Daļēja izlāde eļļas iegremdētos transformatoros: pārmērīga PD līmeņa raksturs un biežākie cēloņi

01 Ievads

Daļēja izlāde (PD) eļļas iegremdētā veidā Spēka transformatori joprojām ir pasaulē atzīta problēma transformatoru nozarē. Daudzi ražotāji ir cietuši ievērojamus zaudējumus ar PD saistītu kļūmju dēļ.

PD pārsniegšana var notikt rūpnīcas testēšanas, trešo pušu pārbaužu laikā vai klientu objektos. PD avotu noteikšana bieži vien ir kā "adatas meklēšana siena kaudzē", kas noved pie atkārtotas apstrādes, kas ilgst vairākas dienas vai pat mēnešus, radot ievērojamus kvalitātes zudumus ražotājiem vai gala lietotājiem.

Tāpēc ir kritiski svarīgi zinātniski diagnosticēt un ātri identificēt pārmērīgas Parkinsona slimības cēloņus.

02 Definīcija un daba

Lai gan oficiālas definīcijas nav, autors PD definē šādi:
[Izlāde, kas notiek lokalizētās pozīcijās transformatorā un vēl nav izraisījusi tūlītēju izolācijas bojājumu vai pārklāšanos.]

PD scenāriji ir ļoti dažādi, taču tiem ir kopīga būtība:
[Izolācijas sistēmas konstrukcijas, materiāla vai ražošanas defekti izraisa lokalizētu elektriskā lauka kropļojumu, kas pārsniedz dielektrisko izturību šajā punktā, kā rezultātā rodas atkārtots, mikromēroga, necaurlaidīgs jonizācijas sabrukums.]

Īsāk sakot, PD būtība ir lokalizēta elektriskā lauka koncentrācija, kas pārsniedz PD sākuma lauka stiprumu.

03 Galvenie cēloņi

Pamatojoties uz PD mehānismiem, jebkurš faktors, kas izraisa pārmērīgus lokalizētus elektriskos laukus, var izraisīt PD pārsniegšanu.

3.1 PD atrašanās vietas
PD var rasties no:

Bukses

 

OLTC/DETC pārslēdzēji

 

Potenciālie klienti

 

Tinumi

 

Zemējuma komponenti

 

Izolācijas virsmas/iekšējie defekti

 

Transformatoru eļļa

Visneaizsargātākās vietnes:Gaisa tukšumi cietā izolācijā vai gāzes burbuļi eļļā.
Iemesls:Sprieguma ietekmē elektriskā lauka intensitāte ir apgriezti proporcionāla dielektriskajai konstantei (ε).

Papīra izolācija ε ≈ 4,4

 

Gaisa tukšumi ε ≈ 2,0
→ Gaisa tukšumos ir ≈2,2 × lielāks lauka stiprums.
Ar zemu sabrukšanas izturību (Maiņstrāva ≈2kV/mm), tukšumi/burbuļi kļūst par vājajiem punktiem PD uzsākšanai.

3.2 PD veidi
Bieži sastopamie PD veidi Eļļā iegremdēts transformatorss:

Gāzes burbuļu izlāde

 

Mitruma izraisīta izlāde(mitra izolācija)

 

Asa elektroda izlāde(augstsprieguma/zemējuma elektrodu gali)

 

Peldoša potenciāla izlāde

 

Ķīļveida eļļas spraugas izlāde

 

Izplūde no metāliskām/piesārņojošām daļiņām

 

Līmes defekti(pārmērīga/sliktas kvalitātes līme skavas plāksnēs/gala gredzenos)

Galvenā atziņa:

PD pārsniegumi reti ir saistīti ar projektēšanu (≈0,5 % varbūtība).
Vairāk nekā 95 % gadījumu cēlonis ir materiālu, procesu vai ražošanas defekti.

Pamatojums:Kad pārspriegumi (LI, LIC, SI, LTAC) tiek konvertēti līdzvērtīgā 1 minūtes jaudas frekvences izturības spriegumā (DIL konversija), visi pārsniedz PD testa spriegumu (IVPD). Galvenā/gareniskā izolācija ir paredzēta visaugstākajam pārsprieguma scenārijam.

Nē.	PD tips	Atrašanās vieta	Mehānisms	Bieži sastopami gadījumi
1	Asa elektroda izlāde	Skavas, tvertne, paceļama bukse, svina saspiešanas spailes	Mazs izliekuma rādiuss → augsts lādiņa blīvums → ekstremāla lauka koncentrācija	Neekranētas skrūves HV elektrodu tuvumā; asas malas uz magnētiskā ekranējuma
2	Gāzes burbuļa/tukšuma izlāde	Burbuļi eļļā / tukšumi cietā izolācijā	Zema dielektriskā konstante (ε≈1) → augsts lauka spriegums + zema sabrukšanas izturība (2kV/mm)	Nepilnīgs vakuums; ātra eļļas iepildīšana; pārmērīga/slikta līme gala gredzenos/izlīdzinošajās sfērās
3	Mitruma izraisīta izlāde	Tinumi, serdeņu izolācija, vadi	Mitrums samazina dielektrisko izturību par 60–70 %	Nepietiekama serdes žāvēšana; pārmērīga apkārtējā gaisa iedarbība montāžas laikā
4	Peldoša potenciāla izlāde	Preskartons, svina balsti, magnētiskie šunti	Lādiņa uzkrāšanās → pēkšņs izlādes impulss	Neiezemēts magnētiskais ekranējums; slikti savienoti elektrostatiskie gredzeni
5	Piesārņojuma izplūde	Ūdens/šķiedras/metāla daļiņas eļļā	Lauka deformācija + ūdens palielina lauka spriegumu 2,9×	Nepietiekama eļļas filtrācija; piesārņota serde; mitruma iekļūšana

04 Perspektīva

Izpratne par izplatītākajiem PD veidiem, mehānismiem, atrašanās vietām un gadījumu izpētēm ir būtiska mērķtiecīgai problēmu novēršanai.

Apvienojumā ar transformatoru pieslēgšanas principiem, konstrukcijas projektēšanu, PD viļņu formas raksturlielumiem, polaritātes lokalizāciju un diagnostikas testiem šīs zināšanas ļauj ātri identificēt galveno cēloni un samazināt kvalitātes zudumus.