Descărcare parțială
În electrotehnică , descărcare parțială înseamnă o descărcare electrică care afectează doar o parte a dielectricului existent între doi conductori .
Aceste descărcări pot apărea atât în zonele adiacente, cât și în cele nonadiacente. O descărcare parțială poate provoca deteriorarea materialului izolant din jur din cauza eroziunii izolației. Gazele corozive emise dintr-o sursă de descărcare parțială pot provoca, de asemenea, daune suplimentare izolației înconjurătoare și pieselor metalice, ducând deseori la stabilirea de noi surse de activitate de descărcare parțială. În cele din urmă, structura izolatoare poate fi deteriorată până la punctul de a provoca descărcări de suprafață sau flash-over-uri și, în consecință, deteriorarea aparatului electric, întreruperile de curent, incendii și explozii .
Tipuri de descărcare parțială
Standardul IEC 60270 definește descărcările parțiale ca „descărcări electrice locale care depășesc doar parțial izolația dintre conductori”. Această definiție generică include tipuri de descărcare parțială relativ inofensive și tipuri de descărcare parțială dificil de detectat, care pot fi extrem de distructive. Prin urmare, este util să împărțiți descărcările parțiale în trei categorii.
Descărcarea Corona este descărcarea care are loc în aerul sau gazul care înconjoară un conductor. Apare atunci când câmpul electric local depășește puterea dielectrică a aerului sau gazului din jur. Acest lucru apare de obicei la marginile ascuțite sau la vârfurile conductorilor. Este foarte frecvent în special la echipamentele de exterior.
Descărcarea Corona poate fi considerată relativ inofensivă în echipamentele exterioare, deoarece gazele corozive produse sunt îndepărtate sau îndepărtate de agenții atmosferici. Cu toate acestea, dacă descărcarea coroanei are loc într-un mediu închis, gazele corozive sunt prinse și pot provoca daune suplimentare. Descărcarea Corona în echipamentele de exterior este adesea dificil de eliminat; în unele cazuri, descărcările sunt auto-induse de structura echipamentului în sine. Cu toate acestea, este o bună practică eliminarea posibilelor surse de descărcare a coroanei atunci când este posibil în timpul întreținerii de rutină, deoarece acestea pot ascunde probleme mult mai grave.
Descărcarea de suprafață este o descărcare care are loc pe suprafața unui izolator și cauzează de obicei deteriorarea suprafeței izolatorului, reducând eficiența acestuia. Este adesea asociat cu contaminare și umiditate și este o variantă relativ comună a descărcării parțiale.
Descărcarea suprafeței dăunează în mod deosebit izolatorilor din polimer și rășină turnată. Dacă nu sunt identificate la timp, site-urile de descărcare vor crește și pot duce la fenomene flash-over. Acest tip de descărcare poate provoca, de asemenea, smaltul de pe elementele izolatoare din porțelan să se rupă și să deterioreze ceramica subiacentă. Adesea cauza problemei este murdăria care se așează pe suprafețe. Dacă problema este recunoscută devreme, uneori poate fi rezolvată prin curățarea elementelor izolatoare din sticlă și porțelan înainte de a se produce daune permanente.
Descărcarea internă este un tip de descărcare care are loc în interiorul materialului izolant sau al fluidului; originea sa se regăsește în prezența unor mici cavități (numite „vacuole”) inițial microscopice, în interiorul izolației fluide sau solide. Este un tip relativ rar de descărcare parțială.
Acesta este cel mai dificil tip de descărcare de gestiune pe teren, deoarece nu există nicio indicație vizibilă sau sonoră că există o problemă. În cazul în care acest tip de descărcare nu este eliminat și are loc o repornire rapidă, energia termică generată rapid nu poate fi disipată, rezultând o explozie a izolației.
Cu toate acestea, rețineți că unele texte și site-uri web utilizează definiții diferite ale descărcării coronei. Uneori prin „descărcare coronă” se înțelege atât tipul de descărcare coronă descris mai sus, cât și descărcarea suprafeței. Uneori, termenul „descărcare coroană” este folosit ca sinonim pentru descărcare parțială pentru a însemna toate cele trei definiții date mai sus. Descărcările interne sunt adesea trecute cu vederea.
Măsurarea și detectarea descărcării parțiale
Atunci când este declanșată o descărcare parțială, vor apărea impulsuri curente ale tranzitorilor de înaltă frecvență și vor persista pentru un interval de timp de la nanosecunde la o microsecundă, apoi vor dispărea și vor reapărea în mod repetat. Curenții de descărcare parțială sunt dificil de măsurat datorită micției și duratei lor scurte. Evenimentul poate fi detectat ca o modificare foarte mică a curentului absorbit de eșantionul observat. O metodă de măsurare a acestor curenți este introducerea unui rezistor mic de măsurare a curentului în serie cu eșantionul și apoi citirea tensiunii generate pe un osciloscop printr- un cablu coaxial adaptat la impedanță. În general, rezultatul acestor teste este o modificare a sarcinii și este exprimat în pC. Această metodă este baza metodologiei descrise în standardul IEC 60270, numită uneori măsurare aparentă a sarcinii.
Măsurătorile IEC sunt ideale pentru măsurarea de laborator, atunci când echipamentele supuse testului pot primi o sursă de alimentare stabilă și controlată, cu echipamentele și echipamentele de testare plasate într-o cușcă Faraday . Măsurătorile pe teren exclud utilizarea unei cuști Faraday și chiar și sursa de alimentare poate să nu fie întotdeauna ideală. Măsurătorile pe teren sunt, prin urmare, predispuse la zgomot și, prin urmare, mai puțin precise.
Prin urmare, au fost dezvoltate alte metode pentru măsurători de câmp care, deși nu sunt la fel de sensibile ca o măsurare IEC, sunt fundamental mai practice. În plus, măsurătorile de teren trebuie să fie rapide, sigure și simple, deoarece acestea trebuie să fie efectuate de către utilizatori și operatorii de echipamente. [1]
Tensiunile tranzitorii la sol sunt vârfuri de tensiune induse pe suprafața pieselor metalice înconjurătoare. Acestea apar deoarece descărcarea parțială creează vârfuri de curent în conductor și, prin urmare, și în metalul împământat din jurul conductorului. Impulsurile tensiunilor tranzitorii către pământ sunt bogate în componente de înaltă frecvență și, prin urmare, părțile metalice conectate la pământ au o impedanță considerabilă față de sol. Din acest motiv, sunt generate vârfuri de tensiune, care vor rămâne pe suprafața interioară a pieselor metalice înconjurătoare (până la o adâncime de aproximativ 0,5 microni în oțel moale la 100 MHz) și se vor extinde la suprafața exterioară oriunde există o discontinuitate electrică în piesele metalice din jur. Există un efect secundar prin care undele electromagnetice generate de descărcarea parțială generează la rândul lor tensiuni tranzitorii către pământ pe părțile metalice înconjurătoare, care se comportă ca o antenă. Tensiunile tranzitorii la pământ sunt un fenomen foarte convenabil pentru măsurarea și detectarea descărcărilor parțiale, deoarece sunt detectabile fără a fi nevoie să faceți conexiuni electrice sau să scoateți panourile.
Măsurarea cu ultrasunete se bazează pe emisia undelor sonore prin descărcarea parțială. Lățimea de bandă de frecvență a emisiilor tinde să se concentreze în jur de 40 kHz, dar se extinde la frecvențele sonore în cazul descărcărilor extrem de pronunțate. Descărcările interne nu emit ultrasunete. Prin urmare, utilitatea detectării cu ultrasunete este limitată la descărcarea de suprafață și descărcarea coroanei.
Odată cu detectarea câmpului electromagnetic , sunt detectate undele radio generate de descărcarea parțială. După cum sa menționat mai sus, undele radio pot genera tensiuni tranzitorii la sol în părțile metalice înconjurătoare. Pentru a obține măsurători mai precise, în special la tensiuni mai mari, este adecvat să se utilizeze antene UHF încorporate sau antene externe montate pe distanțieri izolatori în piesele metalice din jur.
Aplicație practică
În practică, detectarea descărcărilor parțiale active este un indiciu util că echipamentele de medie sau înaltă tensiune încep să se deterioreze. Directorul de Sănătate și Siguranță din Marea Britanie a publicat linii directoare recomandând ca întrerupătoarele de deconectare să fie testate în mod regulat pentru activitatea de descărcare parțială. [2]
Standarde internaționale
- IEC 60270: 2000 / BS EN 60270: 2001 "Tehnici de testare la înaltă tensiune - măsurători de descărcare parțială"
Notă
- ^ Davies N., Jones D., Testing Distribution Switchgear in the laborator and in the field , lucrare în cadrul Înregistrării Conferinței Simpozionului Internațional 2008 privind izolarea electrică IEEE, ISBN 978-1-4244-2091-9
- ^ Păstrarea în siguranță a tablourilor electrice , HSE Books 2002, ISBN 0-7176-2359-9
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere în descărcare parțială
linkuri externe
- Despre descărcări parțiale [ link rupt ] , pe ipec.co.uk.
- Resursă online pentru descărcări parțiale , la pd-academy.com . Adus la 14 decembrie 2011 (arhivat din original la 9 martie 2012) .
- Descărcări parțiale , pe eatechnology.com . Adus la 6 februarie 2012 (arhivat din original la 22 ianuarie 2012) .
