פריקה חלקית היא פריקה חשמלית המתרחשת באזור קטן של בידוד שבו חוזק השדה החשמלי עולה על חוזק הפירוק של החומר. זה יכול להתרחש בחללים בתוך בידוד מוצק, לאורך פני השטח של חומר בידוד, בתוך בועות גז בבידוד נוזלי.
סיבות לפריקות חלקיות
לפי ההגדרה שאומצו בסטנדרטים בינלאומיים, פריקה חלקית היא פריקה חשמלית המרחיבה באופן מקומי את הבידוד בקטע נפרד של המבנה.
תהליך זה מתרחש עקב יינון של דיאלקטרי גז או נוזלי ויכול להתרחש בממשק בין שני מדיה ובתוך הבידוד. ההופעה והפיתוח תלויים בסוג הדיאלקטרי ובתכונות העיצוב של הבידוד של האובייקט. פריקות חלקיות בבידוד הן תוצאה של נוכחות של אי-הומוגניות במבנה הדיאלקטרי ומאפייני המתח הפועל עליו. אי-הומוגניות כאלה יכולות להיות זיהומים וזיהומים שונים, חללי גז, אזורי לחות. פגמים כאלה נוצרים במבנה הבידוד, ככלל, בכתוצאה מהפרה של תהליך ייצורו ובמהלך פעולת הציוד (בהשפעת השפעות מכניות, דפורמציה, רטט).
מהם עצים והיווצרותם במבנה של חומר מבודד
בחומר הבידוד, מהחלל הקיים בו, נוצר מבנה דמוי עץ - עצים. הפרשות חלקיות מתפתחות בענפי עצים. בהשפעת שדה חשמלי ופריקות, העצים גדלים בגודלם ובכמותם, ובכך מגדילים את מידת הפירוק של החומר הפולימרי. לדנדריטים יש מוליכות מוגברת ומובילים להרס מתקדם של הדיאלקטרי.
מאחר שפריקה חלקית בתווך גזי דורשת מתח נמוך יותר מאשר לכל השפעה בתכליל זר נוזלי או מוצק, נוכחותם של פגמים כאלה בבידוד יכולה להיות הסיבה הסבירה ביותר לתחילת ההרס של זה. חוֹמֶר. זאת בשל העובדה שבחלל מלא בגז, חוזק השדה החשמלי גבוה יותר מאשר באזור מוצק או נוזלי ולחוזק החשמלי של המדיום הגזי יש ערך נמוך יותר משברי בידוד אחרים.
סוגי עצים
חוצים ממקור חשמלי נוצרים בעת חשיפה למתח חילופין ודחף, וכן בערכים גבוהים מאוד. במהלך פעולת הציוד, ערכים אלו אינם גורמים להתמוטטות מיידית של הבידוד, אך יכולים לעורר יינון גז באי-הומוגניות. אם אין חללים מספיק גדולים במבנה החומר, דנדריטים יכולים להתפתח במשך זמן רב יחסית.
נוכחות של בועות גדולות מדי מובילה לפריקות חלקיות כאשר הכבל מופעל במתח נקוב.
עצי מים נוצרים כאשר לחות נכנסת לתוך הבידוד כתוצאה מדיפוזיה או דרך סדקים מיקרוניים בחומר.
כאשר הלחות מתעבה בתכלילים, נוצרים כאן דנדריטים, ולאחר מכן מתחילה היווצרותם האינטנסיבית וגדילתם עקב הופעת חללים נוספים. זה מוביל לירידה בחוזק החשמלי של הדיאלקטרי ולפירוק הכבל.
הגורמים העיקריים לפירוק בידוד כוללים הן התיישנות חשמלית עקב פריקות חלקיות המתרחשות בתכלילים במתח יתר ובמצב ההפעלה המדורג, והן הזדקנות תרמית של החומר.
בהשפעת פריקות חלקיות מתחיל תהליך הרס הבידוד, גודל האזור הפגוע גדל.
התנאים להתרחשות של פריקות חלקיות תלויים בצורת השדה האלקטרומגנטי של המבנה המבודד ובתכונות החשמליות של אזור מסוים של החומר.
פריקות חלקיות בדרך כלל אינן מובילות להתמוטטות דרך של הבידוד, אולם הן גורמות לשינויים במבנה הדיאלקטרי, ועם פעולה ארוכה מספיק של המערכת, הן עלולות לגרום להתמוטטות דרך של הבידוד שִׁכבָה. התרחשותם מעידה תמיד על הטרוגניות מקומית.דיאלקטרי. המאפיינים של פריקות חלקיות מאפשרים לשפוט היטב את מידת הליקוי של המבנה הבידוד.
הם מהווים את הסכנה הגדולה ביותר כאשר הציוד מופעל על מתח חילופין ודחף.
תופעות פיזיות המלוות פריקות חלקיות בבידוד
התחממות יתר של בידוד מאיץ את תהליך ההרס שלו על ידי הגדלת מספר הנקודות שבהן מופיעים פגמים חדשים, מה שמוביל לעלייה במספר ובנפח הדנדריטים. זה מוביל למתח מוגבר בשדות האזור.
לפריקה חשמלית חלקית יש השפעה תרמית על הבידוד, וגם הורסת אותו עם חלקיקים טעונים ומוצרים תגובתיים הנובעים מהפריקה.
בנוסף, פריקות חלקיות גורמות להופעת זרמים פולסים בערוצים שהם יוצרים. במהלך התמוטטות כל זה מלווה בקרינה אלקטרומגנטית, גלי הלם, הבזקי אור ופירוק בידוד ברמה המולקולרית.
פריקות חלקיות הן בין הגורמים העיקריים לנזק לציוד מתח גבוה. זה מוסבר על ידי העובדה שהופעת פריקות חלקיות היא השלב הראשוני בפיתוח רוב הפגמים בבידוד במתח גבוה.
כתוצאה מתהליכים אלה, נוצרים תנאים להתרחשות של התמוטטות בידוד.
שלבי פריקה
כאשר חריגה מסף מתח מסוים, הגדר עבור ספציפיחומר בידוד, ניתן ליזום בו פריקות חלקיות, שאינן מובילות לשחיקה מיידית של הבידוד, ולכן הן יכולות להיות מקובלות למדי. הם קיבלו את השם - ראשי תיבות.
עלייה נוספת במתח, עלייה בגודל ובמספר התכלילים, מספר העצים בתהליך הפעלה רציפה של הציוד, מביאה לעלייה חדה בעוצמת הפריקות החלקיות. התרחשותם מפחיתה בחדות את חיי המדף של הבידוד ועלולה להוביל להתמוטטותו. פריקות כאלה נקראות קריטיות.
השפעת הפרשות במבנה על הציוד
אחד ממרכיבי העיצוב העיקריים של שנאים ומכונות חשמליות הוא בידוד מתפתל. הוא חשוף ללא הרף לגורמים הרסניים כגון: השפעות תרמיות עקב זרימה ארוכה של זרמים; עומסי רטט עקב פעולת המעגל המגנטי (עבור שנאים) ומנגנון ההנעה (עבור מכונות חשמליות); השלכות של זרמי פריצה וזרמי קצר חשמלי.
כל הגורמים הללו מובילים לנזקי בידוד ופריקות חלקיות. עבור מכונות חשמליות זוהי הסיבה השכיחה ביותר לכשל, ולגבי שנאים, כשל עקב פגיעה בבידוד המתפתל נמצא במקום השני לאחר פגיעה בתותבים.
למה אתה צריך למדוד פריקות
מדידת התהליכים המתרחשים כאשר מתרחשות פריקות חלקיות נחוצה כדי להיות מסוגל למנוע התמוטטות בידוד ולמזער אותםעוצמה בחומרי בידוד.
בקשר לשימוש בבידוד XLPE בבניית כבלי חשמל, ציוד חשמל, שנאי מתח גבוה, קווי מתח עיליים, יש צורך לנטר כל הזמן פריקות חלקיות המשפיעות על בטיחות פעולתן.
מניעת התמוטטות בידוד ושיטות בדיקה
יש צורך לבצע בדיקות על מצב חומר הבידוד במהלך הפעולה על מנת לאתר נזקים מתפתחים ולמנוע תקלות מקריות עקב פריקות חלקיות על ציוד.
כדי לשלוט במידת הליקוי של בידוד ציוד במתח גבוה, ישנם:
- בדיקות עם מתח מוגבר, שווה ערך לעלייה האפשרית שלו במהלך הפעולה. זה הכרחי כדי לקבוע את ערכי החוזק הדיאלקטרי של הבידוד במהלך עליות מתח קצרות טווח.
- שיטות בדיקה לא הרסניות לקביעת חיי פעולתו.
זה מאפשר לבצע אבחון אמין על ציוד תפעול, ללא ביטול ציוד, ולפיכך, ביטול הפסדים כלכליים.
השיטות הקיימות לאבחון פריקות חלקיות מאפשרות לזהות פגם בשלב מוקדם של התפתחותו ובכך למנוע תיקונים יקרים או החלפת ציוד פגום.
כמה שיטות מאפשרות לך לאתר את אזור הפגום, ורק אזורים פגומים יהיו נתונים לתיקוןבידוד.
בעת בדיקת ציוד עם מתח גבוה, איכות הבידוד מתדרדרת כתוצאה מחשיפה למתחים הגבוהים פי כמה מערכי העבודה.
שיטות אבחון לאיתור פריקה חלקית מאפשרות הערכה מדויקת ביותר של מידת הביצועים השיוריים של הציוד מבלי שתהיה להם השפעה הרסנית על הבידוד שלו. אבחון של פריקות חלקיות במהלך הפעולה נפגע מהעובדה שבדרך כלל יש ציוד אחר סביב החפץ הנבדק, המהווה מקור להפרעה. ייתכן שהאותות הללו לא יהיו שונים בפרמטרים מהאותות של האובייקט הרצוי, מכיוון שהם עשויים להיות גם פריקות חלקיות.
לכן, כדי להפריד בין אותות ההפרעה לבין הפריקה החלקית הנמדדת, יש למדוד תחילה את אותות ההפרעה כשהמתח כבוי על האובייקט הנבדק, ולאחר מכן למדוד אותו במצב ההפעלה.
במקרה זה, סכום אותות הפריקה החלקית והרקע יתועד.
ההבדל בין המדידות הללו יראה את הערך של אות PD.
המאפיינים שהתקבלו מאפשרים לנו להעריך את אופי הליקויים ואת הפריקה עצמה.
שיטת הפריקה החלקית אינה פוגעת בבידוד ונמצאת בשימוש נרחב מכיוון שתהליך הבדיקה אינו משתמש במתח גבוה כדי להשפיע לרעה על הבידוד.
שיטת פריקה חשמלית
שיטה דורשת מגע של מכשיר המדידה עם בידוד.
זה מאפשר לך להגדיר מספר רב של מאפייני פריקה חלקית.
זה המדויק מכולםשיטות מדידה של פריקה חלקית.
שיטת רישום אקוסטית
שיטה זו מבוססת על שימוש במיקרופונים הקולטים אותות קול מציוד חי.
חיישנים מותקנים במתגים מורכבים ובציוד חשמלי אחר ופועלים מרחוק.
חסרון: לא נרשמות פריקות חלקיות בגודל קטן.
שיטה אלקטרומגנטית או מרוחקת
זיהוי של פריקות חלקיות בשיטת המיקרוגל הוא תהליך פשוט ויעיל. לשם כך, נעשה שימוש במכשיר אנטנה כיוונית.
החיסרון בשיטה זו הוא חוסר האפשרות למדוד את גודל ההפרשות.
פריקות ספציפיות בשנאים
שנאי כוח עוצמתיים הם חלק ממערכות החשמל, ולידם מותקן ציוד מתח גבוה, שבו יכולות להתקיים פריקות חלקיות. האותות מהם נשלחים לשנאי הנשלט בדרכים שונות.
אם השנאי מחובר לקווי מתח עילי החשופים לברק, האותות מהם ייקלטו בעת מדידת מאפייני פריקה חלקית בבידוד השנאי.
כאשר שנאי ממוקם בתחנת משנה פתוחה, פריקות קורונה מתרחשות מעת לעת בחלקיו החיצוניים נושאי הזרם, בהתאם לטמפרטורה, הלחות וגורמים אחרים.
שינוי בעומס ונוכחות של מכשירים בשנאים המווסתים את הפרמטרים שלהם במהלך הפעולה, למשל, מכשירים שויסות הפעולה בעומס, מוביל לשינוי במאפיינים של פריקות חלקיות, שעלולות להצטמצם או להגדיל.
כל הגורמים הללו מובילים לכך שמדידות רבות בשנאים יכולות להראות תמונה מעוותת של מצב הבידוד.
הקריאות שנלקחו מהשנאי הנבדק יושתלו על ידי פולסי רעש מציוד סמוך.
במקרים כאלה, יש צורך להשתמש בטכניקת מדידה שנבחרה כהלכה כדי למנוע את השפעת ההפרעות על הנתונים המתקבלים על פריקות חלקיות בשנאים.
