Análise do principio de descarga parcial

Análise do principio da descarga parcial (1)

Bajo a acción dun campo eléctrico, nun sistema de aislamento, a descarga ocorre só en algúns rexións e non penetra entre os conductores con a tensión aplicada. Este fenómeno chámase descarga parcial. Se a descarga parcial ocorre preto dun conductor rodeado de gas, tamén se pode chamar corona.

A descarga parcial pode ocorrer non só na borda dun conductor, senón tamén na superficie ou no interior dun aislante. A descarga que ocorre na superficie chámase descarga parcial superficial, e a que ocorre no interior chámase descarga parcial interna. Cando a descarga ocorre na fenda de aire dentro do aislante, o intercambio e a acumulación de cargas na fenda de aire reflexarán inevitablemente nos cambios de carga dos electrodos (ou conductores) aos dous extremos do aislante. A relación entre ambos pode analizarse mediante un circuito equivalente.

Tomando como exemplo un cabo de polietileno reticulado para explicar o proceso de desenvolvemento da descarga parcial. Cando hai unha pequena fenda de aire no medio de aislamento do cabo, o seu circuito equivalente é o seguinte:

Na figura, Ca é a capacitancia da fenda de aire, Cb é a capacitancia do dieléctrico sólido en serie coa fenda de aire, e Cc é a capacitancia da parte restante intacta do dieléctrico. Se a fenda de aire é moi pequena, entón Cb é moito menor que Cc e Cb é moito menor que Ca. Cando se aplica unha tensión AC cun valor instantáneo de u entre os electrodos, a tensión ua a través de Ca é .

Cando ua aumenta con u ata alcanzar a tensión de descarga U2 da fenda de aire, a fenda de aire comeza a descargarse. As cargas espaciais xeradas pola descarga establecerán un campo eléctrico, provocando que a tensión a través de Ca desconte bruscamente ata a tensión residual U1. Neste punto, a chispa extingúese, e completase un ciclo de descarga parcial.

Durante este proceso, aparece un pulso de corrente de descarga parcial correspondente. O proceso de descarga é extremadamente curto e pode considerarse completado instantaneamente. Cada vez que a fenda de aire descarga, a súa tensión desconta instantaneamente por Δua = U2 - U1. A medida que a tensión aplicada continua a subir, Ca recarga ata que ua alcance U2 de novo, e a fenda de aire descarga por segunda vez.

No momento en que ocorre a descarga parcial, a fenda de aire xera pulsos de tensión e corrente, que a súa vez crean campos eléctricos e magnéticos móveis na liña. A detección de descargas parciais pode realizarse baseándose nestes campos.

Na detección real, descubruse que a magnitude de cada descarga (isto é, a altura do pulso) non é igual, e as descargas ocorren principalmente na fase de subida do valor absoluto da amplitud da tensión aplicada. Só cando a descarga é extremadamente intensa estenderase á fase de baixada do valor absoluto da tensión. Isto é porque nas situacións prácticas, hai frecuentemente múltiples burbuxas de aire descargándose simultaneamente; ou hai só unha gran burbuxa, pero cada descarga non cubre toda a área da burbuxa, só unha rexión local.

Obviamente, a cantidade de carga de cada descarga non é necesariamente a mesma, e incluso poden existir descargas inversas, que poden non neutralizar as cargas orixinalmente acumuladas. En cambio, as cargas positivas e negativas acumúlanse preto da parede da burbuxa, provocando una descarga superficial ao longo da parede da burbuxa. Ademais, o espazo preto da parede da burbuxa é limitado. Durante a descarga, forma un canal condutor estreito dentro da burbuxa, levando ao escape de algunhas das cargas espaciais xeradas pola descarga.