การคายประจุบางส่วนเป็นการคายประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในพื้นที่ฉนวนขนาดเล็กซึ่งความแรงของสนามไฟฟ้าเกินความแรงของการสลายตัวของวัสดุ มันสามารถเกิดขึ้นได้ในช่องว่างภายในฉนวนที่เป็นของแข็ง ตามพื้นผิวของวัสดุฉนวน ภายในฟองก๊าซในฉนวนของเหลว
สาเหตุของการคายประจุบางส่วน
ตามคำจำกัดความที่รับรองโดยมาตรฐานสากล การปล่อยประจุบางส่วนเป็นการคายประจุไฟฟ้าที่แบ่งฉนวนในพื้นที่แยกต่างหากของโครงสร้าง
กระบวนการนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการแตกตัวเป็นไอออนของแก๊สหรือไดอิเล็กตริกเหลว และสามารถเกิดขึ้นได้ที่ส่วนต่อประสานระหว่างตัวกลางสองตัวและภายในฉนวน การเกิดขึ้นและการพัฒนาขึ้นอยู่กับประเภทของอิเล็กทริกและลักษณะการออกแบบของฉนวนของวัตถุ การคายประจุบางส่วนในฉนวนเป็นผลมาจากการมีความไม่เป็นเนื้อเดียวกันในโครงสร้างของอิเล็กทริกและลักษณะของแรงดันไฟฟ้าที่กระทำต่อมัน ความไม่เป็นเนื้อเดียวกันดังกล่าวอาจเป็นสิ่งเจือปนและสิ่งเจือปนต่าง ๆ โพรงก๊าซโซนความชื้น ข้อบกพร่องดังกล่าวเกิดขึ้นในโครงสร้างฉนวนตามกฎในอันเป็นผลมาจากการละเมิดกระบวนการผลิตและระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ (ภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลทางกล, การเสียรูป, การสั่นสะเทือน)
ต้นไม้คืออะไรและมีลักษณะอย่างไรในโครงสร้างของวัสดุฉนวน
ในวัสดุที่เป็นฉนวนนั้น จากโพรงที่มีอยู่ในนั้น จะเกิดโครงสร้างคล้ายต้นไม้ขึ้น - การวางต้นไม้ การปล่อยบางส่วนพัฒนากิ่งก้านของต้นไม้ ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าและการปล่อยประจุ ต้นไม้เพิ่มขนาดและปริมาณ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มระดับการเสื่อมสภาพของวัสดุพอลิเมอร์ เดนไดรต์มีค่าการนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้นและนำไปสู่การทำลายไดอิเล็กตริกอย่างก้าวหน้า
เนื่องจากการปล่อยบางส่วนในตัวกลางที่เป็นก๊าซต้องการแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าผลกระทบใดๆ ในการรวมสิ่งแปลกปลอมที่เป็นของเหลวหรือของแข็ง การปรากฏตัวของข้อบกพร่องดังกล่าวในฉนวนอาจเป็นสาเหตุที่เป็นไปได้มากที่สุดของการทำลายสิ่งนี้ วัสดุ. เนื่องจากในโพรงที่เต็มไปด้วยก๊าซ ความแรงของสนามไฟฟ้าจะสูงกว่าในบริเวณที่เป็นของแข็งหรือของเหลว และความแข็งแรงทางไฟฟ้าของตัวกลางที่เป็นก๊าซมีค่าต่ำกว่าเศษส่วนของฉนวนอื่นๆ
ประเภทของต้นไม้
วงของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับและแรงกระตุ้น เช่นเดียวกับที่ค่าที่สูงมาก ระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ ค่าเหล่านี้จะไม่ทำให้เกิดการสลายของฉนวนในทันที แต่สามารถกระตุ้นก๊าซไอออไนซ์ได้ความไม่เท่าเทียมกัน หากไม่มีฟันผุขนาดใหญ่เพียงพอในโครงสร้างของวัสดุ เดนไดรต์สามารถพัฒนาได้ค่อนข้างนาน
การมีอยู่ของฟองอากาศขนาดใหญ่ทำให้เกิดการคายประจุบางส่วนเมื่อใช้งานสายเคเบิลที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด
ต้นไม้น้ำเกิดขึ้นเมื่อความชื้นเข้าไปในฉนวนอันเป็นผลมาจากการแพร่กระจายหรือผ่านรอยแตกขนาดเล็กในวัสดุ
เมื่อความชื้นควบแน่นในการรวมตัว เดนไดรต์จะเกิดขึ้นที่นี่ หลังจากนั้นการก่อตัวอย่างเข้มข้นและการเจริญเติบโตเริ่มขึ้นเนื่องจากลักษณะของช่องว่างเพิ่มเติม สิ่งนี้นำไปสู่ความแรงทางไฟฟ้าที่ลดลงของไดอิเล็กตริกและการพังของสายเคเบิล
สาเหตุหลักของการเสื่อมสภาพของฉนวนมีทั้งการเสื่อมสภาพทางไฟฟ้าเนื่องจากการคายประจุบางส่วนที่เกิดขึ้นในการรวมที่แรงดันไฟเกินและในโหมดการทำงานที่กำหนด และการเสื่อมสภาพด้วยความร้อนของวัสดุ
ภายใต้อิทธิพลของการปล่อยบางส่วน กระบวนการทำลายฉนวนเริ่มต้นขึ้น ขนาดของพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจะเพิ่มขึ้น
เงื่อนไขสำหรับการคายประจุบางส่วนขึ้นอยู่กับรูปร่างของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของโครงสร้างฉนวนและคุณสมบัติทางไฟฟ้าของโซนเฉพาะของวัสดุ
การคายประจุบางส่วนมักจะไม่นำไปสู่การพังทลายของฉนวน อย่างไรก็ตาม สิ่งเหล่านี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของไดอิเล็กตริก และด้วยการใช้งานระบบที่ยาวนานเพียงพอ ก็สามารถทำให้เกิดการสลายตัวของฉนวนได้ ชั้น. การเกิดขึ้นของพวกเขาบ่งบอกถึงความแตกต่างในท้องถิ่นเสมออิเล็กทริก ลักษณะของการปล่อยประจุบางส่วนทำให้สามารถตัดสินระดับความบกพร่องของโครงสร้างฉนวนได้ดีทีเดียว
อันตรายที่สุดเมื่อใช้งานอุปกรณ์โดยใช้แรงดันไฟสลับและแรงดันอิมพัลส์
ปรากฏการณ์ทางกายภาพที่มาพร้อมกับการปลดปล่อยบางส่วนในฉนวน
ฉนวนกันความร้อนสูงเกินไปเร่งกระบวนการทำลายโดยการเพิ่มจำนวนจุดที่ข้อบกพร่องใหม่ปรากฏขึ้น นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของจำนวนและปริมาณของเดนไดรต์ สิ่งนี้นำไปสู่ความตึงเครียดที่เพิ่มขึ้นในทุ่งนาของพื้นที่
การปล่อยไฟฟ้าบางส่วนมีผลทางความร้อนต่อฉนวน และยังทำลายฉนวนด้วยอนุภาคที่มีประจุและผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาที่เกิดจากการคายประจุ
นอกจากนี้ การคายประจุบางส่วนทำให้เกิดกระแสพัลซิ่งในช่องที่สร้างขึ้น ในระหว่างการสลาย ทั้งหมดนี้มาพร้อมกับการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นกระแทก แสงวาบ และการสลายของฉนวนที่ระดับโมเลกุล
การคายประจุบางส่วนเป็นสาเหตุหลักของความเสียหายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง นี่คือคำอธิบายโดยข้อเท็จจริงที่ว่าการปรากฏตัวของการปลดปล่อยบางส่วนเป็นขั้นตอนเริ่มต้นในการพัฒนาข้อบกพร่องส่วนใหญ่ในฉนวนไฟฟ้าแรงสูง
จากกระบวนการเหล่านี้ เงื่อนไขจะถูกสร้างขึ้นสำหรับการแตกของฉนวน
ขั้นตอนการปลด
เมื่อแรงดันไฟฟ้าเกินเกณฑ์ที่กำหนด ให้ตั้งค่าเฉพาะวัสดุฉนวนสามารถเริ่มการปลดปล่อยบางส่วนได้ซึ่งไม่นำไปสู่ความเหนื่อยหน่ายของฉนวนในทันทีดังนั้นจึงเป็นที่ยอมรับได้ค่อนข้างมาก ได้ชื่อมา - ชื่อย่อ
แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอีก การเพิ่มขนาดและจำนวนของสิ่งเจือปน จำนวนต้นไม้ในกระบวนการทำงานอย่างต่อเนื่องของอุปกรณ์ ส่งผลให้ความเข้มของการคายประจุบางส่วนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว การเกิดขึ้นของฉนวนลดอายุการเก็บรักษาของฉนวนอย่างรวดเร็วและอาจนำไปสู่การสลายได้ การปล่อยดังกล่าวเรียกว่าวิกฤต
ผลกระทบของการคายประจุในโครงสร้างต่ออุปกรณ์
หนึ่งในองค์ประกอบการออกแบบหลักของหม้อแปลงไฟฟ้าและเครื่องจักรไฟฟ้าคือฉนวนที่คดเคี้ยว มีการสัมผัสกับปัจจัยทำลายล้างอย่างต่อเนื่องเช่น: ผลกระทบจากความร้อนเนื่องจากกระแสน้ำไหลยาว แรงสั่นสะเทือนเนื่องจากการทำงานของวงจรแม่เหล็ก (สำหรับหม้อแปลง) และกลไกการขับเคลื่อน (สำหรับเครื่องจักรไฟฟ้า) ผลที่ตามมาของกระแสน้ำเข้าและกระแสไฟลัดวงจร
ปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้นำไปสู่ความเสียหายของฉนวนและการคายประจุบางส่วน สำหรับเครื่องจักรไฟฟ้า นี่คือสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความล้มเหลว และสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้า ความล้มเหลวเนื่องจากความเสียหายของฉนวนขดลวดจะอยู่ในอันดับที่สองหลังจากความเสียหายต่อบุชชิ่ง
ทำไมคุณต้องวัดการคายประจุ
การวัดกระบวนการที่เกิดขึ้นเมื่อเกิดการคายประจุบางส่วนเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันการพังทลายของฉนวนและย่อให้เหลือน้อยที่สุดความเข้มของวัสดุฉนวน
เกี่ยวกับการใช้ฉนวน XLPE ในการสร้างสายไฟ อุปกรณ์ไฟฟ้า หม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูง สายไฟเหนือศีรษะ จำเป็นต้องตรวจสอบการปล่อยประจุบางส่วนที่ส่งผลต่อความปลอดภัยในการทำงานอย่างต่อเนื่อง
การป้องกันและทดสอบฉนวนพัง
จำเป็นต้องดำเนินการตรวจสอบสภาพของวัสดุฉนวนระหว่างการใช้งานเพื่อตรวจจับความเสียหายที่กำลังพัฒนาและป้องกันความล้มเหลวโดยไม่ได้ตั้งใจเนื่องจากการคายประจุของอุปกรณ์บางส่วน
เพื่อควบคุมระดับความบกพร่องของฉนวนอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง มี:
- ทดสอบด้วยแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น เทียบเท่ากับขนาดที่เพิ่มขึ้นที่เป็นไปได้ระหว่างการทำงาน นี่เป็นสิ่งจำเป็นในการสร้างค่าความเป็นฉนวนของฉนวนระหว่างการเพิ่มแรงดันไฟในระยะสั้น
- วิธีทดสอบแบบไม่ทำลายเพื่อกำหนดอายุการใช้งาน
ทำให้สามารถวินิจฉัยอุปกรณ์ปฏิบัติการได้อย่างน่าเชื่อถือโดยไม่ต้องรื้อถอนอุปกรณ์ ดังนั้นจึงช่วยขจัดความสูญเสียทางเศรษฐกิจ
วิธีการที่มีอยู่สำหรับการวินิจฉัยการคายประจุบางส่วนทำให้สามารถตรวจพบข้อบกพร่องในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา และด้วยเหตุนี้จึงช่วยป้องกันการซ่อมแซมหรือเปลี่ยนอุปกรณ์ที่ล้มเหลวซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง
บางวิธีทำให้คุณสามารถระบุพื้นที่ที่บกพร่องได้ และจะต้องซ่อมแซมเฉพาะพื้นที่ที่เสียหายเท่านั้นฉนวนกันความร้อน
เมื่อทดสอบอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง คุณภาพของฉนวนจะเสื่อมลงเนื่องจากการสัมผัสกับแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าค่าการทำงานหลายเท่า
วิธีการวินิจฉัยสำหรับการตรวจจับการคายประจุบางส่วนช่วยให้ประเมินระดับประสิทธิภาพการตกค้างของอุปกรณ์ได้แม่นยำที่สุดโดยไม่ส่งผลเสียต่อฉนวนของอุปกรณ์ การวินิจฉัยการคายประจุบางส่วนระหว่างการทำงานถูกขัดขวางโดยข้อเท็จจริงที่ว่ามักจะมีอุปกรณ์อื่นๆ รอบวัตถุที่กำลังตรวจสอบอยู่ ซึ่งเป็นสาเหตุของการรบกวน สัญญาณเหล่านี้อาจไม่แตกต่างกันในพารามิเตอร์จากสัญญาณของวัตถุที่ต้องการ เนื่องจากอาจเป็นการคายประจุบางส่วน
ดังนั้น ในการแยกสัญญาณรบกวนและการปล่อยประจุบางส่วนที่วัดได้ ก่อนอื่นคุณต้องวัดสัญญาณรบกวนโดยที่แรงดันไฟฟ้าปิดบนวัตถุที่ทดสอบ แล้วจึงวัดในโหมดการทำงาน
ในกรณีนี้ ผลรวมของสัญญาณการคายประจุบางส่วนและพื้นหลังจะถูกบันทึก
ความแตกต่างระหว่างการวัดเหล่านี้จะแสดงค่าของสัญญาณ PD
ลักษณะที่ได้รับทำให้เราสามารถประเมินลักษณะของข้อบกพร่องและการปลดปล่อยได้เอง
วิธีการคายประจุบางส่วนไม่เป็นอันตรายต่อฉนวน และใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากกระบวนการทดสอบไม่ได้ใช้ไฟฟ้าแรงสูงส่งผลเสียต่อฉนวน
วิธีปล่อยไฟฟ้า
วิธีการวัดที่ต้องสัมผัสกับฉนวน
ช่วยให้คุณสามารถกำหนดลักษณะการปลดปล่อยบางส่วนได้จำนวนมาก
นี่แม่นที่สุดวิธีการวัดการคายประจุบางส่วน
วิธีลงทะเบียนอะคูสติก
วิธีนี้ใช้ไมโครโฟนที่รับสัญญาณเสียงจากอุปกรณ์ถ่ายทอดสด
ติดตั้งเซ็นเซอร์ในสวิตช์เกียร์ที่ซับซ้อนและอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ และสั่งงานจากระยะไกล
ข้อเสีย: การปล่อยประจุขนาดเล็กบางส่วนจะไม่ถูกบันทึก
วิธีแม่เหล็กไฟฟ้าหรือระยะไกล
การตรวจจับการคายประจุบางส่วนโดยใช้วิธีไมโครเวฟเป็นกระบวนการที่ง่ายและมีประสิทธิภาพ ด้วยเหตุนี้จึงใช้อุปกรณ์เสาอากาศแบบมีทิศทาง
ข้อเสียของวิธีนี้คือการวัดปริมาณการคายประจุเป็นไปไม่ได้เลย
การคายประจุเฉพาะในหม้อแปลง
หม้อแปลงไฟฟ้ากำลังสูงเป็นส่วนหนึ่งของระบบไฟฟ้าและมีการติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงอยู่ใกล้ ๆ ซึ่งอาจมีการคายประจุบางส่วน สัญญาณจากพวกมันจะถูกส่งไปยังหม้อแปลงควบคุมในรูปแบบต่างๆ
หากหม้อแปลงต่อกับสายไฟเหนือศีรษะที่อาจเกิดฟ้าผ่า สัญญาณจากหม้อแปลงจะถูกบันทึกเมื่อทำการวัดลักษณะของการคายประจุบางส่วนในฉนวนของหม้อแปลง
เมื่อหม้อแปลงตั้งอยู่ในสถานีย่อยแบบเปิด การคายประจุของโคโรนาจะเกิดขึ้นเป็นระยะที่ชิ้นส่วนที่มีกระแสไฟภายนอก โดยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความชื้น และปัจจัยอื่นๆ
การเปลี่ยนแปลงของโหลดและการมีอยู่ของอุปกรณ์ในหม้อแปลงที่ควบคุมพารามิเตอร์ระหว่างการทำงาน เช่น อุปกรณ์ที่การควบคุมการทำงานภายใต้ภาระทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของการปล่อยบางส่วนซึ่งอาจลดลงหรือเพิ่มขึ้น
ปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าการวัดจำนวนมากบนหม้อแปลงสามารถแสดงภาพสถานะของฉนวนที่บิดเบี้ยวได้
ค่าที่อ่านได้จากหม้อแปลงที่กำลังทดสอบจะถูกทับด้วยพัลส์สัญญาณรบกวนจากอุปกรณ์ใกล้เคียง
ในกรณีเช่นนี้ จำเป็นต้องใช้เทคนิคการวัดที่เลือกมาอย่างเหมาะสม เพื่อที่จะแยกอิทธิพลของการรบกวนต่อข้อมูลที่ได้รับต่อการคายประจุบางส่วนในหม้อแปลง