TECHNOLOGIE, PRODUKTY – INFORMACJE FIRMOWE
Teoria wysokoczułej diagnostyki układu izolacji wysokonapięciowej aparatury elektroenergetycznej z wykorzystaniem pomiarów wyładowań niezupełnych 1. Wprowadzenie do teorii wyładowań niezupełnych Wyładowanie niezupełne (WNZ) to lokalne przebicie elektryczne niewielkiej części systemu izolacji elektrycznej pod wpływem działania wysokiego napięcia. Wyładowanie niezupełne zdefiniowano w normie IEC 60270-2000 jako „lokalne wyładowanie elektryczne, które jedynie częściowo zwiera izolację pomiędzy przewodnikami, i które może (lub nie) występować bezpośrednio przy przewodniku” oraz może powodować nieodwracalne uszkodzenie systemów izolacji ciekłej lub stałej. Wyładowani niezupełne występuje w wyniku: yy Zwiększonego natężenia pola elektrycznego (nieodpowiedni projekt izolacji lub przeciążenie)
yy Miejscowego przegrzewania (tworzenie szczeliny i pęcherzyków) yy Uszkodzeń lub osłabienia materiału, z którego wykonano izolację yy Naprężenia mechanicznego (drgań) yy Drzewienia wodnego Analiza WNZ umożliwia wykrywanie uszkodzeń krytycznych oraz ocenę stanu systemów izolacji. W wielu przypadkach zjawisko WNZ stanowi pierwszy etap całkowitego przebicia izolacji w związku, z czym transformatory elektroenergetyczne, generatory, przekładniki, układy kabli i rozdzielnice są od wielu lat sprawdzane pod kątem występowania wyładowań niezupełnych. W zasadzie wyładowania niezupełne można podzielić na dwie kategorie, jedną z nich są wewnętrzne, a drugą zewnętrzne wyładowania niezupełne (Rys.2).
Wyładowania szczelinowe i drzewienie to najbardziej niebezpieczne rodzaje wyładowań niezupełnych dla systemu izolacji urządzeń. Na przykładzie (Rys.3) uproszczonego systemu izolacji stałej przedstawiono, w jaki sposób lokalne wyładowania elektryczne powstają w szczelinie (kondensator CF) po podłączeniu zacisku A do zasilania. „Zdrowe” dielektryki przedstawiono jako pojemność elektryczną w układzie równoległym Cp i pojemność elektryczną w układzie szeregowym Cs. Dielektryk kondensatora zawiera szczelinę gazową (Rys.3) i schemat obwodu zastępczego tego dielektryka. Kondensatory CS i CF tworzą dzielnik pojemnościowy. Stąd spadek napięcia U1 na kondensatorze CF jest mniejszy niż przyłożone napięcie Ut. Jeżeli natężenie pola elektrycznego w szczelinie izola-
Rys. 1 Powiększanie się szczeliny z upływem czasu aż do wystąpienia przebicia w systemie izolacji kabla Wewnętrzne WNZ
Wyładowania szczelinowe
Drzewienie elektryczne
Zewnętrzne WNZ
Wyładowanie koronowe
Rys. 2 Przykłady źródeł wyładowań niezupełnych
36
URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 5/2020
