Частковий розряд у масляних трансформаторах: природа та поширені причини надмірних рівнів частинного розряду

01 Вступ

Частковий розряд (ЧР) в масляних Силові трансформатори залишається всесвітньо визнаною проблемою в трансформаторній промисловості. Численні виробники зазнали значних збитків через відмови, пов'язані з частинним розривом.

Перевищення допустимих розривів частин (ЧР) можуть виникати під час заводських випробувань, перевірок сторонніми організаціями або на об'єктах клієнтів. Пошук джерел ЧР часто схожий на «пошук голки в копиці сіна», що призводить до переробки, яка триває кілька днів або навіть місяців, та спричиняє суттєві втрати якості для виробників або кінцевих користувачів.

Тому наукова діагностика та швидке виявлення причин надмірного розвитку хвороби Паркінсона є критично важливими.

02 Визначення та природа

Хоча офіційного визначення не існує, автор визначає Паркінсонівський дерматит як:
[Розряд, що виникає в локалізованих місцях всередині трансформатора, який ще не спричинив негайного пробою ізоляції або спалаху.]

Сценарії розвитку подій дуже різняться, але мають спільну сутність:
[Структурні, матеріальні або виробничі дефекти в ізоляційній системі викликають локалізоване спотворення електричного поля, що перевищує діелектричну міцність у цій точці, що призводить до повторюваного, мікромасштабного, непроникного іонізаційного пробою.]

Коротко кажучи, природа частинного розриву полягає в локалізованій концентрації електричного поля, що перевищує напруженість поля початку частинного розриву.

03 Первинні причини

Виходячи з механізмів частинного розриву, будь-який фактор, що викликає надмірні локалізовані електричні поля, може спровокувати перевищення частинного розриву.

3.1 Розташування PD
Паркінсонова хвороба може виникати внаслідок:

Втулки

 

Перемикачі відгалужень OLTC/DETC

 

Ліди

 

Обмотки

 

Компоненти заземлення

 

Ізоляційні поверхні/внутрішні дефекти

 

Трансформаторна олива

Найбільш вразливі сайти:Повітряні порожнини у твердій ізоляції або газові бульбашки в олії.
Причина:Під дією напруги напруженість електричного поля обернено пропорційна діелектричній проникності (ε).

Паперова ізоляція ε ≈ 4,4

 

Повітряні порожнини ε ≈ 2,0
→ Повітряні порожнини відчувають ≈2,2× вищу напруженість поля.
З низькою пробивною міцністю (Змінний струм ≈2 кВ/мм), порожнечі/бульбашки стають слабкими місцями для ініціації частинного розриву.

3.2 Типи PD
Поширені типи часткових розладів у Масляний трансформаторс:

Розряд газових бульбашок

 

Розряд, викликаний вологою(гідроізоляція)

 

Різкий розряд електрода(наконечники високовольтних/заземлювальних електродів)

 

Розряд плаваючого потенціалу

 

Клиноподібний розряд масляного зазору

 

Викиди металевих/забруднюючих частинок

 

Дефекти адгезії(надмірний/неякісний клей у затискних пластинах/кільцях)

Ключовий висновок:

Перевищення допустимих значень рідко пов'язані з проектуванням (ймовірність ≈0,5%).
95%+ пов'язані з дефектами матеріалів, процесу або виробництва.

Обґрунтування:Коли перенапруги (LI, LIC, SI, LTAC) перетворюються на еквівалентну 1-хвилинну витримувану напругу промислової частоти (Перетворення DIL), усі перевищують випробувальну напругу частинного розряду (IVPD). Основна/поздовжня ізоляція розрахована на сценарій найвищої перенапруги.

Ні.	Тип ПД	Розташування	Механізм	Поширені випадки
1	Різкий розряд електрода	Затискні деталі, резервуар, підйомна втулка, обтискні клеми для виводів	Малий радіус кривизни → висока щільність заряду → екстремальна концентрація поля	Неекрановані болти поблизу високовольтних електродів; гострі краї на магнітному екрануванні
2	Газовий пухирчастий/порожнистий розряд	Бульбашки в олії / пустоти в твердій ізоляції	Низька діелектрична проникність (ε≈1) → висока польова напруга + низька пробивна міцність (2 кВ/мм)	Неповний вакуум; швидке заповнення маслом; надмірний/поганий клей у торцевих кільцях/вирівнювальних сферах
3	Розряд, викликаний вологою	Обмотки, ізоляція жил, дроти	Волога знижує діелектричну міцність на 60-70%	Недостатнє сушіння серцевини; надмірний вплив навколишнього повітря під час складання
4	Плаваючий потенційний розряд	Прес-картон, свинцеві опори, магнітні шунти	Накопичення заряду → раптовий імпульс розряду	Незаземлене магнітне екранування; погано з'єднані електростатичні кільця
5	Викид забруднюючих речовин	Вода/волокна/частинки металу в олії	Спотворення поля + вода збільшує польову напругу в 2,9 рази	Недостатня фільтрація оливи; забруднений осердя; потрапляння вологи

04 Перспектива

Розуміння поширених типів, механізмів, місць розташування та тематичних досліджень частих розладів є важливим для цілеспрямованого усунення несправностей.

У поєднанні з принципами підключення трансформаторів, структурним проектуванням, характеристиками форми сигналу частинного розряду, локалізацією полярності та діагностичними тестами, ці знання дозволяють швидко виявити першопричину та мінімізувати втрати якості.