Partiële ontlading (PD) in transformatoren verwijst naar een fenomeen waarbij plaatselijke diëlektrische doorslag optreedt in een klein deel van het isolatiesysteem onder hoge spanning. Deze ontladingen overbruggen de elektroden niet, maar treden alleen op in gebieden met zwakke isolatie. PD is doorgaans erg zwak en kan niet worden gedetecteerd door menselijke zintuigen, waarvoor gespecialiseerde meetapparatuur nodig is.
Oorzaken van gedeeltelijke ontlading in transformatoren
De oorzaken van gedeeltelijke ontlading in transformatoren zijn veelzijdig en omvatten verschillende aspecten:
1. Isolatiemateriaal en structuur:
Defecten zoals bellen, onzuiverheden en scheuren:Deze defecten beïnvloeden de isolatieprestaties van het materiaal, wat leidt tot gedeeltelijke ontlading.
Lagere diëlektrische constante van bellen:Bellen verdragen een hogere elektrische veldsterkte vergeleken met het aangrenzende isolatiemateriaal, waardoor ze gevoeliger zijn voor doorslag en ontlading.
Onredelijk ontwerp van isolatiestructuur: Een te hoge tussenlaag- of windingsveldsterkte in droge transformatoren als gevolg van een slecht ontwerp kan gedeeltelijke ontlading veroorzaken.
Scherpe randen en bramen: Isolerende en metalen componenten met scherpe randen of bramen kunnen een plaatselijke concentratie van elektrische velden veroorzaken, waardoor een gedeeltelijke ontlading ontstaat.
2. Operationele factoren:
Langdurige werking en belastingvariaties:Deze factoren leiden tot veroudering en slijtage van de interne isolatiematerialen van de transformator, waardoor hun isolerende eigenschappen afnemen en er gedeeltelijke ontlading ontstaat.
Overspanning:Overspanning in het elektriciteitsnet, veroorzaakt door externe factoren (zoals bliksem) of interne factoren (zoals schakelhandelingen), kan de doorslagspanning van materialen overschrijden, wat leidt tot gedeeltelijke ontlading.
3. Installatie- en procesfactoren:
Ontoereikende productieprocessen: Een slechte vacuümregeling tijdens het drogen, een te korte droogtijd en te lage temperatuurvereisten kunnen ervoor zorgen dat er restgas in de spoelen achterblijft.
Installatieschade: De isolatie kan tijdens de installatie beschadigd raken en langdurige inactiviteit kan het vochtgehalte in de isolatiematerialen verhogen, wat van invloed is op de ontladingsniveaus.
Onjuiste wikkel- en montageprocessen: Problemen zoals bramen op hoog- en laagspanningskabels of onjuiste afstanden tijdens de montage kunnen van invloed zijn op de niveaus van gedeeltelijke ontlading.
Gevaren van gedeeltelijke ontlading
Hoewel gedeeltelijke ontlading in transformatoren plaatselijk en zwak is, kan het op de lange termijn aanzienlijke gevaren opleveren, voornamelijk door de schade aan isolatiematerialen:
1. Directe schade aan isolatie: Continue gedeeltelijke ontlading erodeert geleidelijk de isolatie, wat na verloop van tijd mogelijk tot volledige afbraak leidt. Elektrochemische effecten produceren reactieve gassen zoals ozon en stikstofoxide, die de isolatie verder corroderen.
2. Lokale verwarming:Bij gedeeltelijke ontlading ontstaat hitte, waardoor de lokale temperatuur van het diëlektricum kan stijgen en er zelfs carbonisatie kan optreden.
Detectiemethoden voor gedeeltelijke ontlading
Detectiemethoden voor gedeeltelijke ontlading omvatten over het algemeen elektrische, ultrasone en chemische technieken:
1. Elektrische methoden:Het gebruik van oscilloscopen, gedeeltelijke ontladingsdetectoren of radio-interferentiemeters om ontladingsgolfvormen of radio-interferentieniveaus te observeren.
2. Ultrasone methoden:Het detecteren van ultrasone golven die door ontlading worden gegenereerd en het omzetten van deze golven in elektrische signalen voor analyse.
3. Chemische methoden:Het analyseren van de inhoud en variatiepatronen van verschillende gassen die in olie zijn opgelost, algemeen bekend als "chromatografische analyse."
Preventieve maatregelen voor gedeeltelijke lozing
Om de gevaren van gedeeltelijke ontlading te voorkomen, kunnen verschillende preventieve maatregelen worden genomen:
1. Het selecteren van hoogwaardige isolatiematerialen.
2. Regelmatige inspectie en onderhoud: Tijdige vervanging van verouderde en ernstig versleten onderdelen.
3. Overspanningsbeveiligingen installeren: Om overspanning te detecteren en te onderdrukken.
4. Temperatuurbewakingsapparatuur installeren: Controleer regelmatig de temperatuurveranderingen op het oppervlak van de transformator.
Deze maatregelen voorkomen en beperken effectief het optreden van gedeeltelijke ontlading, waardoor de veilige en stabiele werking van transformatoren wordt gewaarborgd.
