IV. Zkouška částečného vybití suchého transformátoru

1. Analýza tvaru vlny částečného výboje

Napětí na detekční impedanci Zm (tj. detekční signál) je poměrně malé a musí být zesíleno, aby přístroj poskytl zřetelnou indikaci. Špičkovou hodnotu pulzního signálu zesíleného zesilovačem lze měřit osciloskopem. Kromě toho osciloskop dokáže také zjistit, v jaké fázi výboje dochází v síťovém kmitočtu, určit pulzní vlnový průběh a doby výboje a pozorovat charakteristiky celého částečného výboje. Pro určení přibližné polohy a povahy výboje lze osciloskopy skenovat horizontálně a elipticky. Horizontální skenování se provádí s výchylkou na celou obrazovku ekvivalentní jednomu cyklu a je synchronizováno s testovacím napětím pro určení fáze pulzu. Eliptické skenování je také ekvivalentní jednomu cyklu testovacího napětí na cyklus rozmítání. Obr. 4-1 Schéma průběhu na obrazovce dvou režimů skenování.

Obr. 4-1

Při testu částečného výboje může kromě vnitřního částečného výboje dojít k jeho vzniku i v izolaci, ale také může ovlivnit průběh částečného výboje spojení vodičů, elektrických kontaktů a zářivek, koróna vysokonapěťové elektrody atd. Proto je nutné rozlišovat mezi průběhy částečného výboje a dalším rušením uvnitř izolace. Obr. 4-2 znázorňuje několik typických průběhů.

Obr. 4-2

2. Spektrální identifikace částečného výboje

Obrázek 4-3 ukazuje různé typy oscilogramů částečného výboje, které jsou získány v blízkosti počátečního napětí. Obrázky (a), (b), (c) a (d) představují základní vzory částečného výboje a (e), (f) a (g) představují základní vzory interferenčních vln.

Obr. 4-3

V bodě (a) je v izolační struktuře pouze jedna vzduchová mezera kolmá ke směru elektrického pole a výbojový impuls je superponován na pozici mezi kladným a záporným vrcholem. Amplituda a frekvence impulsu na obou stranách symetrie jsou v podstatě stejné. Někdy je však horní a dolní amplituda asymetrie 3:1 stále normální. Vztah mezi výbojem a zkušebním napětím je takový, že po počátečním výboji se výboj zvýší na určitou úroveň a se zvyšujícím se zkušebním napětím zůstává nezměněn. Zhášecí napětí je přibližně stejné nebo mírně nižší než počáteční napětí.

V bodě (b) obsahuje izolační struktura vzduchové mezery různých velikostí, které se většinou jedná o litelné izolační struktury. Když je výbojový impuls superponován na pozici před kladným a záporným vrcholem, amplituda a frekvence symetrických dvou stran impulsu jsou v podstatě stejné, ale někdy je asymetrie horní a dolní amplitudy 3:1 stále normální. Na začátku výboje může být výbojový impuls rozlišen a poté napětí stoupá, některé výbojové impulsy se pohybují směrem k nulové pozici testovacího napětí, současně se objeví větší impuls, rozlišení impulsu se postupně snižuje, dokud nelze rozlišit. Po počátečním výboji se výboj stabilně zvyšuje se zvyšujícím se napětím a zhášecí napětí je v podstatě stejné nebo nižší než počáteční napětí.

V (c) je v izolační struktuře pouze jedna vzduchová mezera. Výbojová odezva vzduchové mezery na povrchu elektrody se liší od odezvy v dielektriku. Výbojový impuls se překrývá s kladnými a zápornými vrcholy napětí a amplituda obou stran není symetrická, frekvence velké amplitudy je nízká a frekvence malé amplitudy je vysoká. Poměr je obvykle větší než 3:1 a někdy i 10:1. Celkovou výbojovou odezvu lze rozlišit. Jakmile výboj začne, množství výboje se v podstatě nezmění a nemá nic společného s nárůstem napětí. Zhášecí napětí je rovno nebo mírně nižší než počáteční napětí.
 
V (d), (1) se na povrchu elektrody nachází shluk vzduchových mezer různých velikostí, ale ty jsou uzavřeného typu; (2) Elektrická mezera mezi elektrodou a izolačním médiem není uzavřená. Poměr amplitud mezi oběma stranami je obvykle 3:1 a někdy 10:1, než se výbojový impuls superponuje na záporný vrchol napětí. S rostoucím napětím se část impulsu posouvá směrem k nule. Po zahájení výboje je rozlišení impulsu přiměřené. S rostoucím tlakem rozlišení klesá, dokud není nerozeznatelné. Po počátečním výboji se imperiální napětí výboje postupně zvyšuje se zvyšujícím se napětím a zhášecí napětí je stejné nebo mírně nižší než počáteční napětí. Pokud napětí trvá 10 minut, odezva výboje se poněkud změní.

(e) Zdrojem rušení je kapalné médium mezi hrotem jehly a plochou deskou nebo zemí. Korónový výboj nastává při nižším napětí a výbojový impuls se superponuje na špičku napětí, například na záporném vrcholu. Výbojový výkon má vysoký potenciál; pokud se nachází v kladném vrcholu, je napájecí zdroj na nízkém potenciálu. To pomáhá určit nulovou polohu napětí a dvojice impulsů se symetricky objeví na kladných nebo záporných špičkách napětí, se stejnými intervaly pro každý shluk impulsů výboje. Amplituda a časový interval obou shluků se však liší a menší shluk má stejnou amplitudu a je hustší. Větší impuls má nižší počáteční napětí a výboj se zvyšuje se zvyšujícím se napětím. Počáteční napětí shluku menších impulsů je vyšší a množství výboje je nezávislé na napětí a zůstává nezměněno. S rostoucím napětím se zvyšuje hustota frekvence impulsů, ale je stále rozlišitelná. S rostoucím napětím se stává nerozlišitelnou.

(f) Hrot jehly proti plochému nebo terestrickému plynnému médiu. Korónový výboj nastává při nižším napětí a výbojový impuls se překrývá s vrcholem napětí. Například v záporném vrcholu má zdroj napájení vysoký potenciál; pokud se nachází v kladném vrcholu, má zdroj napájení nízký potenciál. To pomáhá určit nulu napětí. Po počátečním výboji se napětí zvyšuje a množství výboje zůstává nezměněno, ale hustota impulsů se rozptyluje na obě strany a frekvence výboje se zvyšuje, ale stále je rozlišitelná. S rostoucím napětím se frekvence výbojových impulsů postupně zvyšuje až do bodu, kdy je nerozlišitelná.

(g) Výboj suspendačního potenciálu. Elektrický výboj mezi dvěma zavěšenými kovovými předměty v elektrickém poli nebo mezi kovovým předmětem a zemí.

Existují dva typy vlnových délek:

1. Pozitivní a záporná strana mají stejnou amplitudu pulzu, stejný interval a frekvenci;

2 Pulzy na obou stranách se objevují ve dvojicích se stejnou párovou roztečí a někdy se pohybují tam a zpět podél základní linie.

Existují tři typy počátečního propuštění:

(1) Množství výboje zůstává nezměněno, nezávisle na napětí, a zhášecí napětí je zcela rovno spouštěcímu napětí.

(2) Napětí stále roste a při určitém napětí vybíjení náhle zmizí. Když napětí dále stoupá a poté klesá, vybíjení se opět vrátí k předchozímu mizivému napětí.

(1) Se zvyšujícím se napětím se vybíjecí výkon postupně snižuje a vybíjecí impuls se zvyšuje.