Поверхностный разряд — это явление электрического разряда, возникающее вдоль границы между твердым изолятором и газообразным или жидким диэлектриком. Это важная тема в технологии изоляции высокого напряжения, поскольку его разрядное напряжение обычно намного ниже, чем напряжение пробоя самого твердого изолятора, а также ниже, чем напряжение пробоя чистого газового зазора. сбой.
Что вызывает поверхностный разряд?
Еще одна важная особенность — накопление поверхностного заряда. Во время разряда ионы и электроны осаждаются на поверхности изолятора. Эти поверхностные заряды изменяют исходное распределение электрического поля и могут как способствовать, так и подавлять дальнейшее развитие разряда, в зависимости от их полярности и местоположения. На примере воздуха процесс можно разделить на три типичных этапа.
In many insulation systems, the solid insulator has a higher relative permittivity than the surrounding gas, such as air. Because of this difference in permittivity, electric field lines bend and concentrate near the interface. This creates local regions of enhanced electric field strength, especially near electrode edges, sharp points, defects, or contaminated surfaces.
When the local electric field becomes strong enough, free electrons near the interface are accelerated. These electrons collide with gas molecules and generate more charged particles, forming an electron avalanche. As the process continues, discharge activity develops along the surface of the solid insulator.
Первый этап — коронный разряд. На этом этапе вблизи краев электродов или в областях сильного поля возникает слабый локальный разряд. Разряд обычно ограничен и еще не распространяется на всю поверхность изоляции.
Основные параметры поверхностного разряда
Одним из наиболее важных параметров является напряжение пробоя. Напряжение пробоя относится к критическому напряжению, при котором поверхностный разряд превращается в полный проводящий путь по поверхности изоляции. Начальное напряжение и напряжение пробоя при положительной полярности могут значительно отличаться от напряжения при отрицательной полярности. В основном это связано с образованием, распределением и влиянием поверхностных зарядов.
Другой важный параметр — временная задержка. Задержка по времени относится к задержке между подачей напряжения и возникновением разряда или пробоя. На него влияют такие факторы, как начальная доступность электронов, состояние поверхности, форма волны напряжения и условия окружающей среды. условия.
Относительная диэлектрическая проницаемость играет важную роль. Твердый материал с более высокой диэлектрической проницаемостью имеет тенденцию вызывать более сильные искажения электрического поля на границе раздела, что может снизить напряжение пробоя.
Давление и температура воздуха также влияют на поведение разряда. Более низкое давление воздуха или более высокая температура снижает плотность газа, что облегчает инициирование выброса. Это похоже на поведение коронного разряда в воздухе.
Форма волны напряжения является еще одним важным фактором. Характеристики поверхностного разряда могут значительно различаться в зависимости от напряжения переменного, постоянного напряжения и напряжения грозового импульса. Каждая форма волны по-разному влияет на накопление заряда, развитие разряда и поведение пробоя.
Поверхностный разряд и коронный разряд
Стадии поверхностного разряда
Поверхностный разряд обычно развивается в несколько стадий по мере увеличения приложенного напряжения. На примере воздуха процесс можно разделить на три типичных этапа.
Первый этап — коронный разряд. На этом этапе вблизи краев электродов или в областях сильного поля возникает слабый локальный разряд. Разряд обычно ограничен и еще не распространяется на всю поверхность изоляции.
Второй этап — скользящий разряд. По мере роста напряжения канал разряда начинает распространяться вдоль поверхности изолятора. Могут появиться яркие, похожие на нити, пути разряда, которые постепенно будут расти в направлении противоположного электрода. Перекрытие происходит, когда разрядный канал перекрывает весь межэлектродный зазор вдоль поверхности изоляции. В этот момент система изоляции теряет свою изолирующую функцию, что приводит к полному нарушению изоляции.
Основные параметры поверхностного разряда
Другой важный параметр — временная задержка. Задержка по времени относится к задержке между подачей напряжения и возникновением разряда или пробоя. На него влияют такие факторы, как начальная доступность электронов, состояние поверхности, форма волны напряжения и условия окружающей среды. условия.
| Feature | Corona Discharge | Surface Discharge |
|---|---|---|
| Location | On conductor surface and surrounding air | Interface between solid insulator and gas/liquid |
| Dielectric medium | Fluid dielectric only (gas/liquid) | Solid + fluid (dual dielectric) |
| Hazard level | Primarily power loss and EMI | Easily causes insulation surface erosion or even complete flashover |
| Impact on equipment | Relatively slow chemical corrosion | Can lead to system failure within a very short time |
Состояние поверхности также имеет решающее значение. Шероховатая поверхность может создать локальное усиление электрического поля. Влага, соль, пыль, масло и другие загрязнения могут образовывать проводящие слои на поверхности изоляции, что значительно снижает напряжение пробоя. Это явление часто называют перекрытием загрязнений.
Давление и температура воздуха также влияют на поведение разряда. Более низкое давление воздуха или более высокая температура снижает плотность газа, что облегчает инициирование выброса. Это похоже на поведение коронного разряда в воздухе.
Форма волны напряжения является еще одним важным фактором. Характеристики поверхностного разряда могут значительно различаться в зависимости от напряжения переменного, постоянного напряжения и напряжения грозового импульса. Каждая форма волны по-разному влияет на накопление заряда, развитие разряда и поведение пробоя.
Поверхностный разряд и коронный разряд
Почему наша камера может обнаружить разряд
Поверхностный разряд — это не только электрическое событие. Он также создает физические сигналы, которые можно обнаружить.
При разряде за очень короткое время происходят быстрая ионизация, движение электронов, локальный нагрев и микровзрывное расширение газа. Эти процессы генерируют волны давления и ультразвуковые сигналы. Во многих случаях эти ультразвуковые сигналы находятся за пределами человеческого слуха, но они могут быть уловлены чувствительными акустическими датчиками.
С помощью микрофонной решетки камера принимает звуковые сигналы, связанные с разрядом, от несколько направлений. С помощью алгоритмов акустической визуализации и формирования луча он вычисляет, откуда исходит звук, и накладывает источник разряда на видимое изображение. be.
Для проверки высоковольтного оборудования это очень ценно. Поверхностный разряд может возникать вокруг поверхностей изоляторов, кабельных наконечников, компонентов распределительных устройств, вводов трансформаторов или других изоляционных конструкций. Эти места может быть трудно проверить визуально, особенно если разряд слабый или прерывистый.
Что это означает для полевой проверки
Традиционная проверка разряда часто зависит от опыта, проверки с близкого расстояния или косвенных симптомов. Но поверхностные разряды могут быть скрытыми, прерывистыми и их трудно обнаружить невооруженным глазом.
Наша камера помогает сделать процесс проверки более наглядным и эффективным.
Камере не нужно контактировать с оборудованием. Это не мешает нормальной работе. Это помогает инспекторам определить, откуда исходит акустический сигнал, связанный с разрядом, поэтому команды технического обслуживания могут сосредоточиться на конкретном компоненте или области, которая может потребовать внимания.
Поверхностный разряд — это не только электрическое событие. Он также создает физические сигналы, которые можно обнаружить.
Во время разряда быстрая ионизация, движение электронов, локальный нагрев и микрорасширение газа происходят за очень короткое время. Эти процессы генерируют волны давления и ультразвуковые сигналы. Во многих случаях эти ультразвуковые сигналы находятся за пределами человеческого слуха, но они могут быть уловлены чувствительными акустическими датчиками. ультразвуковые сигналы с разных направлений. С помощью алгоритмов акустической визуализации и формирования луча он вычисляет, откуда исходит звук, и накладывает источник разряда на видимое изображение. be.
Для проверки высоковольтного оборудования это очень ценно. Поверхностный разряд может возникать вокруг поверхностей изоляторов, кабельных наконечников, компонентов распределительных устройств, вводов трансформаторов или других изоляционных конструкций. Эти места может быть трудно проверить визуально, особенно когда разряд слабый, прерывистый или скрыт внутри сложных конструкций оборудования. обнаружение источника ультразвука — это только первый шаг. Более сложный вопрос:
Какой тип разряда? Advantage.
Акустические камеры HERTZINNO могут не только обнаруживать ультразвуковые сигналы, связанные с разрядом, но также поддерживать анализ PRPD. PRPD означает частичный разряд с фазовым разрешением. Он показывает, как импульсы разряда распределяются по фазам цикла промышленной частоты.
For high-voltage equipment inspection, this is highly valuable. Surface discharge may occur around insulator surfaces, cable terminations, switchgear components, transformer bushings, or other insulation structures. These locations can be difficult to inspect visually, especially when the discharge is weak or intermittent.
With acoustic imaging, inspectors can scan the equipment from a safe distance and quickly identify the possible discharge source.
Traditional discharge inspection often depends on experience, close-range checking, or indirect symptoms. But surface discharge can be hidden, intermittent, and difficult to locate with the naked eye.
Our camera helps make the inspection process more visual and more efficient.
It can help users:
Locate suspected discharge sources;
Identify abnormal ultrasonic signals from high-voltage equipment;
Inspect equipment from a safer distance;
Reduce manual troubleshooting time;
Record visual evidence for maintenance decisions;
Support preventive maintenance before serious insulation failure occurs.
The camera does not need to contact the equipment. It does not interrupt normal operation. It helps inspectors find where the discharge-related acoustic signal is coming from, so maintenance teams can focus on the exact component or area that may require attention.
Surface discharge is not only an electrical event. It also creates physical signals that can be detected.
During discharge, rapid ionization, electron movement, local heating, and micro-expansion of gas occur in a very short time. These processes generate pressure waves and ultrasonic signals. In many cases, these ultrasonic signals are beyond the range of human hearing, but they can be captured by sensitive acoustic sensors.
This is why acoustic cameras can be used for discharge detection.
By using a microphone array, an acoustic camera receives discharge-related ultrasonic signals from multiple directions. Through acoustic imaging and beamforming algorithms, it calculates where the sound is coming from and overlays the discharge source onto the visible image.
This allows inspectors to see the location of a suspected discharge point instead of only hearing noise or guessing where the problem may be.
For high-voltage equipment inspection, this is highly valuable. Surface discharge may occur around insulator surfaces, cable terminations, switchgear components, transformer bushings, or other insulation structures. These locations can be difficult to inspect visually, especially when the discharge is weak, intermittent, or hidden inside complex equipment structures.
For discharge inspection, locating the ultrasonic source is only the first step. A more advanced question is:
What type of discharge is it?
This is where HERTZINNO acoustic cameras provide a major advantage.
HERTZINNO acoustic cameras can not only locate discharge-related ultrasonic signals, but also support PRPD analysis. PRPD stands for Phase-Resolved Partial Discharge. It shows how discharge pulses are distributed over the phase of the power frequency cycle.
Different discharge types often have different PRPD patterns. For example, corona discharge, surface discharge, floating discharge, and noise-related signals may show different phase and energy distributions. By analyzing these patterns, the system can help users better understand the type and nature of the discharge.
This is especially important for surface discharge detection. Surface discharge may begin with weak and intermittent signals. If the system only detects whether sound exists, early-stage defects may be missed or difficult to classify. PRPD analysis provides an additional layer of diagnostic information.
