Kısmi Deşarj Prensibinin Analizi

Kısmi Deşarj Prensibinin Analizi (1)

Elektrik alan etkisi altında, yalıtım sisteminde, deşarj sadece bazı bölgelerde gerçekleşir ve uygulanan gerilimle ilgili ileçler arasında geçmez. Bu fenomen kısmi deşarj olarak adlandırılır. Kısmi deşarj, gazla çevrili bir ileç yakınında gerçekleştiğinde, korona olarak da adlandırılabilir.

Kısmi deşarj, sadece bir ileç kenarında değil, aynı zamanda bir yalıtıcı yüzeyinde veya içinde de meydana gelebilir. Yüzeyde gerçekleşen deşarja yüzey kısmi deşarj, içinde gerçekleşen deşarja ise iç kısmi deşarj denir. İçi boşlukta deşarj olduğunda, bu boşluktaki yük değişiklikleri ve akümülasyonları, yalıtıcının her iki ucundaki elektrotlarda (veya ileçlerde) kaçınılmaz olarak yansıtılmaktadır. İki arasındaki ilişki, eşdeğer devre aracılığıyla analiz edilebilir.

Aşağıda, kısmi deşarjın gelişim sürecini açıklamak için kombine polietilen kablosu örneği verilmiştir. Kablo yalıtım ortamında küçük bir hava boşluğu varsa, eşdeğer devresi aşağıdaki gibidir:

Şekilde, Ca hava boşluğu kapasitesidir, Cb hava boşluğuyla seri bağlı katı dielektrik kapasitesidir ve Cc dielektrik tam olan kalan kısmın kapasitesidir. Eğer hava boşluğu çok küçükse, Cb, Cc'den ve Ca'dan çok daha küçüktür. Elektrotlar arasında anlık değeri u olan bir AC gerilimi uygulandığında, Ca'nın üzerinden geçen gerilim ua'dır.

Ua, u ile artarak hava boşluğunun deşarj gerilimi U2'ye ulaştığında, hava boşluğu deşarj başlar. Deşarj tarafından oluşturulan uzay yükleri, bir elektrik alanı oluşturur, bu da Ca'nın üzerinden geçen gerilimin keskin bir şekilde kalıntı gerilimi U1'e düşmesine neden olur. Bu noktada, kıvılcım söner ve bir kısmi deşarj döngüsü tamamlanır.

Bu süreçte, karşılık gelen bir kısmi deşarj akım darbesi oluşur. Deşarj süreci son derece kısa sürede gerçekleşir ve anlık olarak tamamlanmış sayılabilir. Her seferinde hava boşluğu deşarj olduğunda, gerilimi anında Δua = U2 - U1 kadar düşer. Uygulanan gerilim artmaya devam ederken, Ca yeniden şarjlanır ve ua tekrar U2'ye ulaşır, hava boşluğu ikinci kez deşarj eder.

Kısmi deşarj gerçekleştiği anda, hava boşluğu gerilim ve akım darbeleri oluşturur, bu da hat üzerinde hareket eden elektrik ve manyetik alanlar oluşturur. Kısmi deşarj tespiti, bu alanlar temel alınarak gerçekleştirilebilir.

Gerçek tespitlerde, her deşarjın büyüklüğü (yani darbe yüksekliği) eşit değildir ve deşarjların çoğunluğu, uygulanan gerilim amplitudunun mutlak değerinin yükseliş aşamasında gerçekleşir. Sadece deşarj çok yoğun olduğunda, gerilim amplitudunun mutlak değerinin düşüş aşamasına kadar genişler. Bu, pratik durumlarda genellikle birden fazla hava kabarcığı aynı anda deşarj etmesi; ya da tek büyük bir hava kabarcığı olması, ancak her deşarjın tüm kabarcık alanını kapsaması yerine sadece lokal bir bölgeyi kapsaması nedeniyledir.

Açıkça görülüyor ki, her deşarjın yük miktarı mutlak değerde eşit değildir ve bazen ters deşarjlar da olabilir, bu da orijinal olarak biriken yükleri neutralize etmez. Bunun yerine, pozitif ve negatif yükler kabarcık duvarına yakın birikir, kabarcık duvarı boyunca yüzey deşarjına neden olur. Ayrıca, kabarcık duvarı yakınındaki alan sınırlıdır. Deşarj sırasında, kabarcığın içinde dar bir iletken kanal oluşur, bu da deşarj tarafından oluşturulan bazı uzay yüklerinin sızmasına neden olur.