Частичные разряды в изоляции и методы их обнаружения

Газовые включения в твёрдую изоляцию являются одним из наиболее распространённых типов сосредоточенных дефектов.

Так как диэлектрическая относительная проницаемость воздуха в несколько раз меньше диэлектрической проницаемости твёрдого диэлектрика, напряжённость эл. поля в газовом включении может значительно превышать среднюю напряжённость эл. поля в изоляции.

В газовом включении возникает ионизационные процессы даже при номинальном рабочем напряжении, совокупность которых называется частичными разрядами, так как они охватывают только небольшую часть всего расстояния между электродами.

Возникновение частичных разрядов в большинстве типов изоляции является совершенно недопустимым, так как приводит к интенсивному разложению диэлектрика и распространению дефекта.

Рассмотрим основные свойства частичных разрядов в газовых включениях. В простейшем случае изоляцию с одним воздушным включением можно представить в виде схемы замещения:

Конденсатор представляет собой ёмкость воздушного включения, шунтируемую частичным разрядом.

- ёмкость диэлектрика, находящегося с пределах силовых линий эл. поля.

- ёмкость остальной части диэлектрика

Z – сопротивление внешней цепи

Если напряжение на воздушном включении превышает разрядное:

возникает ионизация, которая в большинстве случаев имеет форму искрового разряда, после чего напряжение на падает практически до 0.

В результате этого напряжение на объекте уменьшается на величину

,

но в дальнейшем оно быстро восстанавливается за счёт зарядки ёмкости объекта через сопротивление внешней цепи Z. В момент частичного разряда через включения проходит кратковременный всплеск тока , который сопровождается импульсом тока во внешней цепи. Связанном с зарядкой ёмкости объекта после падения напряжения на величину .

Возникающие при частичном разряде ионы разных знаков двигаются под действием эл. поля в противоположных направлениях к границам газового включения, так как по крайней мере одна из этих границ не имеет контакта с электродами. Ионы остаются абсорбированными на стенках. Ионы, оставшиеся на стенках, понижают напряжённость эл. поля во включении и препятствуют дальнейшему развитию ионизации. Поэтому ток частичного разряда имеет форму кратковременного импульса длительностью порядка

сек.

Если первый разряд во включении произошёл задолго до максимума перемены напряжения, то после повышения напряжения до может произойти повторный разряд, сопровождающийся вторым импульсом тока. В следующий полупериод промышленной частоты ионы, оставшиеся после предыдущего полупериода, наоборот способствуют разряда при более низком напряжении.

Так как в ионизации часто возникает несколько обособленных газовых включений, и разряды в этих включениях происходят не синхронно, то в течение полупериода промышленной частоты имеет место несколько импульсов тока. Серия таких импульсов обладает спектром частот, лежащих в пределах от сотен Гц до десятков МГц.