Κατανοώντας την Οριστική Απολύτρωση: Αιτίες, Αποτελέσματα και Λύσεις

Αιτίες μερικής απαλλαγής

Η μερική εκφόρτιση (PD) εμφανίζεται σε μονωτικά υλικά όταν η τοπική ηλεκτρική τάση υπερβαίνει την διηλεκτρική αντοχή του υλικού σε συγκεκριμένες περιοχές, συνήθως μέσα σε κενά αέρα, ταινίες ελαίου,ή επιφάνειεςΟι βασικές αιτίες περιλαμβάνουν:

1. Τοπική συγκέντρωση ηλεκτρικού πεδίου:

   • Το PD ενεργοποιείται όταν η ένταση του τοπικού πεδίου σε ένα αέριο, υγρό ή αδύναμη διηλεκτρική περιοχή υπερβαίνει την ένταση του πεδίου διάσπασης.Αυτό συμβαίνει συχνά σε μονωτικές δομές με κοφτερές άκρες ή ατέλειες.
   • Παράδειγμα: Το συγκεντρωμένο ηλεκτρικό πεδίο στην άκρη ηλεκτροδίων ή σχισμών σπείρων κινητήρα υψηλής τάσης.

2. Ατέλειες στην Κατασκευή:

   • Κατά τη διάρκεια της κατασκευής, τα μονωτικά υλικά μπορεί να αναπτύξουν φυσαλίδες αέρα, ταινίες ελαίου ή κενά που μειώνουν την αντοχή της διάσπασης σε σύγκριση με την στερεή μόνωση.
   • Παράδειγμα: Σε μετασχηματιστές χύτευσης, πλαστικά καλώδια και συστήματα μόνωσης που βυθίζονται σε λάδι, τέτοια ελαττώματα είναι κοινά.

3. Ηλεκτρική πίεση:

   • Η τάση εναλλασσόμενου ρεύματος: Η ΠΔ εμφανίζεται πιο συχνά υπό σινουσοειδή τάση εναλλασσόμενου ρεύματος λόγω της συνεχούς πίεσης που επιβάλλεται από εναλλασσόμενους κύκλους.
   • Συνεχή τάση: Αν και λιγότερο συχνή, η ΠΔ υπό τάση συνεχούς ρεύματος μπορεί να εμφανιστεί, αλλά σε πολύ χαμηλότερους ρυθμούς επανάληψης από την AC.

4. Απολύσεις από κορόνα:

   • Στις ανοιχτές άκρες των ηλεκτροδίων, η εκκένωση κορώνας στον αέρα παράγει αντιδραστικά υποπροϊόντα όπως το όζον, τα οποία μπορούν να υποβαθμίσουν χημικά τα γύρω υλικά.

Επιπτώσεις της μερικής απαλλαγής

Η μερική εκκένωση επηρεάζει σημαντικά τη διάρκεια ζωής και την αξιοπιστία των συστημάτων ηλεκτρικής μόνωσης.

1. Η αποδόμηση της μόνωσης:

   • Φυσικές ΕπιπτώσειςΚάθε εκκένωση παράγει ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας, προκαλώντας μικρο-σχισμές, αποδυναμώνοντας τη δομή μόνωσης.
   • Χημικές αντιδράσεις: Τα φορτισμένα σωματίδια και τα αντιδραστικά αέρια που παράγονται από το PD (π.χ. όζον) υποβαθμίζουν τη μοριακή δομή της μόνωσης.

2. Εσωτερικές και επιφανειακές απορρίψεις:

   • Εσωτερική απαλλαγή: Συμβαίνει μέσα σε κενά, φυσαλίδες ή λάδια, οδηγώντας σε τοπική κατάρρευση της μόνωσης.
   • Εκκένωση επιφάνειας: Εμφανίζεται κατά μήκος της διεπαφής της μόνωσης και του αέρα ή του πετρελαίου, ειδικά σε περιοχές με άνιση κατανομή πεδίου.

3. Βλάβη κρίσιμων στοιχείων:

   • Συχνά σε εξοπλισμό υψηλής τάσης, όπως μετασχηματιστές, καλώδια, πυκνωτές και τυλίγματα κινητήρων.
   • Με την πάροδο του χρόνου, η επαναλαμβανόμενη δραστηριότητα PD επιταχύνει τη γήρανση της μόνωσης, οδηγώντας σε βλάβη του εξοπλισμού.

4. Αξιοπιστία του συστήματος:

   • Οι βλάβες μόνωσης που σχετίζονται με το PD είναι η κύρια αιτία βλαβών στα συστήματα ηλεκτροπαραγωγής υψηλής τάσης, ειδικά στους μετασχηματιστές υπερ-υψηλής τάσης.

Λύσεις για την μερική απαλλαγή

Η αντιμετώπιση της μερικής απόρριψης απαιτεί προληπτικό σχεδιασμό, παρακολούθηση και στρατηγικές δοκιμών.

1- Βελτιώσεις σχεδιασμού

• Ελαχιστοποιήστε τη συγκέντρωση του πεδίου χρησιμοποιώντας στρογγυλεμένες άκρες ηλεκτροδίων και βελτιστοποιημένες δομές μόνωσης.
• Εξάλειψη κενών και κενών αέρα κατά τη διάρκεια της κατασκευής με την εφαρμογή τεχνικών διάχυσης κενού στην μόνωση με λάδι και χαρτί.

2. Δοκιμές και ανίχνευση

• Δοκιμές εργοστασίου:
  • Κατά τη διάρκεια της κατασκευής, διεξάγεται δοκιμή PD σε κάθε μονάδα για να εξασφαλίζεται η ακεραιότητα της μόνωσης.
  • Βεβαιωθείτε ότι οι αντοχές πεδίου εργασίας είναι χαμηλότερες από την αρχική αντοχή πεδίου εκκένωσης του μονωτικού υλικού.
• Δοκιμές επί τόπου:
  • Εκτελούνται δοκιμές μερικής εκφόρτισης κατά την εγκατάσταση και την παράδοση του μετασχηματιστή για τον εντοπισμό λανθάνων ελαττωμάτων.
  • Παρακολούθηση της περιεκτικότητας σε αέριο στο λάδι μετασχηματιστή· υψηλές συγκεντρώσεις αερίου υποδεικνύουν βλάβη της μόνωσης.

3. Παρακολούθηση μέσω διαδικτύου

• Η παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο των συστημάτων μόνωσης παρέχει έγκαιρη προειδοποίηση της δραστηριότητας PD υπό συνθήκες λειτουργίας.
• Τα σύγχρονα ηλεκτρονικά συστήματα παρακολούθησης παρακολουθούν τα σήματα PD και τις τάσεις σχηματισμού αερίων, συμβάλλοντας στην πρόληψη απροσδόκητων αποτυχιών.

4. Πρακτικές συντήρησης

• Για τις περιοδικές αξιολογήσεις χρησιμοποιούνται δοκιμαστές μερικής εκφόρτισης, ειδικά για μετασχηματιστές με ονομαστική ισχύ άνω των 110 kV.
• Διενεργεί επισκευές ή αναβαθμίσεις κατά περίπτωση για να μετριαστούν τα αδύναμα σημεία που εντοπίζονται κατά τη διάρκεια της δοκιμής.

5. Πρότυπα και τακτική συντήρηση

• Να τηρούνται τα διεθνή πρότυπα (π.χ. IEC 60270) για τις δοκιμές και την παρακολούθηση της PD.
• Εφαρμόστε τακτικούς κύκλους συντήρησης για τον έλεγχο και τον καθαρισμό των επιφανειών μόνωσης, εξασφαλίζοντας τη βέλτιστη απόδοση.

Συμπεράσματα

Η μερική εκκένωση είναι ένας κρίσιμος παράγοντας για την υποβάθμιση των ηλεκτρικών εξοπλισμών υψηλής τάσης, επηρεάζοντας άμεσα την αξιοπιστία και την ασφάλεια.και λύσεις είναι απαραίτητη για την αποτελεσματική διαχείριση του μονωτικούΜέσω αυστηρών δοκιμών, προηγμένης παρακολούθησης και κατάλληλης συντήρησης, οι μηχανικοί μπορούν να μετριάσουν τους κινδύνους που ενέχει το PD, εξασφαλίζοντας μακροπρόθεσμη απόδοση και αξιοπιστία των συστημάτων ενέργειας.