تخلیه جزئی یک تخلیه الکتریکی است که در ناحیه کوچکی از عایق رخ می دهد که در آن قدرت میدان الکتریکی از قدرت شکست ماده بیشتر است. این می تواند در حفره های داخل عایق جامد، در امتداد سطح مواد عایق، داخل حباب های گاز در عایق مایع رخ دهد.
علل ترشحات جزئی
طبق تعریف اتخاذ شده توسط استانداردهای بین المللی، تخلیه جزئی، تخلیه الکتریکی است که به صورت موضعی عایق را در بخش جداگانه ای از سازه جدا می کند.
این فرآیند به دلیل یونیزاسیون یک دی الکتریک گاز یا مایع رخ می دهد و می تواند در سطح مشترک بین دو محیط و داخل عایق رخ دهد. ظهور و توسعه بستگی به نوع دی الکتریک و ویژگی های طراحی عایق جسم دارد. تخلیه جزئی در عایق نتیجه وجود ناهمگنی در ساختار دی الکتریک و ویژگی های ولتاژ وارد بر آن است. چنین ناهمگنی می تواند ناخالصی ها و ناخالصی های مختلف، حفره های گازی، مناطق مرطوب کننده باشد. چنین نقص هایی معمولاً در ساختار عایق ایجاد می شوددر نتیجه نقض فرآیند ساخت آن و در حین کار تجهیزات (تحت تأثیر تأثیرات مکانیکی، تغییر شکل، ارتعاش).
درختان و تشکیل آنها در ساختار یک ماده عایق چیست
در ماده عایق، از حفره موجود در آن، ساختار درختی شکل می گیرد - درختکاری. ترشحات جزئی در شاخه های درختان ایجاد می شود. تحت تأثیر میدان الکتریکی و تخلیه، درختان در اندازه و کمیت افزایش می‌یابند و در نتیجه درجه تخریب مواد پلیمری افزایش می‌یابد. دندریت ها رسانایی را افزایش داده و منجر به تخریب تدریجی دی الکتریک می شود.
از آنجایی که تخلیه جزئی در یک محیط گازی به ولتاژی کمتر از هر اثری در داخل مایع یا جامد خارجی نیاز دارد، وجود چنین نقص هایی در عایق می تواند محتمل ترین علت شروع تخریب این عایق باشد. مواد این به این دلیل است که در یک حفره پر از گاز، قدرت میدان الکتریکی بیشتر از ناحیه جامد یا مایع است و قدرت الکتریکی محیط گازی نسبت به سایر بخش‌های عایق مقدار کمتری دارد.
انواع درختکاری
حلقه‌های با منشاء الکتریکی در هنگام قرار گرفتن در معرض ولتاژ متناوب و ضربه‌ای و همچنین در مقادیر بسیار بالا تشکیل می‌شوند. در حین کار با تجهیزات، این مقادیر باعث خرابی فوری عایق نمی شود، اما می تواند باعث یونیزاسیون گاز در آن شود.ناهمگونی ها اگر حفره های به اندازه کافی بزرگ در ساختار ماده وجود نداشته باشد، دندریت ها می توانند برای مدت نسبتا طولانی ایجاد شوند.
وجود حباب های بزرگ منجر به تخلیه جزئی زمانی که کابل با ولتاژ نامی کار می کند.
درختان آب زمانی تشکیل می شوند که رطوبت به داخل عایق در نتیجه انتشار یا از طریق ریزترک در مواد وارد شود.
وقتی رطوبت در آخال ها متراکم می شود، دندریت ها در اینجا تشکیل می شوند و پس از آن تشکیل و رشد شدید آنها به دلیل ظهور حفره های اضافی آغاز می شود. این منجر به کاهش قدرت الکتریکی دی الکتریک و خرابی کابل می شود.
علل اصلی تخریب عایق عبارتند از: پیری الکتریکی به دلیل تخلیه جزئی که در آخال‌ها در اضافه ولتاژ و در حالت عملکرد نامی رخ می‌دهد و پیری حرارتی مواد.
تحت تأثیر تخلیه های جزئی، روند تخریب عایق شروع می شود، اندازه ناحیه آسیب دیده افزایش می یابد.
شرایط وقوع تخلیه جزئی به شکل میدان الکترومغناطیسی ساختار عایق و خواص الکتریکی منطقه خاصی از ماده بستگی دارد.
تخلیه های جزئی معمولاً منجر به خرابی عایق نمی شوند، اما باعث تغییر در ساختار دی الکتریک می شوند و با کارکرد طولانی مدت سیستم می توانند باعث خرابی عایق شوند. لایه. وقوع آنها همیشه نشان دهنده ناهمگونی محلی است.دی الکتریک ویژگی‌های تخلیه‌های جزئی این امکان را فراهم می‌کند که میزان نقص ساختار عایق را به خوبی قضاوت کنیم.
وقتی تجهیزات با ولتاژ متناوب و ضربه ای کار می کنند، بزرگترین خطر را ایجاد می کنند.
پدیده های فیزیکی همراه با تخلیه جزئی در عایق
گرم شدن بیش از حد عایق با افزایش تعداد نقاطی که در آن عیوب جدید ظاهر می شود، روند تخریب آن را تسریع می کند و منجر به افزایش تعداد و حجم دندریت ها می شود. این منجر به افزایش تنش در مزارع منطقه می شود.
تخلیه الکتریکی جزئی اثر حرارتی روی عایق دارد و همچنین با ذرات باردار و محصولات واکنشی حاصل از تخلیه آن را از بین می برد.
علاوه بر این، تخلیه های جزئی باعث پیدایش جریان های پالسی در کانال هایی می شوند که ایجاد می کنند. در هنگام خرابی، همه اینها با تشعشعات الکترومغناطیسی، امواج ضربه ای، فلاش نور و شکسته شدن عایق در سطح مولکولی همراه است.
تخلیه جزئی یکی از دلایل اصلی آسیب به تجهیزات فشار قوی است. این با این واقعیت توضیح داده می شود که ظهور تخلیه های جزئی مرحله اولیه در ایجاد اکثر نقص ها در عایق ولتاژ بالا است.
در نتیجه این فرآیندها شرایطی برای وقوع خرابی عایق ایجاد می شود.
مراحل ترخیص
وقتی از آستانه ولتاژ خاصی فراتر رفت، برای یک مقدار خاص تنظیم کنیددر مواد عایق می توان تخلیه های جزئی را در آن ایجاد کرد که منجر به فرسودگی فوری عایق نمی شود، بنابراین می توانند کاملا قابل قبول باشند. آنها نام - اولیه را گرفتند.
افزایش بیشتر ولتاژ، افزایش اندازه و تعداد آخال‌ها، تعداد درختان در فرآیند کار مداوم تجهیزات، منجر به افزایش شدید شدت تخلیه‌های جزئی می‌شود. وقوع آنها به شدت عمر مفید عایق را کاهش می دهد و می تواند منجر به خرابی آن شود. چنین ترشحاتی بحرانی نامیده می شوند.
تاثیر تخلیه در سازه بر تجهیزات
یکی از عناصر اصلی طراحی ترانسفورماتورها و ماشین های الکتریکی، عایق سیم پیچی است. به طور مداوم در معرض عوامل مخربی مانند: اثرات حرارتی ناشی از جریان طولانی جریان. بارهای ارتعاشی ناشی از عملکرد مدار مغناطیسی (برای ترانسفورماتور) و مکانیزم محرک (برای ماشین های الکتریکی)؛ پیامدهای جریان های هجومی و جریان های اتصال کوتاه.
همه این عوامل منجر به آسیب عایق و تخلیه جزئی می شود. برای ماشین های الکتریکی، این شایع ترین علت خرابی است و برای ترانسفورماتورها، خرابی ناشی از آسیب عایق سیم پیچی بعد از آسیب به بوشینگ ها در رتبه دوم قرار دارد.
چرا باید ترشحات را اندازه بگیرید
اندازه گیری فرآیندهایی که هنگام تخلیه جزئی رخ می دهند ضروری است تا بتوان از خرابی عایق جلوگیری کرد و آنها را به حداقل رساند.شدت در مواد عایق.
در ارتباط با استفاده از عایق XLPE در ساخت کابل های برق، تجهیزات برق، ترانسفورماتورهای فشار قوی، خطوط برق هوایی، لازم است دائماً تخلیه جزئی که بر ایمنی عملکرد آنها تأثیر می گذارد نظارت شود.
پیشگیری از خرابی عایق و روش های آزمایش
برای تشخیص آسیب در حال توسعه و جلوگیری از خرابی های تصادفی ناشی از تخلیه جزئی تجهیزات لازم است وضعیت مواد عایق در حین کار بررسی شود.
برای کنترل میزان نقص عایق تجهیزات فشار قوی، موارد زیر وجود دارد:
- آزمایش هایی با افزایش ولتاژ، معادل بزرگی افزایش احتمالی آن در حین کار. این برای تعیین مقادیر مقاومت دی الکتریک عایق در طول افزایش ولتاژ کوتاه مدت ضروری است.
- روش‌های آزمایش غیر مخرب برای تعیین عمر عملکرد آن.
این امکان انجام عیب یابی قابل اعتماد بر روی تجهیزات عملیاتی را بدون از کار انداختن تجهیزات و در نتیجه از بین بردن ضررهای اقتصادی فراهم می کند.
روش های موجود برای تشخیص تخلیه جزئی تشخیص نقص در مراحل اولیه توسعه آن و در نتیجه جلوگیری از تعمیرات پرهزینه یا تعویض تجهیزات خراب را ممکن می سازد.
برخی از روش ها به شما امکان می دهند ناحیه نقص را بومی سازی کنید و فقط مناطق آسیب دیده قابل تعمیر خواهند بود.عایق.
هنگام آزمایش تجهیزات با ولتاژ بالا، کیفیت عایق در نتیجه قرار گرفتن در معرض ولتاژهای چندین برابر بیشتر از مقادیر کار بدتر می شود.
روش های تشخیصی برای تشخیص تخلیه جزئی امکان ارزیابی دقیق ترین درجه عملکرد باقی مانده تجهیزات را بدون تأثیر مخرب بر عایق آن فراهم می کند. تشخیص تخلیه جزئی در حین کار به دلیل این واقعیت است که معمولاً تجهیزات دیگری در اطراف جسم مورد بررسی وجود دارد که منبع تداخل است. این سیگنال ها ممکن است از نظر پارامترها با سیگنال های شی مورد نظر متفاوت نباشند، زیرا ممکن است تخلیه جزئی نیز باشند.
بنابراین برای جدا کردن سیگنال های تداخل و دشارژ جزئی اندازه گیری شده، ابتدا باید سیگنال های تداخل را با ولتاژ خاموش روی جسم مورد آزمایش اندازه گیری کنید و سپس در حالت کار اندازه گیری کنید.
در این حالت، مجموع سیگنال‌های تخلیه جزئی و پس‌زمینه ثبت می‌شود.
تفاوت بین این اندازه‌گیری‌ها مقدار سیگنال PD را نشان می‌دهد.
ویژگی های به دست آمده به ما این امکان را می دهد که ماهیت نقص و خود ترشحات را ارزیابی کنیم.
روش تخلیه جزئی به عایق آسیب نمی رساند و به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد زیرا در فرآیند آزمایش از ولتاژ بالا برای تأثیر منفی بر عایق استفاده نمی شود.
روش تخلیه الکتریکی
روش نیاز به تماس ابزار اندازه گیری با عایق دارد.
به شما امکان می دهد تعداد زیادی از ویژگی های تخلیه جزئی را تعریف کنید.
این دقیق ترین از همه استروش‌های اندازه‌گیری تخلیه جزئی.
روش ثبت نام آکوستیک
این روش مبتنی بر استفاده از میکروفون‌هایی است که سیگنال‌های صوتی را از تجهیزات زنده دریافت می‌کنند.
حسگرها در تابلوهای پیچیده و سایر تجهیزات برق نصب می شوند و از راه دور کار می کنند.
معایب: تخلیه جزئی با بزرگی کوچک ثبت نشده است.
روش الکترومغناطیسی یا از راه دور
تشخیص ترشحات جزئی با استفاده از روش مایکروویو فرآیندی ساده و موثر است. برای این کار از دستگاه آنتن جهت دار استفاده می شود.
عیب این روش عدم امکان اندازه گیری مقدار ترشحات است.
تخلیه های خاص در ترانسفورماتورها
ترانسفورماتورهای قدرتمند بخشی از سیستم های قدرت هستند و تجهیزات فشار قوی در نزدیکی آنها نصب شده است که می تواند تخلیه جزئی در آنها وجود داشته باشد. سیگنال های آنها به روش های مختلف به ترانسفورماتور کنترل شده ارسال می شود.
اگر ترانسفورماتور به خطوط برق هوایی که در معرض رعد و برق هستند وصل شود، هنگام اندازه گیری مشخصات تخلیه جزئی در عایق ترانسفورماتور سیگنال های دریافتی از آنها ثبت می شود.
وقتی یک ترانسفورماتور در یک پست باز قرار می گیرد، بسته به دما، رطوبت و سایر عوامل، تخلیه های کرونا به طور دوره ای در قسمت های حامل جریان خارجی آن رخ می دهد.
تغییر بار و وجود دستگاه هایی در ترانسفورماتورهایی که پارامترهای خود را در حین کار تنظیم می کنند، به عنوان مثال، دستگاه هایی کهتنظیم عملکرد تحت بار، منجر به تغییر در خصوصیات دبی‌های جزئی می‌شود که ممکن است کاهش یا افزایش یابد.
همه این عوامل منجر به این واقعیت می شود که بسیاری از اندازه گیری ها روی ترانسفورماتورها می توانند تصویری مخدوش از وضعیت عایق را نشان دهند.
خوانش‌های گرفته‌شده از ترانسفورماتور تحت آزمایش با پالس‌های نویز تجهیزات مجاور روی هم قرار می‌گیرد.
در چنین مواردی، لازم است از یک روش اندازه گیری به درستی انتخاب شده استفاده شود تا تأثیر تداخل روی داده های دریافتی در تخلیه جزئی در ترانسفورماتورها حذف شود.
