Analyse av prinsippet for delvis utslipp

Analyse av delvis utløsning (1)

Under virkningen av et elektrisk felt forekommer utløsning kun i noen regioner i et isolasjonssystem og penettrerer ikke mellom ledere med det påførte spenningen. Dette fenomenet kalles delvis utløsning. Hvis delvis utløsning forekommer nær en leder omgitt av gass, kan det også kalles korona.

Delvis utløsning kan oppstå ikke bare ved kanten av en leder, men også på overflaten eller inni en isolator. Utløsningen som skjer på overflaten, kalles overflate-delvis utløsning, og den som skjer inni, kalles intern delvis utløsning. Når utløsning forekommer i luftgappen inni isolatoren, vil bytte og akkumulering av ladninger i luftgappen nødvendigvis bli reflektert i ladningsendringer til elektrodene (eller lederne) på hver ende av isolatoren. Forholdet mellom de to kan analyseres ved hjelp av en ekvivalent sirkuit.

Nedenunder forklarer vi utviklingsprosessen for delvis utløsning ved å ta en kryssleddet polyetenkabel som eksempel. Når det er en liten luftgappe inni kabelisolatoren, er dens ekvivalente sirkuit som følger:

I figuren er Ca luftgappkapasitansen, Cb er solid dielektriske kapasitansen i serie med luftgappen, og Cc er kapasitansen til den resterende intakte delen av dielektrikken. Hvis luftgappen er veldig liten, så er Cb mye mindre enn Cc og Cb er mye mindre enn Ca. Når en AC-spennings med en øyeblikkelig verdi u blir påført mellom elektrodene, er spenningen ua over Ca .

Når ua øker med u til å nå utløsningsvoltage U2 for luftgappen, begynner luftgappen å utløse. Romladningene generert av utløsningen vil etablere et elektrisk felt, som fører til at spenningen over Ca faller brått til restspenningen U1. På dette punktet slukkes gnisten, og en delvis utløsningscyklus er fullført.

Under denne prosessen oppstår en tilsvarande pulsmessig delvis utløsningsstrøm. Utløsningsprosessen er ekstremt kort og kan betraktes som ferdigstilt øyeblikkelig. Hver gang luftgappen utløses, faller dens spenning øyeblikkelig med Δua = U2 - U1. Som den påførte spenningen fortsetter å stige, oplader Ca seg igjen til ua når U2 igjen, og luftgappen utløses for andre gang.

Øyeblikket delvis utløsning forekommer, genererer luftgappen spenning- og strømpulser, som deretter skaper bevegelige elektriske og magnetiske felt i linjen. Deteksjon av delvis utløsning kan utføres basert på disse feltene.

I faktisk deteksjon finnes det at størrelsen på hver utløsning (dvs. pulshøyden) ikke er lik, og utløsninger forekommer mest i fase med stigende stadium av absoluttverdien av den påførte spenningen. Bare når utløsningen er ekstremt intens, vil den utvide seg til faset med synkende stadium av absoluttverdien av spenningen. Dette skyldes at i praksis ofte flere luftbobler utløses samtidig; eller det er bare en stor luftboble, men hver utløsning dekker ikke hele arealet av boblen, bare et lokalt område.

Det er tydelig at ladingmengden av hver utløsning er ikke nødvendigvis den samme, og det kan til og med være motsetningsmessige utløsninger, som kanskje ikke neutraliserer de opprinnelige akkumulerte ladningene. I stedet akkumulerer både positive og negative ladninger nær boblevæggen, som fører til overflateutløsning langs boblevæggen. I tillegg er rommet nær boblevæggen begrenset. Under utløsning dannes en smal ledende kanal inne i boblen, som fører til lekkasje av noen romladninger generert av utløsningen.