Что такое частичный разряд в РУ?
Частичный разряд (ЧР) в распределительных устройствах (РУ) — это локальные электрические разряды, возникающие в изоляционной системе или внутренних компонентах оборудования под воздействием высокого напряжения. Хотя они не приводят к мгновенному пробою изоляции, эти разряды создают высокоэнергетические импульсы, которые постепенно разрушают изоляционные материалы. Со временем это может вызвать полный отказ изоляции и серьезные аварии в электроустановках.
ЧР обычно возникает в местах дефектов изоляции, наличия примесей, воздушных включений или неоднородностей структуры изоляции. Этот процесс сопровождается локальными кратковременными разрядами, генерирующими энергию в виде:
- электромагнитных волн,
- акустических сигналов,
- переходных напряжений.
Эффективный мониторинг частичных разрядов критически важен для обеспечения безопасности и надежности работы электрооборудования.
Методы обнаружения частичных разрядов в РУ
Существует три основных метода детектирования ЧР в распределительных устройствах:
1. Ультразвуковой метод (AA/AE)
Перед возникновением частичного разряда электрическое поле, диэлектрические напряжения и силы взаимодействия частиц в зоне дефекта находятся в равновесии. ЧР нарушает это равновесие, вызывая быстрые механические колебания и вибрации в изоляционной среде, что генерирует акустические сигналы.
Для их регистрации используются пьезоэлектрические датчики, которые необходимо надежно закреплять на поверхности корпуса РУ, так как ультразвуковые волны распространяются через воздух и металлические конструкции.
2. Метод переходных напряжений на землю (TEV)
При частичном разряде высокочастотные сигналы (из-за скин-эффекта) распространяются по внутренним металлическим поверхностям корпуса РУ. В местах разрывов металла или изоляционных соединений электромагнитные волны переходят на внешнюю поверхность, создавая переходное напряжение на землю (TEV) в диапазоне 3–100 МГц.
Амплитуда TEV-сигнала зависит от:
- величины разряда,
- пути распространения,
- степени затухания в конструкции.
Для детектирования применяются емкостные TEV-датчики. Анализ амплитуды и формы сигналов TEV и ультразвуковых колебаний позволяет эффективно оценивать активность ЧР.
3. Метод сверхвысокочастотного детектирования (UHF)
Электроизоляция силового оборудования обладает высокой прочностью, но при возникновении ЧР процесс пробоя происходит за менее 1 нс, генерируя импульсные токи и сверхвысокочастотные (UHF) электромагнитные волны (до ГГц-диапазона).
Для их регистрации используются UHF-датчики, которые улавливают и анализируют высокочастотные электромагнитные сигналы.
На практике часто применяют комбинацию нескольких методов, что повышает точность, чувствительность и надежность детектирования ЧР. Комплексный мониторинг позволяет:
- раньше выявлять развитие частичных разрядов,
- принимать профилактические меры,
- обеспечивать безопасную и надежную работу электроустановок.
Таким образом, современные технологии мониторинга частичных разрядов в РУ помогают предотвращать серьезные аварии и минимизировать риски для энергосистем.