Shkarkimi i pjesshëm është një shkarkesë elektrike që ndodh në një zonë të vogël izolimi ku forca e fushës elektrike tejkalon forcën e prishjes së materialit. Mund të ndodhë në zbrazëti brenda izolimit të ngurtë, përgjatë sipërfaqes së materialit izolues, brenda flluskave të gazit në izolimin e lëngshëm.
Shkaktarët e shkarkimeve të pjesshme
Sipas përkufizimit të miratuar nga standardet ndërkombëtare, një shkarkesë e pjesshme është një shkarkesë elektrike që lokalisht largon izolimin në një seksion të veçantë të strukturës.
Ky proces ndodh për shkak të jonizimit të një gazi ose dielektrik të lëngshëm dhe mund të ndodhë në ndërfaqen midis dy mediave dhe brenda izolimit. Shfaqja dhe zhvillimi varet nga lloji i dielektrikut dhe tiparet e projektimit të izolimit të objektit. Shkarkimet e pjesshme në izolim janë pasojë e pranisë së johomogjeniteteve në strukturën e dielektrikut dhe karakteristikave të tensionit që vepron mbi të. Inhomogjenitete të tilla mund të jenë papastërti dhe papastërti të ndryshme, zgavra gazi, zona lagështimi. Defekte të tilla formohen në strukturën e izolimit, si rregull, nësi rezultat i shkeljes së procesit të prodhimit të tij dhe gjatë funksionimit të pajisjeve (nën ndikimin e ndikimeve mekanike, deformimeve, dridhjeve).
Çfarë janë pemët dhe formimi i tyre në strukturën e një materiali izolues
Në materialin izolues, nga zgavra e pranishme në të, formohet një strukturë e ngjashme me pemën - pemëtaria. Shkarkimet e pjesshme zhvillohen në degët e pemëve. Nën ndikimin e një fushe elektrike dhe shkarkimeve, pemët rriten në madhësi dhe sasi, duke rritur kështu shkallën e degradimit të materialit polimer. Dendritet kanë përçueshmëri të rritur dhe çojnë në shkatërrim progresiv të dielektrikut.
Meqenëse një shkarkim i pjesshëm në një mjedis të gaztë kërkon një tension më të ulët se për çdo efekt në një përfshirje të huaj të lëngët ose të ngurtë, prania e defekteve të tilla në izolim mund të jetë shkaku më i mundshëm i fillimit të shkatërrimit të këtij material. Kjo për faktin se në një zgavër të mbushur me gaz, forca e fushës elektrike është më e lartë se në një zonë të ngurtë ose të lëngshme dhe forca elektrike e mediumit të gaztë ka një vlerë më të ulët se fraksionet e tjera izoluese.
Llojet e pemëve
Tringat me origjinë elektrike formohen kur ekspozohen ndaj tensionit alternues dhe impuls, si dhe në vlera shumë të larta. Gjatë funksionimit të pajisjes, këto vlera nuk shkaktojnë një prishje të menjëhershme të izolimit, por mund të provokojnë jonizimin e gazit nëinhomogjenitetet. Nëse nuk ka zgavra mjaftueshëm të mëdha në strukturën e materialit, dendritet mund të zhvillohen për një kohë relativisht të gjatë.
Prania e flluskave të mëdha çon në shkarkime të pjesshme kur kablloja operohet me tension nominal.
Pemët e ujit formohen kur lagështia futet brenda izolimit si rezultat i difuzionit ose përmes mikroçarjeve në material.
Kur lagështia kondensohet në përfshirje, këtu formohen dendritet, pas së cilës fillon formimi dhe rritja e tyre intensive për shkak të shfaqjes së zbrazëtirave shtesë. Kjo çon në një ulje të forcës elektrike të dielektrikut dhe në prishjen e kabllit.
Shkaktarët kryesorë të degradimit të izolimit përfshijnë si plakjen elektrike për shkak të shkarkimeve të pjesshme që ndodhin në përfshirjet në mbitension dhe në modalitetin e vlerësuar të funksionimit, si dhe plakjen termike të materialit.
Nën ndikimin e shkarkimeve të pjesshme, fillon procesi i shkatërrimit të izolimit, madhësia e zonës së prekur rritet.
Kushtet për shfaqjen e shkarkimeve të pjesshme varen nga forma e fushës elektromagnetike të strukturës izoluese dhe nga vetitë elektrike të një zone të caktuar të materialit.
Shkarkimet e pjesshme zakonisht nuk çojnë në një prishje të plotë të izolimit, megjithatë, ato shkaktojnë ndryshime në strukturën e dielektrikut dhe me një funksionim mjaft të gjatë të sistemit, ato mund të shkaktojnë një prishje të plotë të izolimit. avokat. Shfaqja e tyre gjithmonë tregon heterogjenitet lokal.dielektrike. Karakteristikat e shkarkimeve të pjesshme bëjnë të mundur që të gjykohet mjaft mirë shkalla e defektit të strukturës izoluese.
Ato paraqesin rrezikun më të madh kur pajisjet operohen me tension alternativ dhe impuls.
Funomene fizike që shoqërojnë shkarkimet e pjesshme në izolim
Mbinxehja e izolimit përshpejton procesin e shkatërrimit të tij duke rritur numrin e pikave në të cilat shfaqen defekte të reja, duke çuar në një rritje të numrit dhe vëllimit të dendriteve. Kjo çon në rritjen e tensionit në fushat e zonës.
Shkarkimi i pjesshëm elektrik ka një efekt termik në izolim dhe gjithashtu e shkatërron atë me grimca të ngarkuara dhe produkte reaktive që rezultojnë nga shkarkimi.
Përveç kësaj, shkarkimet e pjesshme shkaktojnë shfaqjen e rrymave pulsuese në kanalet që ato krijojnë. Gjatë një avarie, e gjithë kjo shoqërohet nga rrezatimi elektromagnetik, valët goditëse, ndezjet e dritës dhe prishja e izolimit në nivel molekular.
Shkarkimet e pjesshme janë ndër shkaqet kryesore të dëmtimit të pajisjeve të tensionit të lartë. Kjo shpjegohet me faktin se shfaqja e shkarkimeve të pjesshme është faza fillestare në zhvillimin e shumicës së defekteve në izolimin e tensionit të lartë.
Si rezultat i këtyre proceseve krijohen kushte për shfaqjen e prishjes së izolimit.
Fazat e shkarkimit
Kur tejkalohet një prag i caktuar tensioni, vendoset për njëmaterial izolues, në të mund të iniciohen shkarkime të pjesshme, të cilat nuk çojnë në djegie të menjëhershme të izolimit, prandaj mund të jenë mjaft të pranueshme. Ata e morën emrin - fillestar.
Rritja e mëtejshme e tensionit, rritja e madhësisë dhe numrit të përfshirjeve, numri i pemëve në procesin e funksionimit të vazhdueshëm të pajisjeve, çon në një rritje të mprehtë të intensitetit të shkarkimeve të pjesshme. Shfaqja e tyre zvogëlon ndjeshëm jetëgjatësinë e izolimit dhe mund të çojë në prishjen e tij. Shkarkime të tilla quhen kritike.
Efekti i shkarkimeve në strukturë në pajisje
Një nga elementët kryesorë të projektimit të transformatorëve dhe makinave elektrike është izolimi i mbështjelljes. Ai është i ekspozuar vazhdimisht ndaj faktorëve të tillë shkatërrues si: efektet termike për shkak të rrjedhjes së gjatë të rrymave; ngarkesat e dridhjeve për shkak të funksionimit të qarkut magnetik (për transformatorët) dhe mekanizmit të lëvizjes (për makinat elektrike); pasojat e rrymave hyrëse dhe rrymave të qarkut të shkurtër.
Të gjithë këta faktorë çojnë në dëmtim të izolimit dhe shkarkime të pjesshme. Për makinat elektrike, ky është shkaku më i zakonshëm i dështimit, dhe për transformatorët, dështimi për shkak të dëmtimit të izolimit të mbështjelljes është në vendin e dytë pas dëmtimit të tufave.
Pse duhet të matni shkarkimet
Matja e proceseve që ndodhin kur ndodhin shkarkime të pjesshme është e nevojshme për të qenë në gjendje të parandaloni prishjen e izolimit dhe t'i minimizoni atointensiteti në materialet izoluese.
Në lidhje me përdorimin e izolimit XLPE në ndërtimin e kabllove të energjisë, pajisjeve të energjisë, transformatorëve të tensionit të lartë, linjave të energjisë elektrike, është e nevojshme të monitorohen vazhdimisht shkarkimet e pjesshme që ndikojnë në sigurinë e funksionimit të tyre.
Parandalimi i prishjes së izolimit dhe metodat e provës
Është e nevojshme të kryhen kontrolle të gjendjes së materialit izolues gjatë funksionimit për të zbuluar dëmtimet në zhvillim dhe për të parandaluar dështimet aksidentale për shkak të shkarkimeve të pjesshme në pajisje.
Për të kontrolluar shkallën e defektit të izolimit të pajisjeve të tensionit të lartë, ekzistojnë:
- Teste me tension të rritur, ekuivalent në madhësi me rritjen e mundshme të tij gjatë funksionimit. Kjo është e nevojshme për të përcaktuar vlerat e forcës dielektrike të izolimit gjatë rritjeve afatshkurtra të tensionit.
- Metoda testimi jo-shkatërruese për të përcaktuar jetëgjatësinë e funksionimit të tij.
Kjo bën të mundur kryerjen e diagnostifikimit të besueshëm në pajisjet e funksionimit, pa dekomisionimin e pajisjeve dhe, për rrjedhojë, eliminimin e humbjeve ekonomike.
Metodat ekzistuese për diagnostikimin e shkarkimeve të pjesshme bëjnë të mundur zbulimin e një defekti në një fazë të hershme të zhvillimit të tij dhe, në këtë mënyrë, parandalimin e riparimeve të kushtueshme ose zëvendësimin e pajisjeve të dështuara.
Disa metoda ju lejojnë të lokalizoni zonën e defektit dhe vetëm zonat e dëmtuara do t'i nënshtrohen riparimitizolim.
Gjatë testimit të pajisjeve me tension të lartë, cilësia e izolimit përkeqësohet si rezultat i ekspozimit ndaj tensioneve disa herë më të larta se vlerat e punës.
Metodat diagnostike për zbulimin e shkarkimit të pjesshëm lejojnë vlerësimin më të saktë të shkallës së performancës së mbetur të pajisjes pa pasur një efekt shkatërrues në izolimin e saj. Diagnostifikimi i shkarkimeve të pjesshme gjatë funksionimit pengohet nga fakti se zakonisht ka pajisje të tjera rreth objektit që kontrollohet, i cili është një burim ndërhyrjeje. Këto sinjale mund të mos ndryshojnë në parametra nga sinjalet e objektit të dëshiruar, pasi mund të jenë gjithashtu shkarkime të pjesshme.
Prandaj, për të ndarë sinjalet e ndërhyrjes dhe shkarkimin e pjesshëm të matur, fillimisht duhet të matni sinjalet e ndërhyrjes me tensionin e fikur në objektin në provë dhe më pas ta matni atë në modalitetin e funksionimit.
Në këtë rast, shuma e sinjaleve të shkarkimit të pjesshëm dhe sfondit do të regjistrohet.
Dallimi midis këtyre matjeve do të tregojë vlerën e sinjalit PD.
Karakteristikat e marra na lejojnë të vlerësojmë natyrën e defekteve dhe vetë shkarkimin.
Metoda e shkarkimit të pjesshëm nuk e dëmton izolimin dhe përdoret gjerësisht sepse procesi i provës nuk përdor tension të lartë për të ndikuar negativisht në izolim.
Metoda e shkarkimit elektrik
Metoda kërkon kontaktin e instrumentit matës me izolimin.
Të lejon të përcaktosh një numër të madh karakteristikash të shkarkimit të pjesshëm.
Kjo është më e sakta nga të gjithametodat e matjes së shkarkimit të pjesshëm.
Mënyra e regjistrimit akustik
Kjo metodë bazohet në përdorimin e mikrofonëve që marrin sinjale zanore nga pajisjet e drejtpërdrejta.
Sensorët janë instaluar në stabilimentet komplekse dhe pajisje të tjera të energjisë elektrike dhe funksionojnë në distancë.
Disavantazh: shkarkime të pjesshme me përmasa të vogla nuk regjistrohen.
Metodë elektromagnetike ose në distancë
Zbulimi i shkarkimeve të pjesshme duke përdorur metodën e mikrovalës është një proces i thjeshtë dhe efektiv. Për këtë, përdoret një pajisje antene e drejtuar.
Disavantazhi i kësaj metode është pamundësia e matjes së madhësisë së shkarkimeve.
Shkarkime specifike në transformatorë
Transformatorët e fuqishëm të fuqisë janë pjesë e sistemeve të energjisë dhe pranë tyre janë instaluar pajisje të tensionit të lartë, në të cilat mund të ketë shkarkime të pjesshme. Sinjalet prej tyre dërgohen në transformatorin e kontrolluar në mënyra të ndryshme.
Nëse transformatori është i lidhur me linjat ajrore që i nënshtrohen rrufesë, sinjalet prej tyre do të regjistrohen gjatë matjes së karakteristikave të shkarkimit të pjesshëm në izolimin e transformatorit.
Kur një transformator ndodhet në një nënstacion të hapur, shkarkimet e koronës ndodhin periodikisht në pjesët e tij të jashtme që mbartin rrymë, në varësi të temperaturës, lagështisë dhe faktorëve të tjerë.
Ndryshimi i ngarkesës dhe prania e pajisjeve në transformatorë që rregullojnë parametrat e tyre gjatë funksionimit, për shembull, pajisjet qërregullimi i funksionimit nën ngarkesë, çon në një ndryshim në karakteristikat e shkarkimeve të pjesshme, të cilat mund të ulen ose rriten.
Të gjithë këta faktorë çojnë në faktin se shumë matje në transformatorë mund të tregojnë një pamje të shtrembëruar të gjendjes së izolimit.
Leximet e marra nga transformatori në provë do të mbivendosen nga pulset e zhurmës nga pajisjet aty pranë.
Në raste të tilla, është e nevojshme të përdoret një teknikë matëse e zgjedhur siç duhet për të përjashtuar ndikimin e ndërhyrjes në të dhënat e marra në shkarkimet e pjesshme në transformatorë.
