Частковий розряд - руйнування ізоляції в комутаційному обладнанні

Руйнування ізоляції в комутаційному обладнанні (що відбувається в дійсності)

Частковий розряд (ЧР)

Електрична ізоляція піддається електричним і механічним стресів, на неї впливає підвищена температура і коливання температури, а також умови навколишнього середовища (особливо, при використанні поза приміщеннями). Крім нормальних умов роботи існує безліч інших факторів, які можуть викликати прискорення старіння або руйнування ізоляції.
Так, скачки напруги, пов'язані з перемиканнями і розрядами блискавок, можуть почати іонізацію в області, вже піддається стресу. Механічні удари, пов'язані з роботою вимикача, можуть викликати появу мікроскопічних тріщин і пустот. Свої сліди можуть залишити надмірне зволоження або забруднення поверхні ізоляції хімічними сполуками. Також слід згадати будь-які конструкторські або виробничі дефекти.
Як нормальне, так і прискорене старіння ізоляції, породжують одне і те ж явище - частковий розряд (ЧР).

Дія часткового розряду на ізоляцію кабелів середньої напруги

Частковий розряд являє собою локалізований електричний розряд, який в повному обсязі з'єднує електроди. ЧР є основним індикатором проблем з ізоляцією. Швидко збільшується дія ЧР, може привести до повної відмови ізоляції.

Механізм часткового розряду може бути різним, і залежить від того, як і де виникає пробій:
- У погано залитих трансформаторах струму, трансформаторах напруги і в епоксидних прокладках порожнечі і каверни заповнюються повітрям. Оскільки діелектрична проникність повітря нижче, ніж у матеріалу ізоляції, то збільшені електричні поля призводять до іскріння в пустотах, викликаючи ЧР. Енергія, що розсіюється при повторюваних ЧР, буде обвуглювати, і послаблювати ізоляцію.
- Забруднення і зволоження ізоляції викликають появу струмопровідних електричних містків (трекінг), або поверхневих часткових розрядів. Безперервний трекінг переходить до повного поверхневому пробою.
- Ще одним типом ЧР є коронний розряд на гострих кінцях провідників високої напруги. Він створює озон, який агресивно впливає на ізоляцію, і також сприяє появі пробоїв під час періодів підйому напруги.
Важливими індикаторами стану ізоляції є характеристики дії часткового розряду, такі як інтенсивність, його максимальна величина, частота імпульсів і довгострокові тенденції.
Комутаційне обладнання в хорошому стані демонструє дуже мало часткових розрядів, або не має їх зовсім. Але якщо ЧР з'являються часто, то це, в кінцевому рахунку, викличе руйнування ізоляції до повного її відмови. Високі напруги породжує часткові розряди високої інтенсивності, і тому найбільш критичним буде виявлення ЧР в обладнанні, що працює з високою напругою (20 кВ і вище).

Частковий розряд на струмоведучих шині

Наведені вище фотографії показують пошкодження, що виникають в результаті дій часткових розрядів. Повне руйнування ізоляції в таких прикладах може бути припинено шляхом моніторингу часткових розрядів.
Можливі місця, де відбуваються часткові розряди в комутаційному обладнанні:
1. Ізоляція основний шини
2. Ізоляція вимикача
3. Трансформатори струму
4. Трансформатори напруги
5. Кінцеві закладення кабелів
6. Опорні ізолятори
7. Неекрановані кабелі, що знаходяться в контакті з іншою фазою або заземленням

Як правило, процес руйнування ізоляції відбувається відносно повільно, і проблема може бути виявлена, локалізована і усунена.