Частичен разряд в маслено-потопени трансформатори: Същност и често срещани причини за прекомерни нива на частичен разряд

01 Въведение

Частичен разряд (PD) в маслено-потопени Силови трансформатори остава световно признато предизвикателство в трансформаторната индустрия. Многобройни производители са понесли значителни загуби поради повреди, свързани с частични разряди.

Превишавания на PD могат да възникнат по време на фабрични тестове, инспекции от трети страни или на обекти на клиенти. Локализирането на източници на PD често е като „намиране на игла в купа сено“, което води до преработка, продължаваща дни или дори месеци, причинявайки значителни загуби на качество за производителите или крайните потребители.

Следователно, научното диагностициране и бързото идентифициране на причините за прекомерната PD е от решаващо значение.

02 Определение и същност

Въпреки че няма официално определение, авторът определя Паркинсоновата болест като:
[Разряд, възникващ на локализирани места в трансформатор, който все още не е причинил незабавно пробив на изолацията или прегаряне.]

Сценариите за демоде (PD) варират значително, но споделят обща същност:
[Структурни, материални или производствени дефекти в изолационната система причиняват локализирано изкривяване на електрическото поле, надвишаващо диелектричната якост в тази точка, което води до повтарящ се, микромащабен, непроникващ йонизационен пробив.]

Накратко, естеството на частичните разстройства се крие в локализирана концентрация на електрическо поле, надвишаваща началната сила на полето на частичните разстройства.

03 Основни причини

Въз основа на механизмите на частични разстройства, всеки фактор, причиняващ прекомерни локализирани електрически полета, може да предизвика превишения на частичните разстройства.

3.1 Местоположения на PD
ПД може да произхожда от:

Втулки

 

OLTC/DETC превключватели на отклонения

 

Потенциални клиенти

 

Намотки

 

Заземяващи компоненти

 

Изолационни повърхности/вътрешни дефекти

 

Трансформаторно масло

Най-уязвими сайтове:Въздушни кухини в твърда изолация или газови мехурчета в масло.
Причина:Под напрежение, интензитетът на електрическото поле е обратно пропорционален на диелектричната константа (ε).

Хартиена изолация ε ≈ 4,4

 

Въздушни кухини ε ≈ 2.0
→ Въздушните кухини изпитват ≈2,2× по-висока напрегнатост на полето.
С ниска якост на пробив (AC ≈2kV/mm), кухините/мехурчетата се превръщат в слаби точки за иницииране на частично разреден процес (ЧР).

3.2 Видове PD
Често срещани видове PD в Маслено-потопен трансформаторс:

Разряд на газови мехурчета

 

Разряд, предизвикан от влага(изолация от влага)

 

Рязко разреждане на електрода(върхове на високоволтови/заземителни електроди)

 

Плаващ потенциален разряд

 

Клинообразно изпускане на масло в празнина

 

Изхвърляне от метални/замърсителни частици

 

Дефекти на лепилото(прекомерно/некачествено лепило в затягащите плочи/крайните пръстени)

Ключова информация:

Превишаванията на PD рядко са свързани с проекта (≈0,5% вероятност).
95%+ произтичат от дефекти в материалите, процеса или производството.

Обосновка:Когато пренапреженията (LI, LIC, SI, LTAC) се преобразуват в еквивалентно 1-минутно издържащо напрежение на промишлена честота (DIL преобразуване), всички превишават изпитвателното напрежение на PD (IVPD). Главната/надлъжната изолация е проектирана за сценарий с най-високо пренапрежение.

Не.	Тип PD	Местоположение	Механизъм	Често срещани случаи
1	Рязко разреждане на електрода	Затягащи части, резервоар, повдигаща се втулка, кримпващи клеми за кабели	Малък радиус на кривина → висока плътност на заряда → екстремна концентрация на полето	Неекранирани болтове близо до високоволтови електроди; остри ръбове на магнитното екраниране
2	Газов мехур/изпускане на празнота	Мехурчета в масло / кухини в твърда изолация	Ниска диелектрична константа (ε≈1) → високо полево напрежение + ниска пробивна якост (2kV/mm)	Непълен вакуум; бързо пълнене с масло; прекомерно/лошо лепило в крайните пръстени/изравнителните сфери
3	Разряд, предизвикан от влага	Намотки, изолация на жилата, проводници	Влагата намалява диелектричната якост с 60-70%	Недостатъчно изсушаване на сърцевината; прекомерно излагане на околен въздух по време на монтажа
4	Плаващ потенциален разряд	Прес картон, опори за олово, магнитни шънтове	Натрупване на заряд → внезапен импулс на разреждане	Незаземено магнитно екраниране; лошо свързани електростатични пръстени
5	Изхвърляне на замърсители	Вода/влакна/метални частици в масло	Изкривяване на полето + вода увеличават напрежението в полето 2,9×	Недостатъчна филтрация на маслото; замърсена сърцевина; проникване на влага

04 Перспектива

Разбирането на често срещаните видове, механизми, местоположения и казуси от частични разстройства е от съществено значение за целенасочено отстраняване на неизправности.

В комбинация с принципите на свързване на трансформатори, структурния дизайн, характеристиките на формата на вълната на частичните разряди, локализацията на полярността и диагностичните тестове, тези знания позволяват бързо идентифициране на първопричината и минимизиране на загубите на качество.