Yüksek Gerilim Hücresinde Kısmi Deşarjın Nedenleri

Kısmi deşarj, yüksek gerilim şalt sisteminde izolasyon bozulmasının en önemli erken uyarı işaretlerinden biridir. Kısmi bir deşarj, iletkenler arasındaki izolasyonu tamamen köprülemese de, tekrarlanan deşarj aktivitesi, izolasyon sistemine kademeli olarak zarar verebilir ve izolasyon arızası, flashover ve beklenmedik ekipman kapanması riskini artırabilir.

Kısmi deşarjın nedenlerini anlamak, elektrik mühendislerinin kusurları erken bir aşamada tespit etmesine ve şalt cihazının hizmet ömrü boyunca güvenilirliğini artırmasına yardımcı olur.

Kısmi Deşarj Nedir?

Kısmi deşarj, yalıtım sisteminin yalnızca bir kısmında meydana gelen lokalize bir elektrik deşarjıdır. Gazla dolu bir boşluk içinde, bir yalıtım yüzeyi boyunca, keskin bir iletken kenarı çevresinde veya katı veya kompozit bir dielektrikteki bir kusurun yakınında gelişebilir.

Bu fenomen genellikle yerel bir elektrik stresi konsantrasyonuyla ilişkilidir. Yerel elektrik alanı zayıf bir alanın dayanım gücünü aştığında kısa süreli bir deşarj meydana gelir. Deşarj kısa ve küçük olabilir, ancak tekrarlanan faaliyetler çevredeki yalıtımı giderek zayıflatabilir.

IEC 60270, AC veya DC voltajıyla test edilen elektrikli aparatlarda, bileşenlerde ve sistemlerde kısmi deşarjı ölçmek için şarja dayalı yöntemleri tanımlar. Standart ayrıca ölçüm devrelerini, kalibrasyonu, dijital ölçümü ve kısmi deşarj sinyallerinin harici parazitlerden ayrılmasını da ele alır.IEC 60270:2025

Kısmi Deşarj İzolasyona Nasıl Zarar Verir?

1. Yüklü Parçacıkların Neden Olduğu Kimyasal Hasar

Kısmi deşarj sırasında elektronlar ve iyonlar yalıtımın zayıf bölgesinden geçer. Bu yüksek enerjili yüklü parçacıklar yalıtım molekülleriyle çarpışır ve kimyasal bağları kırabilir.

Tekrarlanan bombardıman aşağıdakilere neden olabilir:

1、Polimer zincirlerinin ayrışması

2、Yüzey erozyonu

3、İletken karbonize yolların oluşumu

4、Epoksi reçinenin ve diğer yalıtım malzemelerinin kimyasal bozunması

5、Dielektrik dayanımında kademeli bir azalma

Katı yalıtımda bu işlem, bir iç boşluğu genişletebilir veya bir ağaçlandırma kanalı oluşturabilir. Kusur yeterince büyüdüğünde yalıtım artık normal çalışma voltajına veya geçici aşırı voltaja dayanamayabilir.

2. Termal ve Oksidatif Hasar

Kısmi deşarj aynı zamanda lokal ısı da üretir. Tek bir deşarjın ortalama enerjisi düşük olsa da, aynı alanda yoğunlaşan tekrarlanan darbeler çevredeki yalıtımın sıcaklığını yükseltebilir.

Ortaya çıkan termal stres şunlara yol açabilir:

1、Yerel aşırı ısınma

2, Oksidatif çatlama

3、Polimer malzemelerin erimesi veya karbonlaşması

4、Mekanik mukavemet kaybı

5、İç çatlakların ve boşlukların genişlemesi

Termal hasar ve kimyasal hasar sıklıkla birbirini güçlendirir. Yalıtım yüzeyi pürüzlü veya iletken hale geldikçe, yerel elektrik alanı daha az tekdüze hale gelir ve bu da daha fazla deşarj aktivitesini hızlandırabilir.

Yüksek Gerilim Hücresi ve Yalıtım Sistemi

Yüksek gerilim şalt sistemi, iletkenleri, anahtarlama cihazlarını, baraları, yalıtım bileşenlerini, topraklama muhafazalarını ve kontrol sistemlerini birleştiren karmaşık bir düzenektir.

Tasarıma bağlı olarak tipik malzemeler şunları içerebilir:

1、Epoksi reçine

2、Silikon veya diğer mühendislik plastikleri

3、Hava veya izolasyon gazı

4、Gaz yalıtımlı ekipmanlarda kükürt hekzaflorür

5、Seramik veya kompozit izolasyon

6、Bakır, alüminyum ve diğer iletken malzemeler

Farklı malzeme ve geometrilerin kombinasyonu, kısmi deşarjın meydana gelebileceği birden fazla konum oluşturur. Üretim kalitesi, montaj doğruluğu, çalışma voltajı, sıcaklık, nem, kirlilik ve yalıtımın eskimesi PD davranışını etkileyebilir.

Şalt uygulamaları için ilgili gereksinimler ekipman tasarımına ve gerilim sınıfına bağlıdır. IEC 62271 serisi, katı izolasyon ve izolasyon gazları kullanan ekipmanlar da dahil olmak üzere, yüksek gerilim anahtarlama ve kontrol cihazlarını kapsar.IEC 62271 Serisi

Yüksek Gerilim Hücresinde Kısmi Deşarjın Ana Nedenleri

1. Yalıtım İmalat Sürecindeki Kusurlar

Üretim hataları, katı yalıtımlı şalt sistemlerinde kısmi deşarjın en yaygın kaynakları arasındadır.

İç Boşluklar ve Hava Kabarcıkları

Epoksi döküm, kalıplama veya kapsülleme sırasında yalıtımın içinde hava kabarcıkları kalabilir. Bu boşluklar çevredeki katı yalıtımdan daha düşük bir dielektrik dayanıma sahiptir.

Gerilim uygulandığında boşluğun içindeki elektrik alanı, katı malzemedeki ortalama alandan daha yüksek olur. Bu, boşluğun içindeki gazın dielektrik sabiti ile çevredeki yalıtımın dielektrik sabiti arasındaki farkla ilgilidir.

Sonuç olarak boşluktaki gaz ana izolasyondan önce parçalanabilir. Her deşarj boşluğu genişletebilir, yüzeyine zarar verebilir ve sonuçta genel yalıtım gücünü azaltabilir.

Yabancı Parçacıklar ve Malzeme Kirliliği

Üretim sırasında ortaya çıkan metal parçacıkları, toz, nem ve diğer yabancı maddeler yerel zayıf noktalar oluşturabilir. İletken kirlenme elektrik alanını bozabilir veya yalıtımın farklı bölgeleri arasında bir deşarj yolu oluşturabilir.

Tipik nedenler şunları içerir:

1、Kötü kontrol edilen döküm koşulları

2、Montajdan önce yetersiz temizlik

3、Yalıtım bileşenlerinin yanlış depolanması

4、Epoksi reçinenin yetersiz kürlenmesi

5、Taşıma veya kurulum sırasında kirlenme

Tek bir dahili kusur anında arızaya neden olmayabilir, ancak ekipman eskidikçe veya artan elektriksel stres altında çalıştıkça daha aktif hale gelebilir.

2. Düzensiz Elektrik Alan Dağılımı

Güvenilir yalıtım performansı için düzgün bir elektrik alanı gereklidir. Herhangi bir keskin nokta, düzensiz yüzey veya yüzen iletken nesne, yerel elektrik alanını artırabilir ve kısmi deşarjı başlatabilir.

İletkenlerdeki Çapaklar ve Keskin Kenarlar

Bara çapakları, keskin köşeler, tamamlanmamış iletken kenarları ve kötü şekillendirilmiş elektrotlar, güçlü bir elektrik alanı konsantrasyonu üretebilir.

Bu etki özellikle aşağıdaki durumlarda belirgindir:

1、Bara bağlantıları

2、Kablo terminalleri

3、Kişileri taşıma

4、Cıvatalı bağlantılar

5、Koruyucu bileşenler

6、kalıplanmış yalıtımın içindeki iletken ekler

Ortalama çalışma voltajı ekipman derecelendirmesi dahilinde olsa bile keskin bir kenarın yakınındaki yerel alan, deşarj başlangıç ​​seviyesini aşabilir.

Gevşek veya Yüzen Metal Parçacıklar

Şalt mahfazası içindeki metal parçacıklar elektrikle yüklenebilir veya elektrik alanının etkisi altında hareket edebilir. Konumları ve potansiyelleri çalışma sırasında değişerek dengesiz saha koşulları yaratabilir.

Bu tür parçacıklar aşağıdakilere neden olabilir:

1、Yerel alan geliştirme

2、Yüzey deşarjı

3, aralıklı deşarj darbeleri

4、Yakındaki izolasyonun takibi

5、Kararsız PD modelleri

Bu, şalt donanımının üretimi ve bakımı sırasında temizliğin ve sıkı montaj prosedürlerinin önemli olmasının bir nedenidir.

Kirlenmiş veya Pürüzlü Yalıtım Yüzeyleri

Toz, nem, yağ ve diğer kirlilikler yalıtım yüzeyindeki etkili sızıntı mesafesini azaltabilir. Pürüzlü veya hasarlı bir yüzey aynı zamanda yüzey deşarjının başlayabileceği küçük alan konsantrasyonları da oluşturur.

Aşağıdakilere maruz kalan ekipmanlarda yüzey kirliliği özellikle önemlidir:

1、Yüksek nem

2、İletken toz

3、Tuz spreyi

4、Endüstriyel kirlilik

5、Yoğunlaşma

6、Kötü havalandırma

Yalıtım yüzeyinde halihazırda iz, çatlak veya erozyon oluşmuşsa, temizlik tek başına sorunu kalıcı olarak çözemeyebilir.

Topraklanmış Muhafazadaki Kusurlar

Metal mahfaza normalde koruma ve kontrollü bir referans potansiyeli sağlar. Ancak kaba kaynaklar, gözenekler, cüruf kalıntıları ve diğer üretim kusurları, topraklanmış mahfazanın yakınında düzensiz elektrik alanı koşulları yaratabilir.

Bu kusurlar yakındaki yalıtım veya iletken parçalarla etkileşime girebilir ve deşarj riskini artırabilir. Bu nedenle kaynak kalitesi, mahfaza geometrisi, topraklama sürekliliği ve iç açıklıklar imalat ve inceleme sırasında kontrol edilmelidir.

3. Düzgün Olmayan Dielektrik Ortam

Modern şalt cihazları sıklıkla birkaç malzemenin birlikte çalıştığı kompozit yalıtım sistemlerini kullanır. Örneğin epoksi reçine mühendislik plastikleri, yalıtım gazı, iletken parçalar ve hava boşluklarıyla birleştirilebilir.

Her malzemenin farklı elektriksel ve termal özellikleri vardır. Arayüzler kötü tasarlanmış veya üretilmişse dielektrik alan eşit şekilde dağılmayabilir.

Potansiyel sorunlar şunları içerir:

1、Farklı yalıtım malzemeleri arasında zayıf bağlantı

2、Eşit olmayan dielektrik sabitleri

3、Malzeme arayüzlerindeki boşluklar

4、İç delaminasyon

5、Katmanlar arasında sıkışmış nem

6、Gömülü iletkenlerin etrafındaki boşluklar

İç kabarcıklar ve yabancı maddeler dielektrik ortamın tekdüzeliğini daha da artırabilir. Çalışma voltajı altında bu bölgeler çevredeki izolasyona göre daha fazla elektriksel strese maruz kalabilir ve kısmi deşarjın başlangıç ​​noktası haline gelebilir.

Kısmi Deşarjı Etkileyen Diğer Faktörler

Kısmi deşarj sadece imalat hatalarından kaynaklanmaz. Çeşitli çalışma ve çevre koşulları deşarj aktivitesini arttırabilir.

Çalışma Gerilimi

Uygulanan gerilim arttıkça zayıf bölgelerdeki elektrik alanı da artar. Normal voltajda etkin olmayan bir arıza, aşırı voltaj olayı, dayanım testi veya sistem voltajında ​​geçici bir artış sırasında ölçülebilir bir deşarj oluşturabilir.

Sıcaklık

Sıcaklık yalıtım özelliklerini, gaz basıncını, malzeme genleşmesini ve arayüzlerin durumunu etkiler. Termal genleşme mevcut boşlukları genişletebilir veya bağlı yalıtım bileşenleri üzerinde ilave baskı oluşturabilir.

Nem ve Yoğuşma

Nem, yüzey yalıtım direncini azaltabilir ve yüzey deşarjını artırabilir. Yoğuşma özellikle sıcak, nemli hava daha soğuk bir şalt bölmesine girdiğinde tehlikelidir.

Yalıtım Yaşlandırması

Uzun süreli elektriksel, termal ve mekanik stres yalıtımın eskimesine neden olabilir. Yaşlanma çatlaklara, renk bozulmasına, erozyona, katmanlara ayrılmaya ve artan nem emilimine neden olabilir ve bunların tümü kısmi boşalma olasılığını artırabilir.

Mekanik Stres ve Titreşim

Gevşek bağlantılar, titreşim ve tekrarlanan termal genleşme, yalıtım bileşenleri arasında küçük boşluklar oluşturabilir. Bu boşluklar, özellikle baraların, kablo uçlarının ve gömülü iletkenlerin yakınında deşarj yerleri haline gelebilir.

Şalt Tesisatında Kısmi Deşarjın Tespiti

PD testi, ciddi bir izolasyon arızasına dönüşmeden önce deşarj aktivitesini tanımlamak için kullanılır. Ekipmana ve test amacına bağlı olarak mühendisler görünür şarjı, deşarj büyüklüğünü, faz çözümlemeli modelleri, darbe tekrarını ve zaman içindeki değişiklikleri değerlendirebilir.

Güvenilir bir test şunları içermelidir:

1、Uygun bir ölçüm cihazı ve sensör düzenlemesi

2、Ölçüm sisteminin uygun kalibrasyonu

3、Harici parazitin etkili kontrolü

4、Doğru topraklama ve ekranlama

5、Kararlı test voltajı ve çevre koşulları

6、Teknik limitler ve önceki test kayıtları ile karşılaştırma

Weshine Electric, kendini yüksek gerilim test ve ölçüm ekipmanlarının araştırma, geliştirme ve üretimine adamış profesyonel bir üreticidir. Standartlaştırılmış üretim atölyeleri ve bağımsız kalibrasyon laboratuvarlarıyla donatılmış fabrika, her cihazın küresel enerji endüstrisi uygulamaları için istikrarlı, tekrarlanabilir ve parazitlere dayanıklı test performansı sunmasını sağlamak için IEC standartlarını ve ISO kalite yönetim sistemlerini sıkı bir şekilde takip ediyor.

GDJF-2007 Dijital Kısmi Deşarj Test Cihazı Weshine Electric tarafından bağımsız olarak geliştirilmiş ve fabrikada kalibre edilmiştir. Yüksek gerilim ekipmanlarında dijital kısmi deşarj ölçümü ve analizi için kullanılabilir.  Pratik uygulamalarda cihaz, PD büyüklüğünün, deşarj düzenlerinin ve yalıtım durumunun değerlendirilmesini destekleyebilir. Kesin test konfigürasyonu ve kabul kriterleri, şalt tasarımına, geçerli standartlara ve üreticinin teknik belgelerine göre seçilmelidir.

Sıkça Sorulan Sorular

Şalt tesislerinde kısmi deşarjın en yaygın nedeni nedir?

Yaygın nedenler arasında iç boşluklar, hava kabarcıkları, yabancı maddeler, keskin iletken kenarları, yüzey kirliliği, zayıf yalıtım arayüzleri ve eşit olmayan elektrik alanı dağılımı yer alır.

Kısmi deşarj doğrudan görülebilir mi?

Genellikle normal çalışma sırasında kısmi deşarj görülmez. Genellikle elektriksel, ultrasonik veya diğer özel ölçüm yöntemleriyle tespit edilir.

Kısmi deşarj her zaman ekipmanın anında arızalanması anlamına mı gelir?

Hayır. Kısmi akıntı yavaş yavaş gelişebilir. Ancak kalıcı veya artan PD aktivitesi izolasyonun bozulduğunu gösterir ve profesyonel değerlendirme gerektirir.

Keskin bara kenarları nasıl kısmi deşarja neden olur?

Keskin kenarlar elektrik alanını yoğunlaştırır. Yerel alan, ortalama alandan çok daha güçlü hale gelebilir ve deşarjın kenardan başlamasına izin verebilir.

Şalt tesislerinde kısmi deşarj nasıl azaltılabilir?

Etkili önlemler arasında yalıtım üretiminin iyileştirilmesi, çapakların giderilmesi, temizliğin kontrol edilmesi, nemin önlenmesi, elektrik alanı derecelendirmesinin optimize edilmesi, muhafaza topraklamasının iyileştirilmesi ve düzenli PD testinin yapılması yer almaktadır.

Çözüm

Yüksek gerilim şalt sisteminde kısmi deşarj genellikle yalıtım kusurlarının, elektrik alan konsantrasyonunun, düzgün olmayan dielektrik malzemelerin, çevre koşullarının ve uzun süreli yaşlanmanın bir kombinasyonunun sonucudur.

İç boşluklar, kirlilikler, keskin bara kenarları, yüzen metal parçacıkları, kirlenmiş yüzeyler ve zayıf yalıtım arayüzlerinin tümü yerel elektrik gerilimi yaratabilir. Deşarj başladıktan sonra kimyasal erozyon ve termal hasar, yalıtımı giderek zayıflatabilir.

Düzenli kısmi deşarj testi, yalıtım durumu hakkında değerli bilgiler sağlar ve bakım ekiplerinin, büyük bir arıza meydana gelmeden önce gelişen sorunları belirlemesine yardımcı olur. Doğru tanı için testlerin kalifiye profesyoneller tarafından uygun şekilde kalibre edilmiş ekipman ve geçerli standartlara uygun prosedürler kullanılarak yapılması gerekir.

Şirket içi Ar-Ge, standart fabrika üretimi ve sıkı kalite kalibrasyonu ile desteklenen Weshine Electric, dünya çapında trafo merkezi bakımı, enerji şebekesi denetimi ve endüstriyel güç sistemi teşhisi için güvenilir yüksek voltaj test cihazları ve profesyonel teknik çözümler sunmaya devam ediyor. Teknik veri sayfaları, özelleştirilmiş test çözümleri ve fabrika toptan satış desteği için ekibimizle iletişime geçmekten çekinmeyin.