Kõrgepingelülitusseadmete osalise tühjenemise põhjused

Osaline tühjenemine on üks olulisemaid varajasi hoiatusmärke kõrgepinge jaotusseadmete isolatsiooni halvenemise kohta. Kuigi osaline tühjenemine ei silda täielikult juhtide vahelist isolatsiooni, võib korduv tühjendustegevus järk-järgult kahjustada isolatsioonisüsteemi ja suurendada isolatsiooni rikke, sähvatuse ja ootamatu seadmete seiskumise ohtu.

Osalise tühjenemise põhjuste mõistmine aitab elektriinseneridel tuvastada defektid varajases staadiumis ja parandada lülitusseadmete töökindlust kogu selle kasutusaja jooksul.

Mis on osaline tühjendamine?

Osaline tühjenemine on lokaalne elektrilahendus, mis esineb ainult isolatsioonisüsteemi osas. See võib tekkida gaasiga täidetud tühimikus, piki isolatsioonipinda, terava juhi serva ümber või tahke või komposiitdielektriku defekti lähedal.

Nähtust seostatakse tavaliselt elektrilise pinge lokaalse kontsentratsiooniga. Kui kohalik elektriväli ületab nõrga ala vastupidavuse tugevuse, toimub lühilahendus. Väljavool võib olla lühike ja väike, kuid korduv tegevus võib ümbritsevat isolatsiooni järk-järgult nõrgendada.

IEC 60270 määratleb laengupõhised meetodid osalise tühjenemise mõõtmiseks vahelduv- või alalispingega testitud elektriseadmetes, komponentides ja süsteemides. Standard käsitleb ka mõõteahelaid, kalibreerimist, digitaalmõõtmist ja osalahendussignaalide eraldamist välistest häiretest.IEC 60270:2025

Kuidas osaline tühjendamine isolatsiooni kahjustab

1. Laetud osakeste põhjustatud keemiline kahjustus

Osalise tühjenemise ajal liiguvad elektronid ja ioonid läbi isolatsiooni nõrga piirkonna. Need suure energiaga laetud osakesed põrkuvad isolatsioonimolekulidega ja võivad purustada keemilised sidemed.

Korduv pommitamine võib põhjustada:

1、Polümeerahelate lagunemine

2. Pinna erosioon

3. Juhtivate karboniseeritud radade moodustumine

4, epoksüvaigu ja muude isoleermaterjalide keemiline lagunemine

5, dielektrilise tugevuse järkjärguline vähenemine

Tahkes isolatsioonis võib see protsess suurendada sisemist õõnsust või luua puukanali. Kui defekt muutub piisavalt suureks, ei pruugi isolatsioon enam normaalsele tööpingele ega ajutisele ülepingele vastu pidada.

2. Termilised ja oksüdatiivsed kahjustused

Osaline tühjendamine tekitab ka lokaalset soojust. Kuigi üksiku tühjenemise keskmine energia võib olla madal, võivad samasse piirkonda koondunud korduvad impulsid tõsta ümbritseva isolatsiooni temperatuuri.

Sellest tulenev termiline stress võib põhjustada:

1, lokaalne ülekuumenemine

2, oksüdatiivne lõhenemine

3 、 Polümeermaterjalide sulatamine või karboniseerimine

4, mehaanilise tugevuse kaotus

5, sisemiste pragude ja tühimike laienemine

Termokahjustused ja keemilised kahjustused tugevdavad sageli üksteist. Kui isolatsioonipind muutub karedamaks või juhtivamaks, muutub kohalik elektriväli vähem ühtlaseks, mis võib kiirendada edasist tühjenemist.

Kõrgepinge lülitusseade ja selle isolatsioonisüsteem

Kõrgepinge jaotusseade on keeruline koost, mis ühendab juhtmeid, lülitusseadmeid, siinid, isolatsioonikomponente, maandusümbriseid ja juhtimissüsteeme.

Sõltuvalt disainist võivad tüüpilised materjalid hõlmata järgmist:

1, epoksüvaik

2, silikoon või muu tehniline plastik

3, õhk või isoleergaas

4 、 Väävelheksafluoriid rakendatavates gaasiisolatsiooniga seadmetes

5, keraamiline või komposiit isolatsioon

6 、 Vask, alumiinium ja muud juhtivad materjalid

Erinevate materjalide ja geomeetria kombinatsioon loob mitu kohta, kus võib tekkida osaline tühjendamine. Tootmiskvaliteet, montaaži täpsus, tööpinge, temperatuur, niiskus, saastumine ja isolatsiooni vananemine võivad kõik mõjutada PD käitumist.

Jaotusseadmete rakenduste puhul sõltuvad asjakohased nõuded seadme konstruktsioonist ja pingeklassist. IEC 62271 seeria hõlmab kõrgepinge lülitus- ja juhtseadmeid, sealhulgas seadmeid, mis kasutavad tahket isolatsiooni ja isoleergaase.IEC 62271 seeria

Kõrgepingelülitusseadmete osalise tühjenemise peamised põhjused

1. Isolatsiooni tootmisprotsessi defektid

Tootmisvead on tahke isolatsiooniga jaotusseadmete osalise tühjenemise kõige levinumad allikad.

Sisemised tühimikud ja õhumullid

Epoksiidi valamise, vormimise või kapseldamise ajal võivad isolatsiooni sisse jääda õhumullid. Nendel tühikutel on madalam dielektriline tugevus kui ümbritseval tahkel isolatsioonil.

Pinge rakendamisel muutub tühimiku sees olev elektriväli suuremaks kui tahke materjali keskmine väli. See on seotud tühimiku sees oleva gaasi ja ümbritseva isolatsiooni dielektrilise konstandi erinevusega.

Selle tulemusena võib õõnsuses olev gaas laguneda enne peamist isolatsiooni. Iga tühjendus võib suurendada tühimikku, kahjustada selle pinda ja lõpuks vähendada üldist isolatsioonitugevust.

Võõrosakesed ja materjali saastumine

Tootmise käigus sattunud metalliosakesed, tolm, niiskus ja muud lisandid võivad tekitada kohalikke nõrkusi. Juhtiv saaste võib moonutada elektrivälja või moodustada tühjendustee isolatsiooni erinevate piirkondade vahel.

Tüüpilised põhjused on järgmised:

1, halvasti kontrollitud valamistingimused

2. Ebapiisav puhastamine enne kokkupanekut

3. Isolatsioonikomponentide ebaõige ladustamine

4, epoksüvaigu ebapiisav kõvenemine

5 、 Saastumine transportimise või paigaldamise ajal

Üksik sisemine defekt ei pruugi põhjustada kohest riket, kuid see võib muutuda aktiivsemaks, kui seade vananeb või töötab suurenenud elektrilise pinge all.

2. Elektrivälja ebaühtlane jaotus

Usaldusväärse isolatsioonivõime tagamiseks on oluline ühtlane elektriväli. Iga terav punkt, ebakorrapärane pind või hõljuv juhtiv objekt võib suurendada kohalikku elektrivälja ja algatada osalise tühjenemise.

Pursked ja teravad servad juhtidel

Siini pursked, teravad nurgad, viimistlemata juhtide servad ja halva kujuga elektroodid võivad tekitada tugeva elektrivälja kontsentratsiooni.

See mõju on eriti oluline järgmistel juhtudel:

1, siini liigendid

2、Kaabli klemmid

3. Kontaktide teisaldamine

4, poltühendused

5 、 Varjestuskomponendid

6 、 Juhtivad sisestused vormitud isolatsiooni sees

Isegi kui keskmine tööpinge jääb seadme nimiväärtuse piiridesse, võib terava serva lähedal asuv lokaalne väli ületada tühjenemise algustaset.

Lahtised või hõljuvad metalliosakesed

Jaotusseadme korpuses olevad metallosakesed võivad elektrivälja mõjul elektriliselt laetuda või liikuda. Nende asend ja potentsiaal võivad töötamise ajal muutuda, tekitades ebastabiilsed välitingimused.

Sellised osakesed võivad põhjustada:

1 、 Kohaliku välja täiustamine

2, pindmine tühjendus

3, katkendlikud tühjendusimpulsid

4. Lähedal asuva isolatsiooni jälgimine

5, ebastabiilsed PD-mustrid

See on üks põhjus, miks puhtus ja ranged montaažiprotseduurid on lülitusseadmete valmistamise ja hoolduse ajal olulised.

Saastunud või karedad isolatsioonipinnad

Tolm, niiskus, õli ja muu saaste võib vähendada efektiivset roomamiskaugust isolatsioonipinnal. Kare või kahjustatud pind loob ka väikese väljakontsentratsiooni, kus võib alata pinnaheide.

Pinna saastumine on eriti oluline seadmete puhul, mis puutuvad kokku:

1, kõrge õhuniiskus

2、 Juhtiv tolm

3, soolapihusti

4 、 Tööstuslik reostus

5. Kondensatsioon

6, halb ventilatsioon

Ainuüksi puhastamine ei pruugi probleemi jäädavalt lahendada, kui isolatsioonipinnal on juba tekkinud jälgi, pragusid või erosiooni.

Maandatud korpuse defektid

Metallkorpus tagab tavaliselt varjestuse ja kontrollitud võrdluspotentsiaali. Karedad keevisõmblused, poorid, räbu ja muud tootmisdefektid võivad aga tekitada maandatud korpuse läheduses ebakorrapäraseid elektrivälja tingimusi.

Need defektid võivad kokku puutuda läheduses asuva isolatsiooni või juhtivate osadega ja suurendada tühjenemise ohtu. Seetõttu tuleks tootmise ja kontrolli käigus kontrollida keevisõmbluse kvaliteeti, korpuse geomeetriat, maanduse järjepidevust ja sisemisi vahekaugusi.

3. Ebaühtlane dielektriline kandja

Kaasaegsetes jaotusseadmetes kasutatakse sageli komposiit-isolatsioonisüsteeme, milles töötavad koos mitmed materjalid. Näiteks võib epoksüvaiku kombineerida tehniliste plastide, isoleergaasi, juhtivate sisetükkide ja õhuvahedega.

Igal materjalil on erinevad elektrilised ja termilised omadused. Kui liidesed on halvasti projekteeritud või valmistatud, ei pruugi dielektriline väli jaotuda ühtlaselt.

Võimalike probleemide hulka kuuluvad:

1, halb ühendus erinevate isolatsioonimaterjalide vahel

2 、 Ebaühtlased dielektrilised konstandid

3 、Lünkad materjalide liidestes

4, sisemine delaminatsioon

5. Kihtide vahele on jäänud niiskus

6. Tühjad sisseehitatud juhtmete ümber

Sisemised mullid ja lisandid võivad veelgi suurendada dielektrilise keskkonna ebaühtlust. Tööpinge all võivad need piirkonnad kogeda suuremat elektrilist pinget kui ümbritsev isolatsioon ja saada osalise tühjenemise alguspunktiks.

Muud osalist tühjenemist mõjutavad tegurid

Osalist tühjenemist ei põhjusta ainult tootmisdefektid. Väljalaskeaktiivsust võivad suurendada mitmed töö- ja keskkonnatingimused.

Tööpinge

Rakendatava pinge kasvades suureneb ka elektriväli nõrkades piirkondades. Defekt, mis jääb tavapinge juures passiivseks, võib tekitada mõõdetavat tühjenemist ülepinge sündmuse, vastupidavustesti või süsteemi pinge ajutise tõusu ajal.

Temperatuur

Temperatuur mõjutab isolatsiooniomadusi, gaasirõhku, materjali paisumist ja liideste seisukorda. Soojuspaisumine võib suurendada olemasolevaid lünki või tekitada täiendavat pinget ühendatud isolatsioonikomponentidele.

Niiskus ja kondensatsioon

Niiskus võib vähendada pinna isolatsioonitakistust ja soodustada pinna tühjenemist. Kondensatsioon on eriti ohtlik, kui soe ja niiske õhk siseneb jahedamasse lülitussektsiooni.

Isolatsiooni vananemine

Pikaajaline elektriline, termiline ja mehaaniline pinge võib põhjustada isolatsiooni vananemist. Vananemine võib põhjustada pragusid, värvimuutust, erosiooni, delaminatsiooni ja suurenenud niiskuse imendumist, mis kõik võivad muuta osalise tühjenemise tõenäolisemaks.

Mehaaniline stress ja vibratsioon

Lõdvad ühendused, vibratsioon ja korduv soojuspaisumine võivad tekitada isolatsioonikomponentide vahele väikseid tühikuid. Need lüngad võivad muutuda tühjenduskohtadeks, eriti siinide, kaabliotsmete ja sisseehitatud juhtmete läheduses.

Osalise tühjenemise tuvastamine lülitusseadmetes

PD-testimist kasutatakse tühjendustegevuse tuvastamiseks enne, kui see muutub tõsiseks isolatsioonirikkeks. Sõltuvalt seadmest ja katseobjektist võivad insenerid hinnata näilist laengut, tühjenemise ulatust, faasilahutusega mustreid, impulsi kordusi ja aja jooksul toimuvaid muutusi.

Usaldusväärne test peaks sisaldama:

1、Sobiv mõõteriist ja andurite paigutus

2、Mõõtesüsteemi õige kalibreerimine

3 、 Tõhus väliste häirete juhtimine

4 、 Õige maandus ja varjestus

5, stabiilne katsepinge ja keskkonnatingimused

6 、Võrdlus tehniliste piirangute ja varasemate katseandmetega

Weshine Electric on professionaalne tootja, kes on pühendunud kõrgepinge testimis- ja mõõteseadmete uurimisele, arendamisele ja tootmisele. Standardiseeritud tootmistöökodade ja sõltumatute kalibreerimislaboritega varustatud tehas järgib rangelt IEC standardeid ja ISO kvaliteedijuhtimissüsteeme, et tagada iga instrumendi stabiilne, korratav ja häiretekindel katsetulemus globaalsete energiatööstuse rakenduste jaoks.

GDJF-2007 digitaalse osalise tühjenemise testeri on sõltumatult välja töötanud ja tehases kalibreerinud Weshine Electric. Seda saab kasutada digitaalseks osalise tühjenemise mõõtmiseks ja analüüsiks kõrgepingeseadmetes.  Praktilistes rakendustes võib seade toetada PD suuruse, tühjendusmustrite ja isolatsiooniseisundi hindamist. Täpne katsekonfiguratsioon ja vastuvõtmise kriteeriumid tuleks valida vastavalt lülitusseadme konstruktsioonile, kohaldatavatele standarditele ja tootja tehnilisele dokumentatsioonile.

Korduma kippuvad küsimused

Mis on jaotusseadmete osalise tühjenemise kõige levinum põhjus?

Tavalisteks põhjusteks on sisemised tühimikud, õhumullid, lisandid, teravad juhtide servad, pinna saastumine, halvad isolatsiooniliidesed ja ebaühtlane elektrivälja jaotus.

Kas osalist tühjenemist saab otse näha?

Tavaliselt ei ole osalist tühjenemist normaalse töö ajal näha. Tavaliselt tuvastatakse see elektriliste, ultraheli- või muude spetsiaalsete mõõtmismeetodite abil.

Kas osaline tühjendamine tähendab alati kohest seadme riket?

Ei. Osaline tühjenemine võib areneda järk-järgult. Püsiv või suurenev PD aktiivsus viitab aga isolatsiooni halvenemisele ja nõuab professionaalset hindamist.

Kuidas põhjustavad siini teravad servad osalist tühjenemist?

Teravad servad koondavad elektrivälja. Kohalik väli võib muutuda keskmisest palju tugevamaks, võimaldades tühjenemist alata serva lähedalt.

Kuidas saab lülitusseadmete osalist tühjenemist vähendada?

Tõhusate meetmete hulka kuuluvad isolatsiooni tootmise parandamine, jämede eemaldamine, puhtuse kontrollimine, niiskuse vältimine, elektrivälja liigitamise optimeerimine, korpuse maanduse parandamine ja regulaarne PD-testide läbiviimine.

Järeldus

Kõrgepinge jaotusseadmete osaline tühjenemine on tavaliselt isolatsioonivigade, elektrivälja kontsentratsiooni, ebaühtlaste dielektriliste materjalide, keskkonnatingimuste ja pikaajalise vananemise kombinatsiooni tulemus.

Sisemised tühimikud, lisandid, teravad siini servad, hõljuvad metalliosakesed, saastunud pinnad ja halvad isolatsiooniliidesed võivad kõik tekitada kohalikku elektrilist pinget. Kui tühjendamine algab, võivad keemiline erosioon ja termilised kahjustused isolatsiooni järk-järgult nõrgendada.

Regulaarne osalise tühjenemise testimine annab väärtuslikku teavet isolatsiooni seisukorra kohta ja aitab hooldusmeeskondadel tuvastada arenevaid probleeme enne suurema rikke ilmnemist. Täpse diagnoosi saamiseks peaksid testimise läbi viima kvalifitseeritud spetsialistid, kasutades nõuetekohaselt kalibreeritud seadmeid ja protseduure, mis vastavad kehtivatele standarditele.

Ettevõttesisese uurimis- ja arendustegevuse, standardiseeritud tehasetoodangu ja range kvaliteedikalibreerimise toel pakub Weshine Electric jätkuvalt usaldusväärseid kõrgepinge testimisseadmeid ja professionaalseid tehnilisi lahendusi alajaamade hoolduseks, elektrivõrgu kontrollimiseks ja tööstuslike elektrisüsteemide diagnostikaks kogu maailmas. Tehniliste andmelehtede, kohandatud testimislahenduste ja tehase hulgimüügi toe saamiseks võtke julgelt ühendust meie meeskonnaga.