрамагнітнага поля ізаляцыйнай канструкцыі і электрычных уласцівасцяў канкрэтнай зоны матэрыялу.

Частковыя разрады звычайна не прыводзяць да скразнога спробаю ізаляцыі, аднак з'яўляюцца прычынай зменаў структуры дыэлектрыка, а пры дастаткова працяглай эксплуатацыі сістэмы могуць стаць прычынай скразнога прабоя ізаляцыйнага пласта. Іх ўзнікненне заўсёды сведчыць аб мясцовай неаднастайнасці дыэлектрыка. Характарыстыкі частковых разрадаў дастаткова добра дазваляюць судзіць аб ступені дэфектнасці ізаляцыйнай канструкцыі.

Найбольшую небяспеку яны ўяўляюць пры працы абсталявання на пераменным і імпульсным напрузе.

Фізічныя з'явы, якія суправаджаюць частковыя разрады ў ізаляцыі

Перагрэў ізаляцыі вядзе да паскарэння працэсу яе разбурэння за кошт павелічэння колькасці кропак, у якіх з'яўляюцца новыя дэфекты, вядучыя да павелічэння колькасці і аб'ёму дендрытаў. Гэта прыводзіць да ўзрастання напружанасці ў палі гэтым раёне.

Частковы электрычны разрад аказвае на ізаляцыю цеплавое ўздзеянне, а таксама разбурае яе зараджанымі часціцамі і хімічна актыўнымі прадуктамі, якія ўтвараюцца ў выніку разраду.

Акрамя таго, частковыя разрады выклікаюць ўзнікненне токаў імпульснага характару ў створаных імі каналах. Пры прабоі ўсё гэта суправаджаецца электрамагнітным выпраменьваннем, ўдарнымі хвалямі, светлавымі выбліскамі і распадам ізаляцыі на малекулярным узроўні.

Частковыя разрады ставяцца да асноўных прычынах пашкоджанні абсталявання высокага напружання. Тлумачыцца гэта тым, што з'яўленне частковых разрадаў з'яўляецца пачатковай стадыяй развіцця большасці дэфектаў у высакавольтнай ізаляцыі.

У выніку гэтых працэсаў ствараюцца ўмовы для ўзнікнення прабоя ізаляцыі.

стадыі разрадаў

Пры перавышэнні вызначанага парогавага значэння напружання, устаноўленага для канкрэтнага ізаляцыйнага матэрыялу, у ім могуць ініцыіравацца частковыя разрады, якія не прыводзяць да неадкладнага прагаранне ізаляцыі, таму могуць быць цалкам дапушчальныя. Яны атрымалі назву - пачатковыя.

Далейшае ўзняцце напружання, павелічэнне памераў і колькасці уключэнняў, колькасці триингов ў працэсе працяглай працы абсталявання, прыводзіць да рэзкага ўзрастання інтэнсіўнасці частковых разрадаў. Іх ўзнікненне рэзка скарачае тэрмін прыдатнасці ізаляцыі і можа прывесці да яе прабоя. Такія разрады называюцца крытычнымі.

Ўплыў разрадаў ў структуры на абсталяванне

Адным з асноўных элементаў канструкцыі трансфарматараў і электрычных машын з'яўляецца ізаляцыя абмотак. Яна бесперапынна адчувае такіх разбураюць фактараў, як: цеплавыя ўздзеяння з прычыны доўгага праходжання токаў; вібрацыйныя нагрузкі з-за працы магнитопровода (для трансфарматараў) і прываднага механізму (для электрычных машын); наступствы праходжання пускавых токаў і токаў кароткага замыкання.

Усе гэтыя фактары прыводзяць да пашкоджання ізаляцыі і ўзнікненню частковых разрадаў. Для электрычных машын гэта з'яўляецца найбольш частай прычынай адмовы, а для трансфарматараў выхад з ладу ў выніку пашкоджанні ізаляцыі абмотак стаіць на другім месцы пасля пашкоджання уводаў.

Для чаго неабходна вымярэнне разрадаў

Вымярэнне працэсаў, якія адбываюцца пры ўзнікненні частковых разрадаў неабходна для атрымання магчымасці прадухілення прабоя ізаляцыі і максімальнага зніжэння іх інтэнсіўнасці ў ізалявальных матэрыялах.

У сувязі з выкарыстаннем ізаляцыі з пашытага поліэтылену ў канструкцыях сілавых кабеляў, электраэнергетычнага абсталявання, высакавольтных трансфарматараў, паветраных ліній электраперадачы, неабходна пастаянна весці кантроль частковых разрадаў, якія ўплываюць на бяспеку іх эксплуатацыі.

Прафілактыка прабояў ізаляцыі і метады выпрабаванняў

Неабходна праводзіць праверкі стану ізалявальнага матэрыялу ў працэсе эксплуатацыі, каб выяўляць развіваюцца разбурэння і прадухіляць аварыйныя адмовы з-за частковых разрадаў на абсталяванні.

Для кантролю ступені дэфектнасці ізаляцыі высакавольтнага абсталявання існуюць:

• Выпрабаванні падвышанай напругай, раўнацэнным па велічыні яго магчымага павелічэння падчас працы. Гэта неабходна для ўстанаўлення значэнняў электрычнай трываласці ізаляцыі пры кароткачасовых павышэння напружання.
• Неразбуральныя метады выпрабаванняў для вызначэння рэсурсу часу яе эксплуатацыі.

Гэта дае магчымасць правесці дакладную дыягностыку на які працуе абсталяванні, без высновы тэхнікі з эксплуатацыі, а, значыць, выключэнне эканамічных страт.

Існуючыя метады дыягностыкі частковых разрадаў дазваляюць выявіць дэфект на ранніх стадыях яго развіцця і, тым самым, прадухіліць дарагі рамонт або замену які выйшаў з ладу абсталявання.

Некаторыя метады дазваляюць лакалізаваць вобласць дэфекту, і падлягаць рамонце будуць толькі пашкоджаныя ўчасткі ізаляцыі.

Пры выпрабаваннях абсталявання высокай напругай, якасць ізаляцыі пагаршаецца ў выніку ўздзеяння высілкаў у некалькі разоў праўзыходных працоўныя значэння.

Дыягнастычныя метады выяўлення частковага разраду дазваляюць найбольш дакладна ацэньваць ступень рэшткавым працаздольнасці абсталявання без аказання разбуральнага дзеяння на яго ізаляцыю. Дыягностыка частковых разрадаў пры эксплуатацыі абцяжарваецца тым, што звычайна вакол правяраемага аб'екта знаходзіцца іншае абсталяванне, якое з'яўляецца крыніцай перашкод. Гэтыя сігналы могуць не адрознівацца па параметрах ад сігналаў патрэбнага аб'екта, так як могуць быць таксама частковымі разрадамі.

Таму, для падзелу сігналаў перашкод і вымяранага частковага разраду, трэба спачатку вымераць сігналы перашкод пры адключаным напрузе на тэстоўваную аб'екце, а потым вырабіць замер на ім у працоўным рэжыме.

У гэтым выпадку будзе рэгістравацца сума сігналаў частковага разраду і фону.

Рознасць вынікаў гэтых вымярэнняў пакажа значэнне сігналу частковага разраду.

Атрыманыя характарыстыкі дазваляюць ацаніць характар дэфектаў і самога разраду.

Метад частковых разрадаў не наносіць шкоды ізаляцыі і шырока выкарыстоўваецца, паколькі ў працэсе праверкі не выкарыстоўваецца павышаную напружанне, адмоўна ўплывае на ізаляцыю.

Электрычны метад разрадаў

Метад патрабуе наяўнасць кантакту вымяральных прыбораў з ізаляцыяй.

Ён дазваляе вызначаць вялікая колькасць характарыстык частковага разраду.

Гэта найбольш дакладны з усіх метадаў вымярэння частковых разрадаў.

Акустычны метад рэгістрацыі

Гэты метад заснаваны на выкарыстанні мікрафонаў, якія прымаюць гукавыя сігналы працуе абсталявання.

Датчыкі ўсталёўваюцца ў комплексных размеркавальных прыладах і сябрам электраэнергетычным абсталяванні і працуюць дыстанцыйна.

Недахоп: частковыя разрады невялікай велічыні не фіксуюцца.

Электрамагнітны або дыстанцыйны метад

Выяўленне частковых разрадаў пры выкарыстанні метаду звышвысокіх частот з'яўляецца простым і эфектыўным працэсам. Для гэтага ўжываецца антэннае прылада накіраванага дзеяння.

Недахоп гэтага метаду - немагчымасць вымярэння велічынь разрадаў.

Спецыфіка разрадаў у трансфарматарах

Магутныя сілавыя трансфарматары з'яўляюцца часткамі энергасістэм, і паблізу іх устаноўлена высакавольтнай абсталяванне, у якім могуць існаваць частковыя разрады. Сігналы ад іх рознымі шляхамі паступаюць на кантраляваны трансфарматар.

Калі да трансфарматара падлучаныя паветраныя лініі электраперадачы, якія падвяргаюцца навальнічным разрадах, то сігналы ад іх будуць рэгістравацца пры вымярэнні характарыстык частковага разраду ў ізаляцыі трансфарматара.

Пры знаходжанні трансфарматара на адкрытай падстанцыі, на яго вонкавых токаводных частках перыядычна, у залежнасці ад тэмпературы, вільготнасці і іншых фактараў, узнікаюць каронныя разрады.

Змена нагрузкі і наяўнасць у трансфарматарах прылад, якія рэгулююць іх параметры падчас працы, напрыклад, прылад, якія рэгулююць працу пад нагрузкай, прыводзіць да змены характарыстык частковых разрадаў, якія могуць зніжацца або павялічвацца.

Усе пералічаныя фактары прыводзяць да таго, што многія вымярэння на трансфарматарах могуць паказваць скажоную карціну стану ізаляцыі.

На паказанні, знятыя з падыспытнага трансфарматара будуць накладвацца імпульсы перашкод ад працы знаходзіцца побач абсталявання.

У такіх выпадках трэба выкарыстоўваць правільна падабраную методыку вымярэнняў, каб выключыць уплыў перашкод на атрыманыя дадзеныя па частковым разрадах ў трансфарматарах.