Analys av principen för partiella utsläpp

Analys av principen för partiell utsläppning (1)

Under verkan av ett elektriskt fält uppstår utsläppning i vissa regioner inom ett isoleringssystem utan att tränga igenom mellan ledarna med tillämpad spänning. Detta fenomen kallas partiell utsläppning. Om partiell utsläppning uppstår nära en ledare omgiven av gas kan det också kallas korona.

Partiell utsläppning kan uppstå inte bara vid kanten av en ledare, utan också på ytan eller inuti en isolator. Utsläppningen som sker på ytan kallas ytpartiell utsläppning, och den som sker inuti kallas intern partiell utsläppning. När utsläppning sker i luftgapet inuti isolatorn kommer utbytet och ackumuleringen av laddningar i luftgapet nödvändigtvis att återspeglas i laddningsförändringarna hos elektroderna (eller ledares) i båda ändar av isolatorn. Förhållandet mellan de två kan analyseras genom en ekvivalent krets.

Följande exempel tar en krysskopplad polyetenkabel för att förklara utvecklingsprocessen för partiell utsläppning. När det finns ett litet luftgap inuti kabelförseglingsmediet är dess ekvivalentkrets följande:

I figuren är Ca luftgapets kapacitans, Cb den fasta dielektriska kapacitansen i serie med luftgapet, och Cc kapacitansen för den återstående intakta delen av dielektriken. Om luftgapet är mycket litet är Cb mycket mindre än Cc och Cb är mycket mindre än Ca. När en växelspänning med ett ögonblickligt värde u appliceras mellan elektroderna är spänningen ua över Ca .

När ua ökar med u och når utsläppningsspänningen U2 för luftgapet börjar luftgapet att släppa ut. De rymdladdningar som genereras av utsläppningen upprättar ett elektriskt fält, vilket gör att spänningen över Ca snabbt sjunker till restspänningen U1. Vid detta tillfälle slocknar gnistan, och en cykel av partiell utsläppning är slutförd.

Under denna process uppstår en motsvarande partiell utsläppningsströmpuls. Utsläppningsprocessen är extremt kort och kan anses vara fullbordad omedelbart. Varje gång luftgapet släpper ut, minskar dess spänning omedelbart med Δua = U2 - U1. Medan tillämpad spänning fortsätter att stiga, laddas Ca om tills ua når U2 igen, och luftgapet släpper ut för andra gången.

Det ögonblick partiell utsläppning inträffar, genererar luftgapet spänning och strömpulser, vilka i sin tur skapar rörliga elektriska och magnetiska fält i linjen. Partiell utsläppningsdetektering kan utföras baserat på dessa fält.

Vid faktisk detektering konstateras det att storleken på varje utsläppning (dvs. pulshöjden) inte är lika, och utsläppningar inträffar mestadels under fasen av stigande absolutbelopp av tillämpad spänning. Endast när utsläppningen är extremt intensiv kommer den att utsträcka sig till fasen av fallande absolutbelopp av spänningen. Detta beror på att i praktiska situationer ofta flera bubbler släpper ut samtidigt; eller det finns bara en stor bubbel, men varje utsläppning täcker inte hela bubblens area, endast en lokal region.

Det är uppenbart att laddningsmängden för varje utsläppning inte nödvändigtvis är densamma, och det kan till och med finnas omvända utsläppningar, som kanske inte neutraliserar de ursprungligen ackumulerade laddningarna. Istället ackumuleras både positiva och negativa laddningar nära bubbels vägg, vilket orsakar ytsläppning längs bubbels vägg. Dessutom är utrymmet nära bubbels vägg begränsat. Under utsläppning bildas en smal ledande kanal inuti bubbelen, vilket leder till läckage av vissa rymdladdningar som genererats av utsläppningen.