Разрушение изоляции в коммутационном оборудовании (что происходит в действительности)
Частичный разряд (ЧР)
Электрическая изоляция подвергается электрическим и механическим стрессам, на нее воздействует повышенная температура и колебания температуры, а также условия окружающей среды (особенно, при использовании вне помещений). Помимо нормальных условий работы существует множество других факторов, которые могут вызвать ускорение старения или разрушения изоляции.
Так, скачки напряжения, связанные с переключениями и разрядами молний, могут начать ионизацию в области, уже подвергающейся стрессу. Механические удары, связанные с работой выключателя, могут вызвать появление микроскопических трещин и пустот. Свои следы могут оставить избыточное увлажнение или загрязнение поверхности изоляции химическими соединениями. Также следует упомянуть любые конструкторские или производственные дефекты.
Как нормальное, так и ускоренное старение изоляции, порождают одно и то же явление - частичный разряд (ЧР).
Действие частичного разряда на изоляцию кабелей среднего напряжения
Частичный разряд представляет собой локализованный электрический разряд, который не полностью соединяет электроды. ЧР является основным индикатором проблем с изоляцией. Быстро увеличивающееся действие ЧР, может привести к полному отказу изоляции.
Механизм частичного разряда может быть различным, и зависит от того, как и где возникает пробой:
- В плохо залитых трансформаторах тока, трансформаторах напряжения и в эпоксидных прокладках пустоты и каверны заполняются воздухом. Поскольку диэлектрическая проницаемость воздуха ниже, чем у материала изоляции, то увеличенные электрические поля приводят к искрению в пустотах, вызывая ЧР. Энергия, рассеиваемая при повторяющихся ЧР, будет обугливать, и ослаблять изоляцию.
- Загрязнения и увлажнения изоляции вызывают появление токопроводящих электрических мостиков (трекинг), или поверхностных частичных разрядов. Непрерывный трекинг переходит к полному поверхностному пробою.
- Еще одним типом ЧР является коронный разряд на острых концах проводников высокого напряжения. Он создает озон, который агрессивно воздействует на изоляцию, и также способствует появлению пробоев во время периодов подъема напряжения.
Важными индикаторами состояния изоляции являются характеристики действия частичного разряда, такие как интенсивность, его максимальная величина, частота импульсов и долговременные тенденции.
Коммутационное оборудование в хорошем состоянии демонстрирует очень мало частичных разрядов, или не имеет их вовсе. Но если ЧР появляются часто, то это, в конечном счете, вызовет разрушение изоляции до полного ее отказа. Высокие напряжения порождает частичные разряды высокой интенсивности, и поэтому наиболее критичным будет обнаружение ЧР в оборудовании, работающем с высоким напряжением (20 кВ и выше).
Частичный разряд на токоведущей шине
Приведенные выше фотографии показывают повреждения, возникающие в результате действий частичных разрядов. Полное разрушение изоляции в таких примерах может быть предотвращено путем мониторинга частичных разрядов.
Возможные места, где происходят частичные разряды в коммутационном оборудовании:
1. Изоляция основной шины
2. Изоляция выключателя
3. Трансформаторы тока
4. Трансформаторы напряжения
5. Концевые заделки кабелей
6. Опорные изоляторы
7. Неэкранированные кабели, находящиеся в контакте с другой фазой или заземлением
Как правило, процесс разрушения изоляции происходит относительно медленно, и проблема может быть обнаружена, локализована и устранена.
