Részleges kibocsátás elvének elemzése

Részleges tisztulás elvének elemzése (1)

Az elektromos mező hatására egy izolációs rendszerben a tisztulás csak néhány régióban fordul elő, és nem terjed át a feszültségkülönbséggel ellátott vezetők között. Ez a jelenség részleges tisztulásnak nevezik. Ha a részleges tisztulás gázban körülötte lévő vezető közelében történik, akkor korona néven is emlegethető.

A részleges tisztulás nem csak a vezető szélén, hanem az izolátor felületén vagy belső részén is bekövetkezhet. A felületen történő tisztulást felületi részleges tisztulásnak, a belső részben történő tisztulást pedig belső részleges tisztulásnak hívják. Amikor a tisztulás az izolátor belső levegős réseiben történik, a töltések cseréje és gyűjtődése a levegős részekben feltétlenül meg fog jelenni az izolátor végén található elektrodák (vagy vezetők) töltésváltozásainak. A két jelenség közötti kapcsolat egyenértékű áramkör segítségével elemzhető.

A részleges tisztulás fejlődési folyamatának magyarázatához a következő példát veszi alapul: ha kereszteződő lemezes poliethilénez (XLPE) kábelben van kis levegős réssze, akkor annak egyenértékű áramköre a következő:

Az ábrán Ca a levegős résszel képzett kapacitás, Cb a levegős részzel sorba álló szilárd dielektrikus anyag kapacitása, míg Cc a dielektrikus anyag többi sérülésmentes részének kapacitása. Ha a levegős rész nagyon kicsi, akkor Cb sokkal kisebb, mint Cc, és Cb sokkal kisebb, mint Ca. Ha az elektrodák között alkalmazunk egy pillanatnyilag u értékű váltakozó feszültséget, akkor a Ca-nak a feszültsége ua lesz.

Amikor a ua növekszik u-val, és eléri a levegős rész tisztulási feszültségét U2, a levegős rész tisztulni kezd. A tisztulás során generált térbeli töltések egy elektromos mezőt hoznak létre, ami drasztikusan csökkenti a Ca-nak a feszültségét a maradék feszültség U1-ig. Ezen a ponton a tüzet kioltják, és egy részleges tisztulási ciklus befejeződik.

Ebben a folyamatban egy megfelelő részleges tisztulási áramerősség impulzus jelenik meg. A tisztulási folyamat nagyon rövid, és mintha azonnal teljesülne. Minden alkalommal, amikor a levegős rész tisztul, a rajta lévő feszültség azonnal Δua = U2 - U1 értékkel csökken. Ahogy a feltevett feszültség tovább növekszik, a Ca újratöltődik, amíg a ua újra U2-et ér, és a levegős rész másodszorra tisztul.

A részleges tisztulás bekövetkezése pillanatában a levegős részben feszültség- és áramerősség-impulzusok keletkeznek, amelyek által mozgó elektromos és mágneses mezők jelennek meg a vonalban. A részleges tisztulás detektálása ezek alapján végezhető.

A gyakorlati detektálás során azt tapasztaljuk, hogy minden tisztulás mértéke (azaz az impulzus magassága) nem egyenlő, és a tisztulások leginkább a feltevett feszültség abszolút értékének emelkedő szakaszában történnek. Csak nagyon intenzív tisztulás esetén terjednek ki a feszültség abszolút értékének csökkenő szakaszába. Ez azért van, mert gyakran több levegős buborék tisztul egyszerre; vagy csak egy nagyobb levegős buborék van, de minden tisztulás nem éri el a buborék teljes területét, csak egy helyi régiót.

Nyilvánvalóan minden tisztulás során a töltésmennyiség nem feltétlenül ugyanaz, és még visszafele irányú tisztulások is lehetnek, amelyek nem neutralizálják a korábban összegyűlt töltéseket. Ehelyett pozitív és negatív töltések is gyűlnek a buborék falának közelében, ami felületi tisztulást eredményez a buborék falán. Ezenkívül a buborék falának közelében a tér korlátozott. A tisztulás során a buborék belsejében szűk vezető csatorna formálódik, ami néhány tisztulás során keletkezett térbeli töltést elveszíti.