Olajba merülő transzformátorok részleges kisülése: a túlzott PD-szintek jellege és gyakori okai

01 Bevezetés

Részleges kisülés (PD) olajba merülő Transzformátorok továbbra is globálisan elismert kihívás a transzformátoriparban. Számos gyártó jelentős veszteségeket szenvedett el a PD-vel kapcsolatos hibák miatt.

A PD-értékek túllépése előfordulhat gyári tesztelés, harmadik fél által végzett ellenőrzések vagy az ügyfelek telephelyein. A PD-források felkutatása gyakran olyan, mint a "tű megtalálása a szénakazalban", ami napokig vagy akár hónapokig tartó átdolgozáshoz vezet, jelentős minőségi veszteséget okozva a gyártóknak vagy a végfelhasználóknak.

Ezért kritikus fontosságú a túlzott Parkinson-kór okainak tudományos diagnosztizálása és gyors azonosítása.

02 Definíció és természet

Bár hivatalos definíció nem létezik, a szerző a PD-t a következőképpen határozza meg:
[A transzformátoron belüli lokalizált pontokon fellépő kisülés, amely még nem okozott azonnali szigetelésszakadást vagy átütést.]

A PD forgatókönyvek nagyban különböznek, de közös lényegük van:
[A szigetelőrendszer szerkezeti, anyag- vagy gyártási hibái lokális elektromos tér torzulást okoznak, amely meghaladja az adott ponton a dielektromos szilárdságot, ami ismétlődő, mikroméretű, nem áthatoló ionizációs lebomlást eredményez.]

Röviden, a PD természete abban rejlik, hogy a lokalizált elektromos térkoncentráció meghaladja a PD kezdeti térerősségét.

03 Elsődleges okok

A PD-mechanizmusok alapján bármely, túlzott lokalizált elektromos teret okozó tényező kiválthatja a PD-túllépéseket.

3.1 PD helyszínek
A PD a következőkből származhat:

perselyek

 

OLTC/DETC fokozatkapcsolók

 

Leadek

 

Tekercselések

 

Földelő alkatrészek

 

Szigetelőfelületek/belső hibák

 

Transzformátorolaj

A legsebezhetőbb oldalak:Légüregek szilárd szigetelésben vagy gázbuborékok olajban.
Ok:Feszültségterhelés alatt az elektromos térerősség fordítottan arányos a dielektromos állandóval (ε).

Papírszigetelés ε ≈ 4,4

 

Légüregek ε ≈ 2,0
→ A légüregek ≈2,2× nagyobb térerősséget tapasztalnak.
Alacsony áttörési szilárdsággal (AC ≈2kV/mm²), az üregek/buborékok gyenge pontokká válnak a PD iniciációjában.

3.2 PD-típusok
Gyakori PD-típusok Olajba merített transzformátorsz:

Gázbuborék-kisülés

 

Nedvesség okozta kisülés(nedves szigetelés)

 

Éles elektróda kisülés(nagyfeszültségű/földelő elektródavégek)

 

Lebegő potenciál kisülés

 

Ék alakú olajrés-kisülés

 

Fémes/szennyező részecskék kibocsátása

 

Ragasztási hibák(túlzott/rossz minőségű ragasztó a szorítólemezekben/véggyűrűkben)

Főbb információk:

A PD-túllépések ritkán kapcsolódnak a tervezéshez (≈0,5% valószínűség).
95%+ anyag-, folyamat- vagy gyártási hibákból ered.

Indoklás:Amikor a túlfeszültségeket (LI, LIC, SI, LTAC) egyenértékű 1 perces teljesítményfrekvenciás állófeszültséggé alakítják át (DIL átalakítás), mindegyik meghaladja az PD-vizsgálati feszültséget (IVPD). A fő-/hosszirányú szigetelést a legnagyobb túlfeszültségi forgatókönyvre tervezték.

Nem.	PD típus	Elhelyezkedés	Mechanizmus	Gyakori esetek
1	Éles elektróda kisülés	Szorítóelemek, tartály, emelkedő persely, krimpelő csatlakozók	Kis görbületi sugár → nagy töltéssűrűség → extrém térkoncentráció	Árnyékolatlan csavarok a nagyfeszültségű elektródák közelében; éles szélek a mágneses árnyékoláson
2	Gázbuborék/üreges kisülés	Buborékok az olajban / üregek a szilárd szigetelésben	Alacsony dielektromos állandó (ε≈1) → nagy térfeszültség + alacsony átütési szilárdság (2kV/mm)	Hiányos vákuum; gyors olajfeltöltés; túlzott/gyenge ragasztó a véggyűrűkben/kiegyenlítő gömbökben
3	Nedvesség okozta kisülés	Tekercsek, érszigetelés, vezetékek	A nedvesség 60-70%-kal csökkenti a dielektromos szilárdságot	Nem megfelelő magszárítás; túlzott környezeti levegőnek való kitettség az összeszerelés során
4	Lebegő potenciális kisülés	Préselt karton, ólomtartók, mágneses söntök	Töltésfelhalmozódás → hirtelen kisülési impulzus	Földeletlen mágneses árnyékolás; rosszul csatlakoztatott elektrosztatikus gyűrűk
5	Szennyezőanyag-kibocsátás	Víz/rostok/fémrészecskék az olajban	A mező torzulása + víz 2,9× növeli a mezőfeszültséget	Nem megfelelő olajszűrés; szennyezett mag; nedvesség bejutása

04 Kilátások

A célzott hibaelhárításhoz elengedhetetlen a gyakori PD-típusok, mechanizmusok, helyszínek és esettanulmányok megértése.

A transzformátor csatlakozási elveivel, a szerkezeti tervezéssel, a PD hullámforma jellemzőivel, a polaritás lokalizációjával és a diagnosztikai tesztekkel kombinálva ez a tudás lehetővé teszi a kiváltó ok gyors azonosítását és minimalizálja a minőségi veszteségeket.