التفريغ الجزئي هو تفريغ كهربائي يحدث في منطقة صغيرة من العزل حيث تتجاوز شدة المجال الكهربائي قوة انهيار المادة. يمكن أن يحدث في الفراغات داخل العزل الصلب ، على طول سطح المادة العازلة ، داخل فقاعات الغاز في العزل السائل.
أسباب التفريغ الجزئي
وفقًا للتعريف المعتمد في المعايير الدولية ، فإن التفريغ الجزئي هو تفريغ كهربائي يعمل على تحويل العزل محليًا في قسم منفصل من الهيكل.
تحدث هذه العملية بسبب تأين عازل غاز أو سائل ويمكن أن تحدث عند السطح البيني بين وسيطين وداخل العزل. يعتمد الظهور والتطور على نوع العازل الكهربائي وخصائص تصميم عزل الكائن. التفريغ الجزئي في العزل هو نتيجة لوجود عدم تجانس في هيكل العازل وخصائص الجهد الذي يعمل عليه. يمكن أن يكون عدم التجانس هذا عبارة عن شوائب وشوائب مختلفة ، وتجويف الغاز ، ومناطق الترطيب. تتشكل هذه العيوب في هيكل العزل ، كقاعدة عامة ، فينتيجة لانتهاك عملية تصنيعه وأثناء تشغيل المعدات (تحت تأثير التأثيرات الميكانيكية والتشوه والاهتزاز).
ما هي الأشجار وتكوينها في هيكل مادة عازلة
في المادة العازلة ، من التجويف الموجود فيها ، يتم تشكيل هيكل يشبه الشجرة - التشجير. تتطور التصريفات الجزئية في فروع الشجرة. تحت تأثير المجال الكهربائي والتفريغ ، تزداد الأشجار في الحجم والكمية ، مما يزيد من درجة تحلل مادة البوليمر. زادت التشعبات من الموصلية وتؤدي إلى التدمير التدريجي للعازل.
نظرًا لأن التفريغ الجزئي في وسط غازي يتطلب جهدًا أقل من أي تأثير في إدراج سائل أو صلب ، فإن وجود مثل هذه العيوب في العزل يمكن أن يكون السبب الأكثر احتمالا لبداية تدمير هذا مواد. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه في تجويف مليء بالغاز ، تكون شدة المجال الكهربائي أعلى منها في المنطقة الصلبة أو السائلة والقوة الكهربائية للوسط الغازي لها قيمة أقل من أجزاء العزل الأخرى.
أنواع الشجرة
تتشكل المحولات ذات الأصل الكهربائي عند تعرضها للجهد المتناوب والندفع ، وكذلك عند القيم العالية جدًا. أثناء تشغيل الجهاز ، لا تتسبب هذه القيم في حدوث انهيار فوري للعزل ، ولكن يمكن أن تؤدي إلى تأين الغاز فيعدم التجانس. إذا لم يكن هناك تجاويف كبيرة بما فيه الكفاية في بنية المادة ، يمكن أن تتطور التشعبات لفترة طويلة نسبيًا.
يؤدي وجود فقاعات كبيرة الحجم إلى تفريغ جزئي عند تشغيل الكابل بجهد مقدر.
تتشكل أشجار الماء عندما تدخل الرطوبة داخل العزل نتيجة الانتشار أو من خلال التشققات الدقيقة في المادة.
عندما تتكثف الرطوبة في شوائب ، تتشكل التشعبات هنا ، وبعد ذلك يبدأ تكوينها المكثف ونموها بسبب ظهور فراغات إضافية. هذا يؤدي إلى انخفاض في القوة الكهربائية للعازل وانهيار الكابل.
تشمل الأسباب الرئيسية لتدهور العزل كلاً من التقادم الكهربائي بسبب التفريغ الجزئي الذي يحدث في شوائب في الجهد الزائد وفي وضع التشغيل المقنن ، والشيخوخة الحرارية للمادة.
تحت تأثير التفريغ الجزئي ، تبدأ عملية تدمير العزل ، ويزداد حجم المنطقة المصابة.
تعتمد شروط حدوث التفريغ الجزئي على شكل المجال الكهرومغناطيسي للهيكل العازل والخصائص الكهربائية لمنطقة معينة من المادة.
التفريغ الجزئي عادة لا يؤدي إلى انهيار العزل ، ومع ذلك ، فإنها تسبب تغييرات في هيكل العازل ، ومع تشغيل طويل بما فيه الكفاية للنظام ، يمكن أن تتسبب في انهيار من خلال العزل طبقة. يشير حدوثها دائمًا إلى عدم التجانس المحلي.عازل. تجعل خصائص التفريغ الجزئي من الممكن الحكم على درجة عيب الهيكل العازل جيدًا.
يشكلون أكبر خطر عندما يتم تشغيل المعدات على جهد متناوب ودافع.
الظواهر الفيزيائية المصاحبة للتصريفات الجزئية في العزل
يسرع ارتفاع درجة حرارة العزل من عملية تدميره عن طريق زيادة عدد النقاط التي تظهر عندها عيوب جديدة ، مما يؤدي إلى زيادة عدد وحجم التشعبات. وهذا يؤدي إلى زيادة التوتر في حقول المنطقة.
التفريغ الكهربائي الجزئي له تأثير حراري على العزل ، كما أنه يدمره بالجسيمات المشحونة والمنتجات التفاعلية الناتجة عن التفريغ.
بالإضافة إلى ذلك ، يتسبب التفريغ الجزئي في ظهور التيارات النبضية في القنوات التي ينشئونها. أثناء الانهيار ، يكون كل هذا مصحوبًا بالإشعاع الكهرومغناطيسي وموجات الصدمة ومضات الضوء وانهيار العزل على المستوى الجزيئي.
التفريغ الجزئي من الأسباب الرئيسية لتلف معدات الجهد العالي. ويفسر ذلك حقيقة أن ظهور التفريغ الجزئي هو المرحلة الأولية في تطور معظم العيوب في عزل الجهد العالي.
نتيجة لهذه العمليات ، يتم إنشاء الظروف لحدوث انهيار العزل.
مراحل التفريغ
عندما يتم تجاوز عتبة جهد معينة ، قم بتعيينها علىمادة عازلة ، يمكن بدء التفريغ الجزئي فيها ، مما لا يؤدي إلى احتراق فوري للعزل ، وبالتالي ، يمكن أن تكون مقبولة تمامًا. حصلوا على الاسم - الأولي.
زيادة أخرى في الجهد ، وزيادة حجم وعدد الادراج ، وعدد الأشجار في عملية التشغيل المستمر للمعدات ، يؤدي إلى زيادة حادة في شدة التفريغ الجزئي. إن حدوثها يقلل بشكل حاد من العمر الافتراضي للعزل ويمكن أن يؤدي إلى انهياره. تسمى هذه التصريفات حرجة.
تأثير التصريفات في الهيكل على المعدات
أحد عناصر التصميم الرئيسية للمحولات والآلات الكهربائية هو لف العزل. تتعرض باستمرار لعوامل مدمرة مثل: التأثيرات الحرارية بسبب التدفق الطويل للتيارات ؛ أحمال الاهتزاز بسبب تشغيل الدائرة المغناطيسية (للمحولات) وآلية القيادة (للآلات الكهربائية) ؛ عواقب تيارات الاندفاع وتيارات ماس كهربائى.
كل هذه العوامل تؤدي إلى تلف العزل والتفريغ الجزئي. بالنسبة للآلات الكهربائية ، هذا هو السبب الأكثر شيوعًا للفشل ، وبالنسبة للمحولات ، يكون الفشل بسبب تلف عزل اللف في المرتبة الثانية بعد تلف البطانات.
لماذا تحتاج إلى قياس التصريف
قياس العمليات التي تحدث عند حدوث تصريفات جزئية ضروري للتمكن من منع انهيار العزل وتقليلهكثافة في المواد العازلة.
فيما يتعلق باستخدام عزل XLPE في بناء كبلات الطاقة ، ومعدات الطاقة ، ومحولات الجهد العالي ، وخطوط الطاقة العلوية ، من الضروري مراقبة التفريغ الجزئي باستمرار الذي يؤثر على سلامة تشغيلها.
منع انهيار العزل وطرق الاختبار
من الضروري إجراء فحوصات على حالة المادة العازلة أثناء التشغيل من أجل الكشف عن الأضرار النامية ومنع الأعطال العرضية بسبب التفريغ الجزئي على المعدات.
للتحكم في درجة عيب عزل المعدات ذات الجهد العالي هناك:
- الاختبارات ذات الجهد الزائد ، بما يعادل زيادتها المحتملة أثناء التشغيل. يعد هذا ضروريًا لتحديد قيم قوة العزل الكهربائي للعزل أثناء زيادات الجهد على المدى القصير.
- طرق اختبار غير إتلافية لتحديد عمر تشغيله.
هذا يجعل من الممكن إجراء تشخيصات موثوقة على معدات التشغيل ، دون إيقاف تشغيل المعدات ، وبالتالي القضاء على الخسائر الاقتصادية.
الأساليب الحالية لتشخيص التفريغ الجزئي تجعل من الممكن اكتشاف عيب في مرحلة مبكرة من تطوره ، وبالتالي تمنع الإصلاحات المكلفة أو استبدال المعدات الفاشلة.
تسمح لك بعض الطرق بتحديد موقع منطقة الخلل ، ولن يتم إصلاح سوى المناطق التالفةالعزل.
عند اختبار المعدات ذات الجهد العالي ، تتدهور جودة العزل نتيجة التعرض لجهود أعلى عدة مرات من قيم العمل.
تسمح طرق التشخيص للكشف عن التفريغ الجزئي بأدق تقييم لدرجة الأداء المتبقي للمعدات دون أن يكون لها تأثير مدمر على عزلها. يتم إعاقة تشخيص التفريغ الجزئي أثناء التشغيل بسبب حقيقة وجود معدات أخرى حول الجسم الذي يتم فحصه ، وهو ما يمثل مصدر تداخل. قد لا تختلف هذه الإشارات في المعلمات عن إشارات الكائن المطلوب ، لأنها قد تكون أيضًا إفراغات جزئية.
لذلك ، من أجل فصل إشارات التداخل عن التفريغ الجزئي المقاس ، يجب أولاً قياس إشارات التداخل مع إيقاف تشغيل الجهد على الكائن قيد الاختبار ، ثم قياسه في وضع التشغيل.
في هذه الحالة ، سيتم تسجيل مجموع إشارات التفريغ الجزئي والخلفية.
سيظهر الفرق بين هذه القياسات قيمة إشارة PD
تسمح لنا الخصائص التي تم الحصول عليها بتقييم طبيعة العيوب والتفريغ نفسه.
طريقة التفريغ الجزئي لا تضر بالعزل وتستخدم على نطاق واسع لأن عملية الاختبار لا تستخدم الجهد العالي للتأثير سلبا على العزل.
طريقة التفريغ الكهربائي
تتطلب الطريقة اتصال أداة القياس بالعزل.
يسمح لك بتحديد عدد كبير من خصائص التفريغ الجزئي.
هذا هو الأكثر دقة على الإطلاقطرق قياس التفريغ الجزئي.
طريقة التسجيل الصوتي
تعتمد هذه الطريقة على استخدام الميكروفونات التي تلتقط الإشارات الصوتية من المعدات الحية.
يتم تثبيت المستشعرات في المفاتيح المعقدة وغيرها من معدات الطاقة الكهربائية وتعمل عن بعد.
العيب: لا يتم تسجيل التصريفات الجزئية ذات الحجم الصغير
الطريقة الكهرومغناطيسية أو عن بعد
الكشف عن التفريغ الجزئي باستخدام طريقة الميكروويف هو عملية بسيطة وفعالة. لهذا الغرض ، يتم استخدام جهاز هوائي اتجاهي.
عيب هذه الطريقة هو استحالة قياس حجم التفريغ
تصريفات محددة في المحولات
تعد محولات الطاقة القوية جزءًا من أنظمة الطاقة ، ويتم تثبيت معدات عالية الجهد بالقرب منها ، حيث يمكن أن توجد تصريفات جزئية. يتم إرسال الإشارات منهم إلى المحول المتحكم به بعدة طرق.
إذا كان المحول متصلاً بخطوط طاقة علوية معرضة للصواعق ، فسيتم تسجيل الإشارات الصادرة منها عند قياس خصائص التفريغ الجزئي في عزل المحول.
عندما يوجد محول في محطة فرعية مفتوحة ، تحدث تصريفات الاكليل بشكل دوري على أجزائه الخارجية الحاملة للتيار ، اعتمادًا على درجة الحرارة والرطوبة وعوامل أخرى.
تغيير في الحمل ووجود أجهزة في المحولات التي تنظم معاملاتها أثناء التشغيل ، على سبيل المثال ، الأجهزة التيتنظيم العملية تحت الحمل يؤدي إلى تغيير في خصائص التفريغ الجزئي مما قد ينقص أو يزيد.
كل هذه العوامل تؤدي إلى حقيقة أن العديد من القياسات على المحولات يمكن أن تظهر صورة مشوهة لحالة العزل.
سيتم فرض القراءات المأخوذة من المحول قيد الاختبار بواسطة نبضات ضوضاء من المعدات القريبة.
في مثل هذه الحالات ، من الضروري استخدام تقنية قياس مختارة بشكل صحيح من أجل استبعاد تأثير التداخل على البيانات المستلمة على التفريغ الجزئي في المحولات.
