Teilentladung ist eine elektrische Entladung, die in einem kleinen Isolationsbereich auftritt, wo die elektrische Feldstärke die Durchschlagsfestigkeit des Materials übersteigt. Es kann in Hohlräumen in festen Isolierungen, entlang der Oberfläche von Isoliermaterial, in Gasblasen in flüssigen Isolierungen auftreten.
Ursachen von Teilentladungen
Gemäß der von internationalen Normen angenommenen Definition ist eine Teilentladung eine elektrische Entladung, die die Isolierung in einem separaten Abschnitt der Struktur lokal überbrückt.
Dieser Prozess tritt aufgrund der Ionisation eines Gases oder flüssigen Dielektrikums auf und kann an der Grenzfläche zwischen zwei Medien und innerhalb der Isolierung auftreten. Die Entstehung und Entwicklung hängt von der Art des Dielektrikums und den Konstruktionsmerkmalen der Isolierung des Objekts ab. Teilentladungen in der Isolierung sind eine Folge des Vorhandenseins von Inhomogenitäten in der Struktur des Dielektrikums und der Eigenschaften der darauf wirkenden Spannung. Solche Inhomogenitäten können verschiedene Verunreinigungen und Verunreinigungen, Gaseinschlüsse, Befeuchtungszonen sein. Solche Defekte werden in der Regel in der Isolationsstruktur gebildetals Folge einer Verletzung des Herstellungsprozesses und während des Betriebs von Geräten (unter dem Einfluss mechanischer Einflüsse, Verformungen, Vibrationen).
Was sind Bäume und ihre Bildung in der Struktur eines Dämmstoffs
Im Dämmstoff bildet sich aus dem darin vorhandenen Hohlraum eine baumartige Struktur - Treeing. Teilentladungen entstehen in Ästen von Bäumen. Unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes und Entladungen nehmen die Baumbestände an Größe und Menge zu, wodurch der Abbaugrad des Polymermaterials erhöht wird. Dendriten haben eine erhöhte Leitfähigkeit und führen zu einer fortschreitenden Zerstörung des Dielektrikums.
Da eine Teilentladung in einem gasförmigen Medium eine niedrigere Spannung erfordert als jede Einwirkung in einem flüssigen oder festen Fremdeinschluss, kann das Vorhandensein solcher Defekte in der Isolation die wahrscheinlichste Ursache für deren beginnende Zerstörung sein Material. Dies liegt daran, dass in einem mit Gas gefüllten Hohlraum die elektrische Feldstärke höher ist als in einem festen oder flüssigen Bereich und die elektrische Festigkeit des gasförmigen Mediums einen geringeren Wert hat als andere Isolationsanteile.
Baumarten
Spannungen elektrischen Ursprungs entstehen bei Einwirkung von Wechsel- und Stoßspannungen sowie bei sehr hohen Werten. Während des Betriebs des Geräts führen diese Werte nicht zu einem sofortigen Zusammenbruch der Isolierung, können jedoch eine Gasionisierung hervorrufenInhomogenitäten. Wenn keine ausreichend großen Hohlräume in der Materialstruktur vorhanden sind, können Dendriten relativ lange entstehen.
Das Vorhandensein übergroßer Blasen führt zu Teilentladungen, wenn das Kabel mit Nennspannung betrieben wird.
Wasserbäumchen entstehen, wenn Feuchtigkeit durch Diffusion oder durch Mikrorisse im Material in die Dämmung eindringt.
Wenn Feuchtigkeit in Einschlüssen kondensiert, bilden sich hier Dendriten, nach denen ihre intensive Bildung und ihr Wachstum durch das Auftreten zusätzlicher Hohlräume beginnt. Dies führt zu einer Abnahme der Spannungsfestigkeit des Dielektrikums und zum Zusammenbruch des Kabels.
Zu den Hauptursachen für Isolationsverschlechterungen zählen sowohl die elektrische Alterung durch Teilentladungen in Einschlüssen bei Überspannung und im Nennbetrieb als auch die thermische Alterung des Materials.
Unter dem Einfluss von Teilentladungen beginnt der Prozess der Isolierungszerstörung, die Größe des betroffenen Bereichs nimmt zu.
Die Bedingungen für das Auftreten von Teilentladungen hängen von der Form des elektromagnetischen Feldes der isolierenden Struktur und den elektrischen Eigenschaften einer bestimmten Zone des Materials ab.
Teilentladungen führen in der Regel nicht zu einem Durchschlag der Isolation, verursachen jedoch Veränderungen in der Struktur des Dielektrikums und können bei ausreichend langem Betrieb der Anlage einen Durchschlag der Isolation bewirken Schicht. Ihr Vorkommen weist immer auf lokale Heterogenität hin. Dielektrikum. Anhand der Eigenschaften von Teilentladungen lässt sich der Grad der Fehlerhaftigkeit des isolierenden Aufbaus recht gut beurteilen.
Die größte Gefahr geht von ihnen aus, wenn Geräte mit Wechsel- und Stoßspannung betrieben werden.
Physikalische Begleiterscheinungen von Teilentladungen in Isolierungen
Die Überhitzung der Isolierung beschleunigt den Prozess ihrer Zerstörung, indem sie die Anzahl der Punkte erhöht, an denen neue Defekte auftreten, was zu einer Zunahme der Anzahl und des Volumens der Dendriten führt. Dies führt zu einer erhöhten Spannung in den Feldern der Umgebung.
Eine elektrische Teilentladung wirkt thermisch auf die Isolierung ein und zerstört sie zusätzlich durch geladene Teilchen und reaktive Produkte, die aus der Entladung resultieren.
Außerdem verursachen Teilentladungen das Auftreten von gepulsten Strömen in den von ihnen erzeugten Kanälen. All dies wird bei einem Durchschlag von elektromagnetischer Strahlung, Schockwellen, Lichtblitzen und dem Zusammenbruch der Isolierung auf molekularer Ebene begleitet.
Teilentladungen gehören zu den Hauptursachen für Schäden an Hochspannungsanlagen. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass das Auftreten von Teilentladungen das Anfangsstadium der Entwicklung der meisten Defekte in der Hochspannungsisolierung ist.
Als Ergebnis dieser Prozesse werden Bedingungen für das Auftreten eines Isolationsdurchbruchs geschaffen.
Entladestufen
Wenn eine bestimmte Spannungsschwelle überschritten wird, stellen Sie eine bestimmte einIsoliermaterial können darin Teilentladungen ausgelöst werden, die nicht zum sofortigen Durchbrennen der Isolierung führen, also durchaus akzeptabel sein können. Sie haben den Namen - initial.
Ein weiterer Anstieg der Spannung, eine Zunahme der Größe und Anzahl der Einschlüsse, die Anzahl der Bäume im Dauerbetrieb der Ausrüstung führt zu einem starken Anstieg der Intensität der Teilentladungen. Ihr Auftreten verringert die H altbarkeit der Isolierung stark und kann zu deren Ausfall führen. Solche Entladungen werden als kritisch bezeichnet.
Auswirkung von Entladungen im Bauwerk auf die Betriebsmittel
Eines der wichtigsten Konstruktionselemente von Transformatoren und elektrischen Maschinen ist die Wicklungsisolierung. Es ist ständig solchen zerstörerischen Faktoren ausgesetzt wie: thermischen Effekten aufgrund des langen Stromflusses; Schwingungsbelastungen durch den Betrieb des Magnetkreises (bei Transformatoren) und des Antriebsmechanismus (bei elektrischen Maschinen); Folgen von Einsch alt- und Kurzschlussströmen.
All diese Faktoren führen zu Isolationsschäden und Teilentladungen. Bei elektrischen Maschinen ist dies die häufigste Ausfallursache und bei Transformatoren steht der Ausfall durch Beschädigung der Wicklungsisolation an zweiter Stelle nach Beschädigung der Durchführungen.
Warum Sie Entladungen messen müssen
Die Messung der Vorgänge bei Teilentladungen ist notwendig, um Isolationsdurchschläge verhindern und minimieren zu könnenIntensität in Dämmstoffen.
Im Zusammenhang mit der Verwendung von XLPE-Isolierung beim Bau von Stromkabeln, Stromanlagen, Hochspannungstransformatoren und Freileitungen ist es notwendig, Teilentladungen, die die Betriebssicherheit beeinträchtigen, ständig zu überwachen.
Schutz vor Isolationsdurchschlag und Testverfahren
Es ist notwendig, den Zustand des Isoliermaterials während des Betriebs zu überprüfen, um sich anbahnende Schäden zu erkennen und unbeabsichtigte Ausfälle durch Teilentladungen an Betriebsmitteln zu vermeiden.
Um den Grad der Fehlerhaftigkeit der Isolierung von Hochspannungsgeräten zu kontrollieren, gibt es:
- Tests mit erhöhter Spannung, die in ihrer Größenordnung der möglichen Erhöhung während des Betriebs entspricht. Dies ist notwendig, um die Werte der Durchschlagsfestigkeit der Isolierung bei kurzzeitigen Spannungserhöhungen zu ermitteln.
- Zerstörungsfreie Testmethoden zur Bestimmung der Betriebslebensdauer.
Dies ermöglicht eine zuverlässige Diagnose von Betriebsmitteln ohne Außerbetriebnahme von Geräten und somit die Eliminierung wirtschaftlicher Verluste.
Bestehende Methoden zur Diagnose von Teilentladungen ermöglichen es, einen Defekt in einem frühen Stadium seiner Entstehung zu erkennen und somit kostspielige Reparaturen oder den Austausch von ausgefallenen Geräten zu vermeiden.
Einige Methoden ermöglichen es Ihnen, den defekten Bereich zu lokalisieren, und nur beschädigte Bereiche werden repariertIsolierung.
Beim Testen von Geräten mit Hochspannung verschlechtert sich die Isolationsqualität, da sie Spannungen ausgesetzt werden, die um ein Vielfaches höher sind als die Arbeitswerte.
Diagnoseverfahren zur Erkennung von Teilentladungen ermöglichen die genaueste Beurteilung der Restleistung des Betriebsmittels, ohne dessen Isolierung zu zerstören. Die Diagnose von Teilentladungen während des Betriebs wird dadurch erschwert, dass sich in der Regel andere Geräte in der Nähe des zu prüfenden Objekts befinden, die eine Störquelle darstellen. Diese Signale dürfen sich in Parametern nicht von den Signalen des gewünschten Objekts unterscheiden, da es sich auch um Teilentladungen handeln kann.
Deshalb müssen Sie zur Trennung der Störsignale und der gemessenen Teilentladung zuerst die Störsignale bei abgesch alteter Spannung am Messobjekt und dann im Betriebsmodus messen.
In diesem Fall wird die Summe der Teilentladungssignale und des Untergrunds aufgezeichnet.
Die Differenz zwischen diesen Messungen zeigt den Wert des PD-Signals.
Die erh altenen Eigenschaften ermöglichen es uns, die Art der Fehler und die Entladung selbst zu bewerten.
Die Teilentladungsmethode schadet der Isolierung nicht und ist weit verbreitet, da der Testprozess keine Hochspannung verwendet, um die Isolierung nachteilig zu beeinflussen.
Elektrische Entladungsmethode
Methode erfordert Kontakt des Messgeräts mit der Isolierung.
Damit können Sie eine Vielzahl von Teilentladungskennlinien definieren.
Das ist das genaueste von allenMethoden zur Teilentladungsmessung.
Akustisches Registrierungsverfahren
Diese Methode basiert auf der Verwendung von Mikrofonen, die Tonsignale von Live-Equipment aufnehmen.
Sensoren werden in komplexe Sch altanlagen und andere elektrische Energieanlagen eingebaut und fernbedient.
Nachteil: Teilentladungen kleiner Größenordnung werden nicht erfasst.
Elektromagnetische oder ferngesteuerte Methode
Die Detektion von Teilentladungen mit der Mikrowellenmethode ist ein einfaches und effektives Verfahren. Dazu wird ein Richtantennengerät verwendet.
Der Nachteil dieser Methode ist die Unmöglichkeit, die Größe der Entladungen zu messen.
Spezifische Entladungen in Transformatoren
Leistungsstarke Leistungstransformatoren sind Teil der Stromversorgungssysteme, und in ihrer Nähe sind Hochspannungsgeräte installiert, in denen Teilentladungen auftreten können. Die Signale von ihnen werden auf verschiedene Weise an den gesteuerten Transformator gesendet.
Wenn der Transformator an blitzgefährdete Freileitungen angeschlossen ist, werden deren Signale bei der Messung der Teilentladungseigenschaften in der Transformatorisolierung aufgezeichnet.
Wenn sich ein Transformator in einem offenen Umspannwerk befindet, kommt es abhängig von Temperatur, Feuchtigkeit und anderen Faktoren regelmäßig zu Koronaentladungen an seinen äußeren stromführenden Teilen.
Laständerung und das Vorhandensein von Geräten in Transformatoren, die ihre Parameter während des Betriebs regulieren, zum Beispiel Geräte, dieRegelbetrieb unter Last, führt zu einer Veränderung der Charakteristik von Teilentladungen, die abnehmen oder zunehmen kann.
All diese Faktoren führen dazu, dass viele Messungen an Transformatoren ein verzerrtes Bild vom Zustand der Isolation zeigen können.
Die Messwerte des zu testenden Transformators werden von Rauschimpulsen von Geräten in der Nähe überlagert.
In solchen Fällen ist es notwendig, eine richtig ausgewählte Messtechnik einzusetzen, um den Einfluss von Störungen auf die empfangenen Daten von Teilentladungen in Transformatoren auszuschließen.
