Каковы типы частичных разрядов в трансформаторах? Интерпретация внутренних разрядов, разрядов по поверхности и коронных разрядов

• Внутренний разряд: Возникает в воздушных прослойках или примесях внутри изоляционного материала и является наиболее распространённым типом частичных разрядов. Разряд распределяется как в положительной, так и в отрицательной половине цикла, а спектр PRPD имеет симметричную эллиптическую форму.
• поверхностный разряд: Происходит вдоль границы раздела между изоляционным материалом и маслом; представляет большую опасность, чем внутренний разряд, поскольку разрядный канал постоянно разъедает поверхность изоляции, образуя следы карбонизации
• коронный разряд: Разряд, возникающий в результате концентрации электрического поля на металлических острых концах или в местах с острыми углами, наблюдается вблизи пиковых значений напряжения промышленной частоты и служит индикатором недостатков в конструкции электрического поля
• разряд в воздушной среде: Возникает на металлических деталях, не имеющих надлежащего заземления; характеризуется значительной энергией разряда и представляет наибольшую опасность; спектральные характеристики: сильный сигнал, сконцентрированный в определенном фазовом диапазоне

1. Четыре основных типа частичных разрядов

2. Подробные характеристики различных видов разрядов

2.1 Внутренние разряды — наиболее распространённая форма частичных разрядов

Внутренний разряд возникает в крошечных воздушных прослойках или вокруг примесей внутри изоляционного материала. Поскольку диэлектрическая проницаемость газа ниже, чем у окружающего изоляционного материала, электрическое поле концентрируется в этих прослойках, и когда напряженность поля превышает пробивное напряжение прослойки, возникает разряд. Внутренний разряд характеризуется следующим: его интенсивность обычно невелика, он развивается медленно и симметрично появляется в положительной и отрицательной половинах цикла. Длительный внутренний разряд приводит к постепенному расширению воздушной щели, которая в конечном итоге может пробить весь изоляционный слой.

2.2 Поверхностный разряд — разряд, вызывающий эрозию изоляционной поверхности

Поверхностный разряд развивается по поверхности изоляционного материала и является более серьезной формой внутреннего разряда. Когда образованный в результате внутреннего разряда канал карбонизации распространяется до поверхности изоляции, он переходит в поверхностный разряд. Поверхностный разряд наносит гораздо больший ущерб изоляционному картону, чем внутренний разряд — высокая температура разрядного канала оставляет на поверхности изоляции необратимые следы карбонизации (разрядные следы в виде ветвей), что приводит к постоянному снижению прочности изоляции.

2.3 Коронный разряд — предупреждение при проектировании электрического поля

Коронный разряд возникает на острых вершинах или краях поверхности металлического проводника, поскольку в этих местах электрическое поле сильно сконцентрировано. Сам по себе коронный разряд не обладает высокой энергией и в краткосрочной перспективе не представляет непосредственной угрозы для изоляции, однако он является важным сигналом о конструктивном дефекте, указывающим на наличие проблем с концентрацией электрического поля внутри трансформатора. Длительное коронное разряжение также приводит к образованию озона и оксидов азота, ускоряя старение изоляционного масла и изоляционных материалов.

2.4 Суспензионный разряд — наиболее опасная форма частичных разрядов

Когда металлические детали внутри трансформатора (такие как зажимы, экранирующие кольца, болты и т. п.) не заземлены должным образом из-за ослабления креплений или небрежности при монтаже, эти детали становятся источниками плавающего потенциала. Под действием переменного электрического поля между объектами с плавающим потенциалом и соседними заземленными деталями возникают разряды. Уровень энергии разрядов с плавающим потенциалом значительно превышает уровень энергии разрядов других трех типов, при этом такие разряды имеют тенденцию быстро переходить в дуговые разряды, что представляет собой чрезвычайную ситуацию, требующую немедленного отключения оборудования и устранения неисправности.

3. Как различать типы разрядов по их характеристикам?

3.1 Характеристики распределения фаз

Фазовое распределение различных типов разрядов в цикле промышленной частоты значительно различается. Внутренние разряды распределены в первом и третьем квадрантах положительной и отрицательной полуволновых периодов; коронные разряды сосредоточены вблизи пиковых значений напряжения; а плавающие разряды сосредоточены в определенном диапазоне фаз. Фазовое распределение является основным критерием для определения типа разряда на диаграмме PRPD.

3.2 Характеристики амплитуды и частоты повторения

Амплитуда коронного разряда невелика, но частота повторения высока — он возникает вблизи пика каждого цикла сети. Амплитуда подвесного разряда высока, но частота повторения может быть ниже — это зависит от постоянной заряда-разряда подвесного объекта. Амплитуда и частота повторения внутреннего разряда находятся между этими двумя значениями и постепенно изменяются во времени.

3.3 Особенности развития тенденций

Внутренние и поверхностные разряды обычно развиваются постепенно, что проявляется в постепенном увеличении амплитуды или частоты разрядов. Разряды в воздушной промежуточной зоне могут возникать внезапно (вследствие механического ослабления или транспортных ударов), и при их появлении следует проявлять повышенную бдительность. Коронные разряды в значительной степени зависят от колебаний напряжения, что может быть особенно заметно при работе в режиме высокого напряжения.

4. Часто задаваемые вопросы

4.1 Вопрос: Как быстро отличить внутренний разряд от коронного разряда?

Ответ: Посмотрите на фазовое распределение на графике PRPD. Коронный разряд сосредоточен вблизи пиковых значений напряжения промышленной частоты (около 90° и 270°), причем распределение по положительной и отрицательной полуволновым периодам асимметрично. Внутренний разряд распределяется относительно равномерно по положительной и отрицательной полуволновым периодам. Это самый наглядный способ различить их.

4.2 Вопрос: Сколько времени обычно требуется для перехода поверхностного разряда в пробой?

Ответ: Фиксированного графика нет, это зависит от интенсивности разряда, типа изоляционного материала и условий эксплуатации. При длительном высокоинтенсивном поверхностном разряде изоляционный картон может пройти путь от локальной карбонизации до сквозного пробоя в течение нескольких месяцев или одного-двух лет. Поэтому, как только будет подтверждено, что поверхностный разряд имеет тенденцию к развитию, не следует откладывать ремонт.

4.3 Вопрос: Легко ли спутать сигналы при висячем разряде и внутреннем разряде?

Ответ: Их нелегко спутать. Амплитуда разрядов при висячем разряде обычно намного превышает амплитуду внутренних разрядов, а их фазовое распределение сосредоточено в определенном диапазоне. Если на графике PRPD появляется сигнал с высокой амплитудой и узким фазовым распределением, в первую очередь следует предположить, что это висячий разряд.

4.4 Вопрос: Требуется ли, как правило, устранение коронного разряда?

Ответ: Незначительные коронные разряды не препятствуют работе в краткосрочной перспективе, однако их следует фиксировать в документации и включать в план технического обслуживания. Если амплитуда коронных разрядов продолжает увеличиваться или появляются разряды другого типа, необходимо как можно скорее провести диагностику. Коронные разряды могут ускорить износ изоляционного масла, а длительное отсутствие мер по устранению этой проблемы может повлиять на общий уровень изоляции трансформатора.

4.5 Вопрос: В результатах газовой хроматографии обнаружен ацетилен, а при мониторинге локальных разрядов зафиксированы разряды. В какой последовательности происходят эти явления?

Ответ: Система мониторинга частичных разрядов обнаруживает сигналы разряда раньше, чем масляный хроматограф. К моменту появления ацетина в масле разряд уже достигает определенного уровня энергии. Таким образом, система мониторинга частичных разрядов обеспечивает более раннее предупреждение о неисправностях, связанных с разрядами, по сравнению с масляным хроматографом.

5. Резюме

Понимание типов и характеристик частичных разрядов является основой для правильной интерпретации данных мониторинга частичных разрядов. Различные типы разрядов требуют разных стратегий реагирования: коронные разряды подлежат плановому ремонту, поверхностные разряды требуют тщательного отслеживания, а висячие разряды должны устраняться немедленно. Система мониторинга частичных разрядов автоматически распознает типы разрядов с помощью спектров PRPD, предоставляя персоналу по эксплуатации и техническому обслуживанию точные основания для принятия решений.

Отказ от ответственности: Содержание этой статьи предназначено только для технического обмена и ссылок, и не является какой-либо формой обязательств по закупкам или предложением контракта. Технические параметры, конфигурация и цена продукта определяются фактическим контрактом и техническим соглашением. Технические данные и примеры, приведенные в данной статье, взяты из публичной информации и инженерной практики, если они обновляются без уведомления.

Нужна техническая поддержка по онлайн-мониторингу частичных разрядов в трансформаторах? Обращайтесь в компанию «Иннотунда», где вам предоставят профессиональные услуги по диагностике и анализу частичных разрядов. Горячая линия: 13959168359 (также в WeChat).