К распространенным причинам частичного разряда в горячеканальных системах относятся: наличие воздушных зазоров или пустот внутри изоляционного материала или на границах раздела; неоднородное-распределение электрического поля (например, "эффект наконечника"); попадание влаги или старение изоляции; плохой контакт на границах раздела различных диэлектрических сред; и остаточные примеси, возникающие в результате процессов производства или сборки. Среди этих факторов двумя основными триггерами являются воздушные зазоры и концентрация электрического поля.
1. Воздушные зазоры или пустоты (наиболее распространенная причина)
Если внутри изоляционных слоев нагревательных стержней, кабелей или разъемов существуют крошечные пузырьки или пустоты,-учитывая, что диэлектрическая проницаемость воздуха значительно ниже, чем у твердых изоляционных материалов,-напряженность электрического поля внутри этих воздушных зазоров резко возрастет под воздействием приложенного электрического поля. Это приводит к тому, что зазор первым достигает своей диэлектрической прочности на пробой, тем самым вызывая частичный разряд.
Типичные сценарии: Недостаточная силиконовая заливка; Захват воздуха при литье нагревательных стержней под давлением.
Проявления: Частичный разряд обнаруживается сразу после установки новой системы, либо уровень разряда аномально высок на начальных этапах эксплуатации.
Ключевой механизм: как только газ внутри воздушного зазора ионизируется, он образует крошечные электрические дуги, которые постоянно разрушают окружающий изоляционный материал, постепенно расширяя масштаб дефекта.
2. Не-неоднородные электрические поля («Эффект кончика»)
На краях проводников, на заусенцах клемм или на острых углах металлических посторонних предметов электрическое поле становится сильно концентрированным, что приводит к «коронному» разряду.
Типичные места расположения: Сердечники электродов нагревательного стержня без фаски; металлический мусор застрял внутри разъемов; неровные или неровные порезы в слоях экранирования кабеля.
Проявления. Разряды обычно происходят вблизи пиков напряжения, а картина фазового-разрешенного частичного разряда (PRPD) демонстрирует характерное распределение "кроличьего-уха".
Физический принцип: согласно формуле напряженности электрического поля, чем меньше радиус кривизны, тем выше напряженность поля; это делает его очень чувствительным к превышению порога локального пробоя диэлектрика.
3. Попадание влаги или старение изоляции.
Проникновение влаги или длительное-термическое старение материалов приводит к ухудшению изоляционных характеристик. Это приводит к снижению диэлектрической прочности в локализованных областях, что делает их склонными к частичному разряду даже при нормальном рабочем напряжении.
Механизм проникновения влаги: под воздействием электрического поля молекулы воды разлагаются с образованием газа, тем самым создавая новые каналы для пузырьков газа.
Механизм старения: слои слюды расслаиваются, а силиконовый гель трескается, образуя мельчайшие зазоры, в которых может произойти частичный разряд.
Типичные проявления: Одновременное снижение значений сопротивления изоляции и наличие частичных разрядов; это часто наблюдается в средах с высокой-влажностью или в оборудовании, срок службы которого истек.
4. Плохой межфазный контакт
На границе раздела разнородных материалов (например, между керамической подложкой и медным электродом или между силиконовым гелем и металлическим корпусом), если связь слабая или существуют незначительные зазоры, может образоваться зона «плавающего потенциала», вызывающая поверхностный разряд.
Обычно встречается: на краях подложек DCB (медь с прямым соединением), а также на сопрягаемых поверхностях между нагревательными стержнями и их монтажными отверстиями внутри форм.
Факторы риска: Циклы теплового расширения и сжатия могут усугубить межфазное разделение, вызывая постепенное ухудшение явления разряда.
5. Загрязнение примесями или посторонними предметами.
Металлическая стружка, волокна или пыль, попавшие в процессе производства, сборки или технического обслуживания, могут выступать в качестве «зародышей» разряда при воздействии электрического поля высокого-напряжения.
Действия с высоким-риском: невыполнение надлежащей очистки окружающей среды при замене нагревательных стержней на месте-или использование некачественных заливочных масс, содержащих пузырьки воздуха.
Проявления: Разряд носит стохастический характер и может меняться по интенсивности в зависимости от вибрации или изменений температуры.
Отраслевой практический пример: на предприятии по литью пластмасс под давлением произошел постоянный частичный разряд,-приведший к перегоранию трех нагревательных стержней за три-месячный период-из-за остаточной медной стружки, попавшей внутрь электрических разъемов.
