Delno praznjenje v oljno potopljenih transformatorjih: narava in pogosti vzroki za prekomerne ravni delnega praznjenja

01 Uvod

Delni razelektritev (PD) v oljno potopljenih Močni transformatorji ostaja globalno prepoznan izziv v industriji transformatorjev. Številni proizvajalci so utrpeli znatne izgube zaradi okvar, povezanih s parcialnimi porami.

Do prekoračitev PD lahko pride med tovarniškim testiranjem, inšpekcijskimi pregledi tretjih oseb ali na lokacijah strank. Iskanje virov PD je pogosto kot "iskanje igle v senu", kar vodi do popravil, ki trajajo več dni ali celo mesecev, kar povzroča znatne izgube kakovosti za proizvajalce ali končne uporabnike.

Zato je znanstveno diagnosticiranje in hitro prepoznavanje vzrokov za prekomerno PD ključnega pomena.

02 Definicija in narava

Čeprav uradne definicije ne obstaja, avtor definira PD kot:
[Razelektritev, ki se pojavi na lokaliziranih mestih znotraj transformatorja in še ni povzročila takojšnje prebojne okvare izolacije ali preskoka.]

Scenariji PD se zelo razlikujejo, vendar imajo skupno bistvo:
[Strukturne, materialne ali proizvodne napake v izolacijskem sistemu povzročajo lokalizirano popačenje električnega polja, ki presega dielektrično trdnost na tej točki, kar povzroči ponavljajočo se, mikrorazsežno, neprodorno ionizacijsko prebojno reakcijo.]

Skratka, narava PD leži v lokalizirani koncentraciji električnega polja, ki presega jakost začetnega polja PD.

03 Primarni vzroki

Na podlagi mehanizmov PD lahko vsak dejavnik, ki povzroča prekomerna lokalizirana električna polja, sproži prekoračitve PD.

3.1 Lokacije PD
PD lahko izvira iz:

Puše

 

Preklopniki odtočnih naprav OLTC/DETC

 

Potencialne stranke

 

Navitja

 

Ozemljitvene komponente

 

Izolacijske površine/notranje napake

 

Transformatorsko olje

Najbolj ranljiva mesta:Zračne praznine v trdni izolaciji ali plinski mehurčki v olju.
Razlog:Pod napetostno obremenitvijo je jakost električnega polja obratno sorazmerna z dielektrično konstanto (ε).

Papirna izolacija ε ≈ 4,4

 

Zračne praznine ε ≈ 2,0
→ Zračne praznine imajo ≈2,2× večjo jakost polja.
Z nizko prebojno trdnostjo (Izmenični tok ≈2 kV/mm), praznine/mehurčki postanejo šibke točke za začetek PD.

3.2 Vrste PD
Pogoste vrste PD v Oljni transformators:

Izpust plinskih mehurčkov

 

Izpust zaradi vlage(izolacija proti vlagi)

 

Ostro praznjenje elektrode(konice visokonapetostnih/ozemljitvenih elektrod)

 

Plavajoči potencialni izpust

 

Izpust oljne reže v obliki klina

 

Izpust kovinskih/onesnaževalnih delcev

 

Lepilne napake(prekomerno/slabokakovostno lepilo v vpenjalnih ploščah/končnih obročih)

Ključni vpogled:

Preseganja PD so redko povezana z zasnovo (verjetnost ≈0,5 %).
Več kot 95 % jih izvira iz napak v materialu, postopku ali izdelavi.

Utemeljitev:Ko se prenapetosti (LI, LIC, SI, LTAC) pretvorijo v ekvivalentno 1-minutno vzdržno napetost omrežne frekvence (Pretvorba DIL), vsi presegajo preskusno napetost delnega preobremenitve (IVPD). Glavna/vzdolžna izolacija je zasnovana za scenarij najvišje prenapetosti.

Ne.	Vrsta PD	Lokacija	Mehanizem	Pogosti primeri
1	Ostro praznjenje elektrode	Vpenjalni deli, rezervoar, dvižna puša, stiskalni priključki	Majhen polmer ukrivljenosti → visoka gostota naboja → ekstremna koncentracija polja	Nezaščiteni vijaki v bližini visokonapetostnih elektrod; ostri robovi na magnetnem oklopu
2	Izpust plinskih mehurčkov/praznin	Mehurčki v olju / praznine v trdni izolaciji	Nizka dielektrična konstanta (ε≈1) → visoka poljska napetost + nizka prebojna trdnost (2 kV/mm)	Nepopoln vakuum; hitro polnjenje olja; prekomerno/slabo lepilo v končnih obročih/izenačevalnih kroglah
3	Izpraznitev zaradi vlage	Navitja, izolacija jeder, vodniki	Vlaga zmanjša dielektrično trdnost za 60-70%	Nezadostno sušenje jedra; prekomerna izpostavljenost okoliškemu zraku med montažo
4	Plavajoči potencialni izpust	Preširana plošča, nosilci svinca, magnetni shunt-i	Kopičenje naboja → nenaden impulz praznjenja	Neozemljena magnetna zaščita; slabo povezani elektrostatični obroči
5	Izpust onesnaževalcev	Voda/vlakna/kovinski delci v olju	Popačenje polja + voda povečata napetost polja 2,9×	Nezadostna filtracija olja; onesnaženo jedro; vdor vlage

04 Napoved

Razumevanje pogostih vrst, mehanizmov, lokacij in študij primerov PD je bistvenega pomena za ciljno usmerjeno odpravljanje težav.

V kombinaciji z načeli priključitve transformatorjev, strukturno zasnovo, značilnostmi valovnih oblik PD, lokalizacijo polarnosti in diagnostičnimi testi to znanje omogoča hitro prepoznavanje vzroka in zmanjšuje izgube kakovosti.