Osittainen purkaus öljypohjaisissa muuntajissa: Liiallisen PD-tason luonne ja yleiset syyt

01 Johdanto

Osittainen purkaus (PD) öljyyn upotettuissa Tehomuuntajat on edelleen maailmanlaajuisesti tunnustettu haaste muuntajateollisuudessa. Lukuisat valmistajat ovat kärsineet merkittäviä tappioita PD-vikojen vuoksi.

PD-arvojen ylityksiä voi esiintyä tehdastestauksen, kolmannen osapuolen tarkastusten tai asiakkaiden tiloissa. PD-lähteiden paikantaminen on usein kuin "neulan etsimistä heinäsuovasta", mikä johtaa päiviä tai jopa kuukausia kestävään uudelleentyöstöön ja aiheuttaa merkittäviä laatutappioita valmistajille tai loppukäyttäjille.

Siksi liiallisen Parkinsonin taudin tieteellinen diagnosointi ja syiden nopea tunnistaminen on kriittisen tärkeää.

02 Määritelmä ja luonne

Vaikka virallista määritelmää ei ole, kirjoittaja määrittelee PD:n seuraavasti:
[Muuntajan sisällä paikallisesti esiintyvä purkaus, joka ei ole vielä aiheuttanut välitöntä eristeen rikkoutumista tai ylilyöntiä.]

PD-skenaariot vaihtelevat suuresti, mutta niillä on yhteinen ydin:
[Eristysjärjestelmän rakenteelliset, materiaali- tai valmistusvirheet aiheuttavat paikallisen sähkökentän vääristymän, joka ylittää kyseisessä kohdassa olevan dielektrisen lujuuden, mikä johtaa toistuvaan, mikroskooppiseen, läpäisemättömään ionisaatiovaurioon.]

Lyhyesti sanottuna PD:n luonne on paikallinen sähkökentän keskittyminen, joka ylittää PD:n alkukentän voimakkuuden.

03 Ensisijaiset syyt

PD-mekanismien perusteella mikä tahansa tekijä, joka aiheuttaa liiallisia paikallisia sähkökenttiä, voi laukaista PD-ylitysten syntymisen.

3.1 PD-sijainnit
PD voi olla peräisin seuraavista:

Holkit

 

OLTC/DETC-käämikytkimet

 

Liidit

 

Käämitykset

 

Maadoituskomponentit

 

Eristyspinnat/sisäiset viat

 

Muuntajaöljy

Haavoittuvimmat sivustot:Ilmarakoja kiinteässä eristeessä tai kaasukuplia öljyssä.
Syy:Jänniterasituksen alaisena sähkökentän voimakkuus on kääntäen verrannollinen dielektriseen vakioon (ε).

Paperin eristys ε ≈ 4,4

 

Ilmaraot ε ≈ 2,0
→ Ilmatyhjiöissä kentänvoimakkuus on ≈2,2 × suurempi.
Alhaisella murtolujuudella (Vaihtovirta ≈2 kV/mm²), tyhjistä/kuploista tulee heikkoja kohtia PD:n aloitukselle.

3.2 PD-tyypit
Yleisiä PD-tyyppejä Öljyyn upotettu muuntajas:

Kaasukuplan purkaus

 

Kosteuden aiheuttama purkaus(kostea eristys)

 

Terävä elektrodin purkaus(korkeajännite-/maadoituselektrodin kärjet)

 

Kelluva potentiaalinen purkaus

 

Kiilamainen öljyraon poisto

 

Metalli-/epäpuhtaushiukkasten päästöt

 

Liimavirheet(liikaa/huonolaatuista liimaa kiinnityslevyissä/päätyrenkaissa)

Keskeinen näkemys:

PD-ylitykset liittyvät harvoin suunnitteluun (todennäköisyys ≈0,5 %).
Yli 95 % johtuu materiaali-, prosessi- tai valmistusvirheistä.

Perustelu:Kun ylijännitteet (LI, LIC, SI, LTAC) muunnetaan vastaavaksi 1 minuutin tehotaajuuskestojännitteeksi (DIL-muunnos), kaikki ylittävät PD-testijännitteen (IVPD). Pää-/pitkittäiseristys on suunniteltu suurinta ylijänniteskenaariota varten.

Ei.	PD-tyyppi	Sijainti	Mekanismi	Yleisiä tapauksia
1	Terävä elektrodin purkaus	Puristusosat, säiliö, nouseva holkki, lyijypuristusliittimet	Pieni kaarevuussäde → suuri varaustiheys → äärimmäinen kenttäkonsentraatio	Suojaamattomat pultit lähellä HV-elektrodeja; terävät reunat magneettisessa suojauksessa
2	Kaasukupla/tyhjiöpurkaus	Kuplia öljyssä / tyhjiä kohtia kiinteässä eristeessä	Alhainen dielektrisyysvakio (ε≈1) → suuri kenttäjännitys + alhainen läpilyöntilujuus (2kV/mm)	Epätäydellinen tyhjiö; nopea öljyntäyttö; liiallinen/huono liima päätyrenkaissa/tasauspalloissa
3	Kosteuden aiheuttama purkaus	Käämit, ydineristys, johtimet	Kosteus heikentää dielektristä lujuutta 60–70 %	Riittämätön ydinkuivaus; liiallinen altistuminen ympäröivälle ilmalle kokoonpanon aikana
4	Kelluva potentiaalipurkaus	Pahvilevy, lyijytuet, magneettiset shuntit	Varauksen kertyminen → äkillinen purkauspulssi	Maadoittamaton magneettinen suojaus; huonosti kytketyt sähköstaattiset renkaat
5	Saasteiden päästö	Vesi/kuidut/metallihiukkaset öljyssä	Kentän vääristymä + vesi lisäävät kenttäjännitystä 2,9×	Riittämätön öljynsuodatus; likaantunut ydin; kosteuden pääsy

04 Näkymät

Yleisten PD-tyyppien, mekanismien, sijaintien ja tapaustutkimusten ymmärtäminen on olennaista kohdennetussa vianmäärityksessä.

Yhdessä muuntajien liitäntäperiaatteiden, rakennesuunnittelun, PD-aaltomuotojen ominaisuuksien, napaisuuden paikannuksen ja diagnostisten testien kanssa tämä tietämys mahdollistaa nopean perimmäisen syyn tunnistamisen ja minimoi laatuhäviöitä.