Częściowe wyładowania (PD) w transformatorach odnoszą się do zjawiska, w którym lokalne przebicie dielektryczne występuje w małej części układu izolacyjnego pod wpływem wysokiego napięcia. Wyładowania te nie mostkują elektrod, ale występują tylko w obszarach osłabienia izolacji. PD jest zazwyczaj bardzo słabe i nie można go wykryć ludzkimi zmysłami, co wymaga specjalistycznego sprzętu pomiarowego.
Przyczyny wyładowań niezupełnych w transformatorach
Przyczyny powstawania wyładowań niezupełnych w transformatorach są wielorakie i obejmują kilka aspektów:
1. Materiał izolacyjny i struktura:
Wady takie jak pęcherzyki, zanieczyszczenia i pęknięcia:Wady te pogarszają właściwości izolacyjne materiału, co prowadzi do wyładowań niezupełnych.
Niższa stała dielektryczna pęcherzyków:Pęcherzyki wytrzymują większe pole elektryczne w porównaniu do sąsiadującego materiału izolacyjnego, co sprawia, że są bardziej podatne na przebicia i rozładowania.
Nierozsądna konstrukcja izolacji: Nadmierne natężenie pola międzywarstwowego lub zwojowego w transformatorach suchych wynikające ze złej konstrukcji może być przyczyną wyładowań niezupełnych.
Ostre krawędzie i zadziory:Elementy izolacyjne i metalowe z ostrymi krawędziami lub zadziorami mogą powodować lokalną koncentrację pola elektrycznego, wyzwalając wyładowania niezupełne.
2. Czynniki operacyjne:
Długotrwała eksploatacja i wahania obciążenia:Czynniki te powodują starzenie się i zużycie wewnętrznych materiałów izolacyjnych transformatora, co prowadzi do zmniejszenia ich właściwości izolacyjnych i wystąpienia wyładowań niezupełnych.
Przepięcie:Przepięcia w systemie elektroenergetycznym, spowodowane czynnikami zewnętrznymi (np. piorunami) lub wewnętrznymi (np. operacjami przełączania), mogą przekroczyć napięcie przebicia materiałów, co prowadzi do wyładowań niezupełnych.
3. Czynniki instalacyjne i procesowe:
Niewystarczające procesy produkcyjne:Niewłaściwa kontrola podciśnienia podczas suszenia, nieodpowiedni czas suszenia i wymagania dotyczące temperatury mogą powodować gromadzenie się resztek gazu w cewkach.
Uszkodzenie instalacji:Izolacja może ulec uszkodzeniu podczas instalacji, a długie okresy przestoju mogą zwiększyć zawartość wilgoci w materiałach izolacyjnych, co wpłynie na poziom rozładowania.
Nieprawidłowe procesy nawijania i montażu:Na poziom wyładowań niezupełnych mogą mieć wpływ takie problemy, jak zadziory na przewodach wysokiego i niskiego napięcia lub nieprawidłowe odległości zachowane podczas montażu.
Zagrożenia związane z częściowym wyładowaniem
Mimo że wyładowania niezupełne w transformatorach mają charakter lokalny i są słabe, stanowią poważne zagrożenie długoterminowe, przede wszystkim z powodu uszkodzeń materiałów izolacyjnych:
1.Bezpośrednie uszkodzenie izolacji: Ciągłe wyładowania niezupełne stopniowo powodują erozję izolacji, co potencjalnie prowadzi do całkowitego uszkodzenia w czasie. Efekty elektrochemiczne wytwarzają reaktywne gazy, takie jak ozon i tlenek azotu, co dodatkowo koroduje izolację.
2. Ogrzewanie lokalne:Wyładowania niezupełne generują ciepło, które może zwiększyć lokalną temperaturę dielektryka, powodując nawet jego zwęglenie.
Metody wykrywania wyładowań niezupełnych
Metody wykrywania wyładowań niezupełnych obejmują na ogół techniki elektryczne, ultradźwiękowe i chemiczne:
1. Metody elektryczne:Wykorzystywanie oscyloskopów, detektorów wyładowań niezupełnych lub mierników zakłóceń radiowych do obserwacji przebiegów wyładowań lub poziomów zakłóceń radiowych.
2. Metody ultradźwiękowe:Wykrywanie fal ultradźwiękowych generowanych przez wyładowania i przekształcanie tych fal na sygnały elektryczne w celu analizy.
3. Metody chemiczne:Analiza zawartości i wzorców zmienności różnych gazów rozpuszczonych w oleju, powszechnie znana jako „analiza chromatograficzna”.
Środki zapobiegawcze w przypadku częściowego rozładowania
Aby uniknąć zagrożeń związanych z częściowym rozładowaniem, można podjąć szereg środków zapobiegawczych:
1. Wybór wysokiej jakości materiałów izolacyjnych.
2. Regularna kontrola i konserwacja:Terminowa wymiana starych i mocno zużytych podzespołów.
3. Montaż urządzeń zabezpieczających przed przepięciami:Wykrywanie i tłumienie stanów przepięciowych.
4. Montaż urządzeń monitorujących temperaturę:Regularna kontrola zmian temperatury na powierzchni transformatora.
Środki te skutecznie zapobiegają powstawaniu wyładowań niezupełnych i ograniczają ich występowanie, zapewniając bezpieczną i stabilną pracę transformatorów.
