Phóng điện cục bộ là sự phóng điện xảy ra trong một vùng cách điện nhỏ mà cường độ điện trường vượt quá cường độ đánh thủng của vật liệu. Nó có thể xảy ra trong các khoảng trống trong lớp cách nhiệt rắn, dọc theo bề mặt của vật liệu cách nhiệt, bên trong các bong bóng khí trong lớp cách nhiệt lỏng.
Nguyên nhân gây phóng điện cục bộ
Theo định nghĩa được thông qua bởi các tiêu chuẩn quốc tế, phóng điện cục bộ là phóng điện làm tắt cục bộ cách điện trong một phần riêng biệt của kết cấu.
Quá trình này xảy ra do sự ion hóa của chất điện môi khí hoặc lỏng và có thể xảy ra ở mặt phân cách giữa hai phương tiện và bên trong lớp cách nhiệt. Sự xuất hiện và phát triển phụ thuộc vào loại chất điện môi và tính năng thiết kế của vật liệu cách điện. Phóng điện cục bộ trong cách điện là hệ quả của sự hiện diện của sự không đồng nhất trong cấu trúc của chất điện môi và các đặc tính của điện áp tác dụng lên nó. Sự không đồng nhất như vậy có thể là các tạp chất và tạp chất khác nhau, các khoang chứa khí, các vùng tạo ẩm. Các khuyết tật như vậy được hình thành trong cấu trúc cách nhiệt, như một quy luật, trongdo vi phạm quy trình sản xuất và trong quá trình vận hành thiết bị (dưới tác động của các tác động cơ học, biến dạng, rung động).
Cây cối là gì và sự hình thành của chúng trong cấu trúc của vật liệu cách nhiệt
Trong vật liệu cách nhiệt, từ khoang chứa trong đó, một cấu trúc giống như cây được hình thành - trồng cây. Sự phóng điện một phần phát triển trong các cành của cây. Dưới tác động của điện trường và phóng điện, cây cối tăng về kích thước và số lượng, do đó làm tăng mức độ thoái hóa của vật liệu polyme. Dendrite có độ dẫn điện tăng lên và dẫn đến sự phá hủy dần chất điện môi.
Vì phóng điện cục bộ trong môi trường khí yêu cầu điện áp thấp hơn bất kỳ hiệu ứng nào trong môi trường chất lỏng hoặc rắn, nên sự hiện diện của các khuyết tật như vậy trong cách điện có thể là nguyên nhân rất có thể gây ra sự phá hủy này vật chất. Điều này là do thực tế là trong một khoang chứa đầy khí, cường độ điện trường cao hơn trong một khu vực rắn hoặc lỏng và cường độ điện của môi trường khí có giá trị thấp hơn các phần cách điện khác.
Các loại cây
Các dây có nguồn gốc điện được hình thành khi tiếp xúc với điện áp xoay chiều và xung, cũng như ở các giá trị rất cao. Trong quá trình vận hành thiết bị, các giá trị này không gây ra sự cố cách điện ngay lập tức, nhưng có thể gây ra ion hóa khí trongkhông đồng nhất. Nếu không có các lỗ hổng đủ lớn trong cấu trúc của vật liệu, các đuôi gai có thể phát triển trong một thời gian tương đối dài.
Sự hiện diện của các bong bóng quá khổ dẫn đến phóng điện cục bộ khi cáp hoạt động ở điện áp danh định.
Cây nước được hình thành khi hơi ẩm xâm nhập vào bên trong lớp cách nhiệt do sự khuếch tán hoặc thông qua các vết nứt nhỏ trong vật liệu.
Khi hơi ẩm ngưng tụ trong bao thể, các đuôi gai được hình thành ở đây, sau đó chúng bắt đầu hình thành và phát triển chuyên sâu do sự xuất hiện của các khoảng trống bổ sung. Điều này dẫn đến giảm cường độ điện của chất điện môi và làm đứt cáp.
Nguyên nhân chính của sự suy giảm cách điện bao gồm cả sự lão hóa điện do phóng điện cục bộ xảy ra trong vật liệu bao ở quá điện áp và ở chế độ vận hành danh định, và sự lão hóa nhiệt của vật liệu.
Dưới ảnh hưởng của phóng điện cục bộ, quá trình phá hủy cách điện bắt đầu, kích thước của vùng bị ảnh hưởng tăng lên.
Các điều kiện để xảy ra phóng điện cục bộ phụ thuộc vào hình dạng của trường điện từ của kết cấu cách điện và các đặc tính điện của một vùng cụ thể của vật liệu.
Phóng điện cục bộ thường không dẫn đến đánh thủng cách điện, tuy nhiên, chúng gây ra những thay đổi trong cấu trúc của chất điện môi và khi hệ thống hoạt động đủ lâu, chúng có thể gây ra đánh thủng cách điện lớp. Sự xuất hiện của chúng luôn cho thấy sự không đồng nhất của địa phương.chất điện môi. Các đặc tính của phóng điện cục bộ giúp ta có thể đánh giá khá tốt mức độ khuyết tật của kết cấu cách điện.
Chúng gây nguy hiểm lớn nhất khi thiết bị được vận hành trên điện áp xoay chiều và xung.
Hiện tượng vật lý kèm theo phóng điện cục bộ trong cách điện
Cách nhiệt quá nóng đẩy nhanh quá trình phá hủy nó bằng cách tăng số điểm xuất hiện các khuyết tật mới, dẫn đến tăng số lượng và khối lượng của các đuôi gai. Điều này dẫn đến căng thẳng gia tăng trong các lĩnh vực trong khu vực.
Phóng điện một phần có ảnh hưởng nhiệt lên lớp cách điện, đồng thời phá hủy nó bằng các hạt mang điện và các sản phẩm phản ứng do phóng điện.
Ngoài ra, phóng điện cục bộ gây ra sự xuất hiện của dòng điện xung trong các kênh mà chúng tạo ra. Trong khi xảy ra sự cố, tất cả những điều này đi kèm với bức xạ điện từ, sóng xung kích, ánh sáng nhấp nháy và sự phá vỡ lớp cách điện ở cấp độ phân tử.
Phóng điện cục bộ là một trong những nguyên nhân chính gây hư hỏng thiết bị điện áp cao. Điều này được giải thích là do sự xuất hiện của phóng điện cục bộ là giai đoạn ban đầu trong quá trình phát triển hầu hết các khuyết tật trong cách điện cao áp.
Kết quả của các quá trình này, các điều kiện được tạo ra để xảy ra sự cố cách điện.
Các giai đoạn xả
Khi vượt quá ngưỡng điện áp nhất định, hãy đặt cho mộtvật liệu cách điện, phóng điện cục bộ có thể được bắt đầu trong đó, mà không dẫn đến cháy chất cách điện ngay lập tức, do đó, chúng có thể khá chấp nhận được. Họ có tên - viết tắt.
Tăng thêm điện áp, tăng kích thước và số lượng tạp chất, số lượng cây trong quá trình vận hành liên tục của thiết bị dẫn đến cường độ phóng điện cục bộ tăng mạnh. Sự xuất hiện của chúng làm giảm đáng kể thời hạn sử dụng của vật liệu cách nhiệt và có thể dẫn đến sự cố. Sự phóng điện như vậy được gọi là tới hạn.
Ảnh hưởng của phóng điện trong kết cấu lên thiết bị
Một trong những yếu tố thiết kế chính của máy biến áp và máy điện là cách điện của cuộn dây. Nó liên tục tiếp xúc với các yếu tố phá hủy như: hiệu ứng nhiệt do dòng điện chạy dài; tải rung do hoạt động của mạch từ (đối với máy biến áp) và cơ cấu truyền động (đối với máy điện); hậu quả của dòng khởi động và dòng ngắn mạch.
Tất cả các yếu tố này đều dẫn đến hư hỏng cách điện và phóng điện cục bộ. Đối với máy điện, đây là nguyên nhân hư hỏng phổ biến nhất và đối với máy biến áp, hỏng hóc do hư hỏng cách điện cuộn dây đứng thứ hai sau hư hỏng ống lót.
Tại sao bạn cần đo lượng phóng điện
Việc đo lường các quá trình xảy ra khi xảy ra phóng điện cục bộ là cần thiết để có thể ngăn ngừa sự cố cách điện và giảm thiểu chúngcường độ trong vật liệu cách điện.
Liên quan đến việc sử dụng cách điện XLPE trong xây dựng cáp điện, thiết bị điện, máy biến áp cao áp, đường dây điện trên không, cần phải liên tục theo dõi phóng điện cục bộ ảnh hưởng đến an toàn vận hành của chúng.
Phương pháp kiểm tra và ngăn ngừa sự cố cách điện
Cần phải tiến hành kiểm tra tình trạng của vật liệu cách điện trong quá trình vận hành để phát hiện các hư hỏng đang phát triển và ngăn ngừa các hư hỏng ngẫu nhiên do phóng điện cục bộ trên thiết bị.
Để kiểm soát mức độ khiếm khuyết của cách điện thiết bị cao áp, có:
- Thử nghiệm với điện áp tăng lên, tương đương với độ lớn có thể tăng của nó trong quá trình hoạt động. Điều này là cần thiết để thiết lập các giá trị của độ bền điện môi của cách điện khi tăng điện áp trong thời gian ngắn.
- Phương pháp kiểm tra không phá hủy để xác định tuổi thọ hoạt động của nó.
Điều này giúp bạn có thể tiến hành chẩn đoán đáng tin cậy trên thiết bị đang vận hành, mà không cần thiết bị ngừng hoạt động, và do đó, loại bỏ thiệt hại kinh tế.
Các phương pháp hiện có để chẩn đoán phóng điện cục bộ giúp bạn có thể phát hiện ra lỗi ở giai đoạn đầu của quá trình phát triển và do đó, ngăn ngừa việc sửa chữa hoặc thay thế thiết bị hỏng hóc tốn kém.
Một số phương pháp cho phép bạn khoanh vùng vùng khuyết tật và chỉ những vùng bị hư hỏng mới được sửa chữacách nhiệt.
Khi thử nghiệm thiết bị có điện áp cao, chất lượng cách điện giảm do tiếp xúc với điện áp cao hơn nhiều lần so với giá trị làm việc.
Các phương pháp chẩn đoán để phát hiện phóng điện cục bộ cho phép đánh giá chính xác nhất mức độ hoạt động còn lại của thiết bị mà không gây ảnh hưởng đến cách điện của thiết bị. Việc chẩn đoán phóng điện cục bộ trong quá trình vận hành bị cản trở bởi thực tế là thường có thiết bị khác xung quanh đối tượng đang được kiểm tra, đây là nguồn gây nhiễu. Các tín hiệu này có thể không khác các thông số so với các tín hiệu của đối tượng mong muốn, vì chúng cũng có thể là phóng điện cục bộ.
Do đó, để tách các tín hiệu nhiễu và phóng điện cục bộ đo được, trước tiên bạn phải đo các tín hiệu nhiễu với điện áp tắt trên đối tượng được thử nghiệm, sau đó đo ở chế độ hoạt động.
Trong trường hợp này, tổng tín hiệu phóng điện cục bộ và nền sẽ được ghi lại.
Sự khác biệt giữa các phép đo này sẽ hiển thị giá trị của tín hiệu PD.
Các đặc điểm thu được cho phép chúng tôi đánh giá bản chất của các khuyết tật và sự phóng điện của chính nó.
Phương pháp phóng điện cục bộ không gây hại cho cách điện và được sử dụng rộng rãi vì quá trình thử nghiệm không sử dụng điện áp cao gây ảnh hưởng xấu đến cách điện.
Phương pháp phóng điện
Phương pháp yêu cầu thiết bị đo tiếp xúc với vật liệu cách nhiệt.
Nó cho phép bạn xác định một số lượng lớn các đặc tính phóng điện cục bộ.
Điều này là chính xác nhất trong số tất cảphương pháp đo phóng điện cục bộ.
Phương thức đăng ký acoustic
Phương pháp này dựa trên việc sử dụng micrô thu tín hiệu âm thanh từ thiết bị trực tiếp.
Cảm biến được lắp đặt trong các bánh răng chuyển mạch phức tạp và các thiết bị điện khác và hoạt động từ xa.
Nhược điểm: phóng điện cục bộ có cường độ nhỏ không được ghi lại.
Phương pháp điện từ hoặc từ xa
Phát hiện phóng điện cục bộ bằng phương pháp vi sóng là một quá trình đơn giản và hiệu quả. Đối với điều này, thiết bị ăng-ten định hướng được sử dụng.
Nhược điểm của phương pháp này là không thể đo độ lớn của phóng điện.
Phóng điện cụ thể trong máy biến áp
Máy biến áp công suất mạnh là một phần của hệ thống điện và thiết bị cao áp được lắp đặt gần chúng, trong đó có thể tồn tại phóng điện cục bộ. Các tín hiệu từ chúng được gửi đến máy biến áp được điều khiển theo nhiều cách khác nhau.
Nếu máy biến áp được nối với đường dây điện trên không có sét, tín hiệu từ chúng sẽ được ghi lại khi đo các đặc tính của phóng điện cục bộ trong cách điện máy biến áp.
Khi máy biến áp được đặt trong trạm biến áp hở, hiện tượng phóng điện hào quang xảy ra định kỳ trên các bộ phận mang dòng điện bên ngoài của nó, tùy thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm và các yếu tố khác.
Thay đổi tải và sự hiện diện của các thiết bị trong máy biến áp điều chỉnh các thông số của chúng trong quá trình vận hành, ví dụ, thiết bịĐiều chỉnh hoạt động dưới tải, dẫn đến sự thay đổi các đặc tính của phóng điện cục bộ, có thể giảm hoặc tăng.
Tất cả những yếu tố này dẫn đến thực tế là nhiều phép đo trên máy biến áp có thể hiển thị hình ảnh méo mó về trạng thái của lớp cách điện.
Các số đọc được lấy từ máy biến áp đang thử nghiệm sẽ được chồng lên bởi xung nhiễu từ thiết bị gần đó.
Trong những trường hợp như vậy, cần phải sử dụng kỹ thuật đo được lựa chọn thích hợp để loại trừ ảnh hưởng của nhiễu đối với dữ liệu nhận được về phóng điện cục bộ trong máy biến áp.
