Анализ на принципа на частичните разряди

Анализ принципа на частичните разряди (1)

Под влияние на електрическо поле в изолационна система разряд се появява само в някои области и не прониква между проводниците, към които е приложено напрежението. Този феномен се нарича частичен разряд. Ако частичният разряд се появи близо до проводник, обкръжен от газ, той може да се нарече и корона.

Частичният разряд може да се появи не само на края на проводника, но и на повърхността или вътре в изолатора. Разрядът, който се явява на повърхността, се нарича повърхностен частичен разряд, а този, който се явява вътре, се нарича вътрешен частичен разряд. Когато разрядът се появи във въздушната преграда вътре в изолатора, размяната и натрупването на зарядите във въздушната преграда ще бъдат неизбежно отразени в промените на зарядите на електродите (или проводниците) на двете края на изолатора. Връзката между двете може да бъде анализирана чрез еквивалентна схема.

Нека да вземем за пример кабел с кръстосано-свързан полиетилен, за да обясним процеса на развитие на частичния разряд. Когато има малка въздушна преграда в изолационната среда на кабела, неговата еквивалентна схема е както следва:

В фигурата, Ca е капацитетът на въздушната преграда, Cb е капацитетът на твърдия диелектрик, който е в редовна последователност с въздушната преграда, а Cc е капацитетът на останалата непокътната част от диелектрика. Ако въздушната преграда е много малка, то Cb е много по-малко от Cc и Cb е много по-малко от Ca. Когато се приложи алтернативно напрежение с мигновена стойност u между електродите, напрежението ua през Ca е .

Когато ua се увеличава с u и достигне напрежението U2 на въздушната преграда, въздушната преграда започва да разряжда. Пространствените заряди, породени от разряда, ще установят електрическо поле, което ще причини напрежението през Ca да падне рязко до остатъчното напрежение U1. В този момент искрата угасва и един цикъл на частичен разряд е завършен.

По време на този процес се появява съответстващ импулс на частичен разряден ток. Процесът на разряд е изключително кратък и може да се счита за завършен моментално. При всеки разряд на въздушната преграда, нейното напрежение пада моментално с Δua = U2 - U1. С повишаването на приложеното напрежение, Ca се зарежда отново, докато ua достигне отново U2, и въздушната преграда разряжа за втори път.

В момента, в който се случи частичен разряд, въздушната преграда генерира импулси на напрежение и ток, които на свой ред създават движещи се електрически и магнитни полета в линията. Основанието на детекцията на частичния разряд може да се проведе на базата на тези полета.

При фактическата детекция се установява, че големината на всеки разряд (т.е. височината на импулса) не е еднаква, и разрядите най-често се появяват в фазата на възходящата стадия на абсолютната стойност на амплитудата на приложеното напрежение. Само когато разрядът е изключително интензивен, той ще се разпростира до фазата на спадящата стадия на абсолютната стойност на напрежението. Това е така, защото в практически условия често съществуват множество въздушни балончета, които разряжат едновременно; или има само едно голямо въздушно балонче, но всеки разряд не покрива цялата му площ, а само локална област.

Очевидно, количеството заряд при всеки разряд не е необходимо еднакво, и дори може да има обратни разряди, които може да не компенсират предварително натрупаните заряди. Вместо това, положителни и отрицателни заряди се натрупват близо до стената на балончето, водейки до повърхностен разряд във въздушното балонче. Освен това пространството близо до стената на балончето е ограничено. По време на разряда, вътре в балончето се формира тясна проводима канала, водейки до утечка на някои пространствени заряди, породени от разряда.