Delvis udladning i olie-isolerede transformere: Natur og almindelige årsager til for høje PD-niveauer

01 Introduktion

Delvis udladning (PD) i olie-isoleret Strømtransformatorer er fortsat en globalt anerkendt udfordring i transformerindustrien. Talrige producenter har lidt betydelige tab på grund af PD-relaterede fejl.

PD-overskridelser kan forekomme under fabrikstestning, tredjepartsinspektioner eller hos kunder. At lokalisere PD-kilder er ofte som at "finde en nål i en høstak", hvilket fører til omarbejdning, der varer dage eller endda måneder, hvilket forårsager betydelige kvalitetstab for producenter eller slutbrugere.

Derfor er det afgørende at diagnosticere og hurtigt identificere årsagerne til overdreven Parkinsons sygdom videnskabeligt.

02 Definition og natur

Selvom der ikke findes nogen officiel definition, definerer forfatteren PD som:
[Udladning, der forekommer på lokale steder i en transformer, og som endnu ikke har forårsaget øjeblikkelig isolationsnedbrydning eller overslag.]

PD-scenarier varierer meget, men deler en fælles essens:
[Strukturelle, materiale- eller fabrikationsfejl i isoleringssystemet forårsager lokaliseret elektrisk feltforvrængning, der overstiger den dielektriske styrke på det pågældende punkt, hvilket resulterer i gentagne, mikroskala, ikke-penetrerende ioniseringsnedbrud.]

Kort sagt ligger PD's natur i en lokaliseret elektrisk feltkoncentration, der overstiger PD's begyndelsesfeltstyrke.

03 Primære årsager

Baseret på PD-mekanismer kan enhver faktor, der forårsager for store lokaliserede elektriske felter, udløse PD-overskridelser.

3.1 PD-placeringer
PD kan stamme fra:

Bøsninger

 

OLTC/DETC trinkoblere

 

Leads

 

Viklinger

 

Jordforbindelseskomponenter

 

Isoleringsoverflader/indre defekter

 

Transformerolie

Mest sårbare websteder:Luftporer i fast isolering eller gasbobler i olie.
Årsag:Under spændingsbelastning er det elektriske feltintensitet omvendt proportional med den dielektriske konstant (ε).

Papirisolering ε ≈ 4,4

 

Luftporer ε ≈ 2,0
→ Luftporer oplever ≈2,2 gange højere feltstyrke.
Med lav nedbrydningsstyrke (AC ≈2kV/mm), bliver hulrum/bobler svage punkter for PD-initiering.

3.2 PD-typer
Almindelige PD-typer i Olie-nedsænket transformers:

Udledning af gasbobler

 

Fugtinduceret udledning(fugtisolering)

 

Skarp elektrodeudladning(højspændings-/jordelektrodespidser)

 

Flydende potentiel udladning

 

Kileformet oliespalteudløb

 

Udledning fra metal-/forurenende partikler

 

Klæbefejl(for meget/dårlig lim i klemplader/enderinge)

Vigtig indsigt:

PD-overskridelser er sjældent designrelaterede (≈0,5 % sandsynlighed).
95+ % stammer fra materiale-, proces- eller produktionsfejl.

Begrundelse:Når overspændinger (LI, LIC, SI, LTAC) konverteres til en tilsvarende 1-min netfrekvens-holdspænding (DIL-konvertering), overstiger alle PD-testspændingen (IVPD). Hoved-/langsgående isolering er designet til det højeste overspændingsscenarie.

Ingen.	PD-type	Beliggenhed	Mekanisme	Almindelige tilfælde
1	Skarp elektrodeudladning	Klemmedele, tank, stigende bøsning, ledningskrympeterminaler	Lille krumningsradius → høj ladningstæthed → ekstrem feltkoncentration	Uafskærmede bolte nær HV-elektroder; skarpe kanter på magnetisk afskærmning
2	Gasboble-/hulrumsudladning	Bobler i olie / hulrum i fast isolering	Lav dielektricitetskonstant (ε≈1) → høj feltspænding + lav gennemslagsstyrke (2kV/mm)	Ufuldstændig vakuum; hurtig oliepåfyldning; for meget/dårlig klæbemiddel i enderingene/udligningskuglerne
3	Fugtinduceret udledning	Viklinger, kerneisolering, ledninger	Fugt reducerer den dielektriske styrke med 60-70%	Utilstrækkelig kernetørring; overeksponering for omgivende luft under montering
4	Flydende potentiel udledning	Presseplade, ledningsstøtter, magnetiske shunts	Ladningsakkumulering → pludselig afladningspuls	Ujordet magnetisk afskærmning; dårligt forbundne elektrostatiske ringe
5	Udledning af forurenende stoffer	Vand/fibre/metalpartikler i olie	Feltforvrængning + vand øger feltspændingen med 2,9×	Utilstrækkelig oliefiltrering; forurenet kerne; fugtindtrængning

04 Udsigter

Det er afgørende at forstå almindelige PD-typer, mekanismer, placeringer og casestudier for målrettet fejlfinding.

Kombineret med transformerforbindelsesprincipper, strukturelt design, PD-bølgeformkarakteristika, polaritetslokalisering og diagnostiske tests muliggør denne viden hurtig identifikation af rodårsagerne og minimerer kvalitetstab.