De vanliga orsakerna till partiell urladdning i varma löparsystem inkluderar: närvaron av luftgap eller hålrum i isoleringsmaterialet eller vid gränssnitt; o-jämn elektrisk fältfördelning (som "spetseffekten"); fuktinträngning eller åldrande av isoleringen; dålig kontakt vid gränssnitt mellan olika dielektriska medier; och kvarvarande föroreningar som härrör från tillverknings- eller monteringsprocesserna. Bland dessa faktorer är luftgap och elektriska fältkoncentration de två primära triggers.
1. Luftspalt eller tomrumsdefekter (vanligaste orsaken)
Om det finns små bubblor eller tomrum i isoleringsskikten av värmestavar, kablar eller kontakter-med tanke på att dielektricitetskonstanten för luft är betydligt lägre än den för fasta isoleringsmaterial-kommer den elektriska fältstyrkan i dessa luftgap att öka kraftigt under påverkan av ett pålagt elektriskt fält. Detta gör att gapet först når sin dielektriska genombrottsstyrka och utlöser därigenom partiell urladdning.
Typiska scenarier: Otillräcklig silikoningjutning; luftinneslutning under formsprutning av värmestavar.
Manifestationer: Partiell urladdning upptäcks omedelbart efter installation av ett nytt system, eller så är urladdningsnivåerna onormalt höga under driftens inledande skeden.
Nyckelmekanism: När gasen i luftgapet väl har joniserats, bildar den små elektriska ljusbågar som kontinuerligt eroderar det omgivande isoleringsmaterialet, vilket gradvis utökar omfattningen av defekten.
2. Icke-uniforma elektriska fält ("Spetseffekten")
Vid kanterna på ledarna, vid grader på kabelanslutningarna eller vid de skarpa hörnen av metalliska främmande föremål, blir det elektriska fältet mycket koncentrerat, vilket leder till "korona"-urladdning.
Typiska platser: Värmestavselektrodkärnor saknar fasning; metallskräp fastnat inuti kontakter; ojämna eller ojämna skärningar i kabelskärmande lager.
Manifestationer: Urladdningshändelser inträffar vanligtvis nära spänningstopparna, och Phase-Resolved Partial Discharge (PRPD)-mönstret uppvisar en karakteristisk "kanin-öra"-fördelning.
Fysisk princip: Enligt formeln för elektrisk fältstyrka, ju mindre krökningsradie, desto högre fältstyrka; detta gör det mycket känsligt för att överskrida det lokala dielektriska genombrottströskeln.
3. Isolering Fuktinträngning eller åldrande
Inträngning av fukt eller långvarig- termisk åldring av material leder till en försämring av isoleringsprestanda. Detta resulterar i en minskning av dielektrisk styrka i lokaliserade områden, vilket gör dem benägna att partiellt urladdas även under normala driftspänningar.
Moisture Ingress Mechanism: Under påverkan av ett elektriskt fält sönderfaller vattenmolekyler för att generera gas, vilket skapar nya kanaler för gasbubblor.
Åldringsmekanism: Glimmerskikt delamineras och silikongel spricker, bildar små luckor där partiell urladdning kan inträffa.
Typiska manifestationer: En samtidig minskning av isolationsresistansvärden och närvaron av partiell urladdning; detta observeras ofta i miljöer med hög-fuktighet eller i utrustning som har överskridit sin livslängd.
4. Dålig gränssnittskontakt
Vid gränssnittet mellan olika material (t.ex. mellan ett keramiskt substrat och en kopparelektrod, eller mellan silikongel och ett metallhölje), om bindningen är svag eller små luckor finns, kan en "flytande potential"-zon bildas, vilket utlöser yturladdning.
Vanligtvis på: Kanterna på DCB-substrat (Direct Bonded Copper) och de passande ytorna mellan värmestavar och deras monteringshål i formar.
Riskfaktorer: Termiska expansions- och kontraktionscykler kan förvärra gränsytans separation, vilket gör att urladdningsfenomenet successivt förvärras.
5. Kontaminering av föroreningar eller främmande föremål
Metallspån, fibrer eller damm som införs under tillverknings-, monterings- eller underhållsprocesser kan fungera som "frön" för urladdning när de utsätts för ett elektriskt-högspänningsfält.
Hög-riskpraxis: Underlåtenhet att rengöra den omgivande miljön ordentligt vid byte av värmestavar på-platsen, eller användning av undermåliga ingjutningsmassa som innehåller instängda luftbubblor.
Manifestationer: Urladdningen är stokastisk till sin natur och kan fluktuera i intensitet som svar på vibrationer eller temperaturvariationer.
Industrifallstudie: En plastformsprutningsanläggning upplevde ihållande partiell urladdning-som resulterade i att tre värmestavar brändes ut inom en tre-månadersperiod-på grund av kvarvarande kopparspån instängda i de elektriska kontakterna.
