Содержание статьи:
- Водный триинг
- Как происходит развитие в силовом кабеле с изоляцией сшитого полиэтилена">
- Возникновение дендрита
- Заключение
Обычно ЧР возникает в виде сильно неоднородного электрического поля, как в коронном разряде.
Происходит на:
● небольшом участке изоляции, где напряжённость электрического поля превышает прочность по пробою материала. То есть в местах, где изоляция имеет дефект и представляет собой слабое место.
● в пустотах в пределах твердой изоляции, по поверхности изолирующего материала, внутри газовых пузырьков в жидкой изоляции.
ЧР представляет собой – электрические микроразряды, которые появляются в результате синусоидального напряжения и выглядят как очень маленькие и короткие импульсы. Их продолжительность занимает время до спадания синусоиды. При переходе через ноль они пропадают, потом при отрицательной полуволне возникают снова.
ЧР сопровождается звуком, светом, нагревом с высокой температурой и химическими реакциями.
Рис.1. Как выглядит напряженность при дефектах в изоляции
Частичные разряды возникают в изоляции оборудования среднего и высокого классов напряжения. Считается, что измерение частичных разрядов можно проводить при рабочем напряжении на изоляционном промежутке от 3 кВ и выше.
Импульс ЧР приводит к химическому разложению изоляции, которое чревато ее полным разрушением.
Водный триинг
Рис. 2. Изображение водного триинга
Водный триинг это межмолекулярные пространства в полиэтилене размерами большие 10 энгстрем, а молекулы воды размером около 3 энгстрем. Число таких триингов, размеры которых – микроны, может достигать несколько тысяч на 1 м2.
При самом незначительном повреждении изоляции молекулы воды проникают в межмолекулярное пространство полиэтилена. Происходит это за счет разницы в диэлектрической проницаемости и большой напряженности электрического поля.
Подобная конструкция работает по принципу насоса. Вода втягивается внутрь изоляции кабеля. Изоляция остается неповрежденной, но насыщенной молекулами воды, которая находится между молекулами полиэтилена. На окончаниях триингов наблюдается высокая напряженность электрического поля.
Через какое-то время на одном из участков триинга начинает развиваться электрический разряд.
Вследствие чего возникает электрический дендрит, то есть разрушение изоляции, так называемый – прожиг.
Так как эффекта заплывания повреждения в результате, которого изоляция восстанавливается, в кабеле СПЭ нет, то происходит дожиг изоляции и возникает электрический пробой, повреждение.
Как происходит развитие ЧР в силовом кабеле с изоляцией из сшитого полиэтилена
Рис. 3. Рост и изменения частичного разряда
Как триинг возникает в сплошном сшитом полиэтилене.
Пробой изоляции возникает в результате дожигания дефекта, начальную стадию, которого называют дендритом.
Дендрит появляется в результате триинга, который развивается под действием электрического поля, постепенно пробивая всю изоляцию в кабеле.
Рис. 4. Срез изоляции силового кабеля с дендритом
В чистом полиэтилене, в котором нет повреждений и нет исходных дендритов, то нет и частичных разрядов. В чистой изоляции негде протекать процессу прожига. Наличие дендрита говорит о возможном пробое, время возникновения которого может произойти в период от нескольких секунд до полугода.
Возникновение дендрита
Появление дендрита происходит в результате инжектированного объемного заряда, который определяется локальным увеличением напряженности электрического поля, механическими повреждениями, заусенцами, водным триингом, либо накоплением такого заряда при приложении постоянного напряжения.
Рис. 5. Как растет частичный разряд
Заряд накапливается в зонных структурах диэлектрика, в которых много непостоянных и нестабильных ловушечных уровней, где застревают удерживаемые электроны. Ловушек много, и они могут накопить значительно большой заряд.
По поводу того откуда берется дендрит существует две версии.
Первая версия
Заряд приводит к молекулярным изменениям, накапливая их до определенного размера, после чего происходит микровзрыв – самостоятельная химическая реакция из-за чего взрывается молекула полиэтилена.
Вторая версия
Дендрит образуется в результате механизма химической неустойчивости. Возникает отрицательная дифференциальная проводимость, в ее результате весь заряд, за очень короткий промежуток времени, освобождается и происходит первичный разряд, образующийся в первичный канал.
Таким образом, испытания для сшитого полиэтилена заключаются в определении наличия в изоляции дендрита. Это видно на функции распределения ресурса кабеля. Пока дендритов нет функция гладкая и спокойная медленно падающая.
Рис. 6. Функция распределения ресурса кабеля при возникновении дендрита
Как только появился дендрит, ресурс резко падает и быстро расходуется. Возникает пробой кабеля.
Заключение
Таким образом, низкая эксплуатационная стоимость кабеля СПЭ в большей мере фактор, придуманный производителем. Однако длительная эксплуатация кабеля зависит от качественной прокладки, без механических повреждений.
А еще качество кабельной линии и безаварийность зависит от достаточной диагностики и достоверных результатов в процессе приемосдаточных испытаний.