Частичные разряды в маслопогружных трансформаторах: природа и распространенные причины чрезмерно высоких уровней частичных разрядов.

01 Введение

Частичный разряд (ЧР) в погруженном в масло корпусе Силовые трансформаторы Это по-прежнему остается общепризнанной проблемой в трансформаторной промышленности. Многие производители понесли значительные убытки из-за отказов, связанных с частичными разрядами.

Превышение допустимых частичных отклонений может происходить во время заводских испытаний, сторонних проверок или на объектах заказчиков. Выявление источников частичных отклонений часто сродни «поиску иголки в стоге сена», что приводит к необходимости доработок, занимающих дни или даже месяцы, и вызывает существенные потери качества для производителей или конечных пользователей.

Поэтому научная диагностика и быстрое выявление причин чрезмерного развития перитонита имеют решающее значение.

02 Определение и природа

Хотя официального определения не существует, автор определяет болезнь Паркинсона следующим образом:
[Разряд, возникающий в локальных точках внутри трансформатора, который еще не вызвал немедленного пробоя изоляции или пробоя.]

Сценарии развития болезни Паркинсона сильно различаются, но имеют общую суть:
[Структурные, материальные или производственные дефекты в изоляционной системе вызывают локальное искажение электрического поля, превышающее диэлектрическую прочность в этой точке, что приводит к повторяющимся микроскопическим, непроникающим ионизационным пробоям.]

Вкратце, природа частичных разрядов заключается в локализованной концентрации электрического поля, превышающей напряженность поля, при которой возникает частичный разряд.

03 Основные причины

Исходя из механизмов возникновения частичных разрядов, любой фактор, вызывающий чрезмерные локализованные электрические поля, может спровоцировать превышение порога возникновения частичных разрядов.

3.1 Места расположения ПД
Болезнь Паркинсона может иметь следующие причины:

Втулки

 

Устройства переключения ответвлений OLTC/DETC

 

Потенциальные клиенты

 

Обмотки

 

Компоненты заземления

 

Поверхности изоляции/внутренние дефекты

 

Трансформаторное масло

Наиболее уязвимые места:Воздушные пустоты в твердой изоляции или газовые пузырьки в масле.
Причина:При воздействии напряжения напряженность электрического поля обратно пропорциональна диэлектрической постоянной (ε).

Бумажная изоляция ε ≈ 4,4

 

Объем воздушных пустот ε ≈ 2,0
→ Воздушные пустоты испытывают примерно в 2,2 раза более высокую напряженность поля.
При низкой прочности на пробой (AC ≈2 кВ/мм), пустоты/пузырьки становятся слабыми местами для инициирования ПД.

3.2 Типы болезни Паркинсона
Распространенные типы болезни Паркинсона в Трансформатор с масляным охлаждениемс:

Выброс газовых пузырьков

 

Выделение влаги(влажная изоляция)

 

Резкий разряд электрода(наконечники высоковольтных/заземляющих электродов)

 

Разряд плавающего потенциала

 

Разряд масляного зазора клиновидной формы

 

Выброс металлических/загрязняющих частиц

 

Дефекты адгезии(Избыток/некачественный клей в зажимных пластинах/торцевых кольцах)

Ключевой вывод:

Превышение допустимых значений ПД-критерия редко связано с особенностями конструкции (вероятность ≈0,5%).
Более 95% случаев вызваны дефектами материалов, технологических процессов или производства.

Обоснование:Когда перенапряжения (LI, LIC, SI, LTAC) преобразуются в эквивалентное выдерживаемое напряжение промышленной частоты за 1 минуту (Преобразование DILВсе они превышают испытательное напряжение частичного разряда (IVPD). Основная/продольная изоляция рассчитана на максимальный уровень перенапряжения.

Нет.	Тип ПД	Расположение	Механизм	Типичные случаи
1	Резкий электродный разряд	Зажимные детали, бак, подъемная втулка, клеммы для обжима проводов.	Малый радиус кривизны → высокая плотность заряда → экстремальная концентрация поля	Незащищенные болты вблизи высоковольтных электродов; острые края на магнитном экране.
2	Выброс газовых пузырьков/пустот	Пузырьки в масле / пустоты в твердой изоляции	Низкая диэлектрическая постоянная (ε≈1) → высокое напряжение поля + низкая прочность на пробой (2 кВ/мм)	Неполный вакуум; быстрое заполнение маслом; чрезмерная/слабая адгезия в торцевых кольцах/выравнивающих шариках.
3	Разряд, вызванный влагой	Обмотки, изоляция сердечника, выводы	Влага снижает диэлектрическую прочность на 60-70%.	Недостаточная сушка сердцевины; чрезмерное воздействие окружающего воздуха во время сборки.
4	Разряд плавающего потенциала	Прессованный картон, свинцовые опоры, магнитные шунты	Накопление заряда → внезапный разрядный импульс	Незаземлённое магнитное экранирование; плохо соединённые электростатические кольца.
5	Сброс загрязняющих веществ	Вода/волокна/частицы металла в масле	Искажение поля + вода увеличивают напряжение в поле в 2,9 раза	Недостаточная фильтрация масла; загрязнение сердцевины; проникновение влаги.

04 Outlook

Понимание распространенных типов болезни Паркинсона, механизмов ее развития, локализации и клинических случаев имеет важное значение для целенаправленного устранения неполадок.

В сочетании с принципами подключения трансформаторов, конструктивными особенностями, характеристиками формы волны частичных разрядов, локализацией полярности и диагностическими тестами эти знания позволяют быстро выявлять первопричины и минимизировать потери качества.