La descarga superficial es un fenómeno de descarga eléctrica que ocurre a lo largo de la interfaz entre un aislante sólido y un dieléctrico gaseoso o líquido. Es un tema importante en la tecnología de aislamiento de alto voltaje porque su voltaje de descarga suele ser mucho menor que el voltaje de ruptura del propio aislador sólido y también menor que el voltaje de ruptura de un espacio de gas puro. fallo.
¿Qué causa la descarga superficial?
Otra característica importante es la acumulación de carga superficial. Durante la descarga, los iones y electrones se depositan en la superficie del aislante. Estas cargas superficiales cambian la distribución original del campo eléctrico y pueden promover o suprimir un mayor desarrollo de descarga, dependiendo de su polaridad y ubicación. Tomando el aire como ejemplo, el proceso se puede dividir en tres etapas típicas.
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.
La primera etapa es la descarga en corona. En esta etapa, se produce una descarga local débil cerca de los bordes de los electrodos o en regiones de alto campo. La descarga suele ser limitada y aún no se extiende por toda la superficie de aislamiento.
La etapa final es la descarga disruptiva. La descarga disruptiva ocurre cuando el canal de descarga une todo el espacio del electrodo a lo largo de la superficie de aislamiento. En este punto, el sistema de aislamiento pierde su función aislante, lo que resulta en una falla completa del aislamiento.
Parámetros clave de la descarga superficial
Uno de los parámetros más importantes es el voltaje de descarga disruptiva. El voltaje de descarga se refiere al voltaje crítico al cual la descarga superficial se desarrolla en una ruta conductora completa a través de la superficie del aislamiento. La descarga superficial también muestra un fuerte efecto de polaridad bajo voltaje de CC o de impulso. El voltaje inicial y el voltaje de descarga disruptiva bajo polaridad positiva pueden diferir significativamente de aquellos bajo polaridad negativa. Esto se relaciona principalmente con la formación, distribución e influencia de las cargas superficiales.
Otro parámetro importante es el desfase temporal. El retraso de tiempo se refiere al retraso entre la aplicación de voltaje y la ocurrencia de una descarga o descarga disruptiva. Está influenciada por factores como la disponibilidad inicial de electrones, la condición de la superficie, la forma de onda de voltaje y las condiciones ambientales.
La descarga superficial está influenciada tanto por las propiedades del material como por las ambientales. condiciones.
La permitividad relativa juega un papel importante. Un material sólido con mayor permitividad tiende a causar una mayor distorsión del campo eléctrico en la interfaz, lo que puede reducir el voltaje de descarga disruptiva.
La condición de la superficie también es crítica. Una superficie rugosa puede crear una mejora del campo eléctrico local. La humedad, la sal, el polvo, el aceite u otros contaminantes pueden formar capas conductoras en la superficie del aislamiento, lo que reduce significativamente el voltaje de descarga disruptiva. Este fenómeno a menudo se conoce como descarga repentina de contaminación.
La forma de onda del voltaje es otro factor importante. Las características de descarga superficial pueden variar significativamente bajo voltaje de CA, voltaje de CC y voltaje de impulso de rayo. Cada forma de onda afecta la acumulación de carga, el desarrollo de la descarga y el comportamiento de descarga disruptiva de manera diferente.
Descarga superficial versus descarga en corona
Aunque la descarga superficial y la descarga en corona son fenómenos de descarga parcial, ocurren en diferentes lugares y tienen diferentes efectos en equipo.
Etapas de descarga superficial
La descarga superficial generalmente se desarrolla en varias etapas a medida que aumenta el voltaje aplicado. Tomando el aire como ejemplo, el proceso se puede dividir en tres etapas típicas.
La segunda etapa es la descarga deslizante. A medida que el voltaje continúa aumentando, el canal de descarga comienza a extenderse a lo largo de la superficie del aislante. Pueden aparecer trayectorias de descarga brillantes, similares a filamentos, que crecen gradualmente hacia el electrodo opuesto.
| 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 |
Parámetros clave de la descarga superficial
Uno de los parámetros más importantes es el voltaje de descarga disruptiva. El voltaje de descarga se refiere al voltaje crítico al cual la descarga superficial se desarrolla en una ruta conductora completa a través de la superficie del aislamiento. La descarga superficial también muestra un fuerte efecto de polaridad bajo voltaje de CC o de impulso. El voltaje inicial y el voltaje de descarga disruptiva bajo polaridad positiva pueden diferir significativamente de aquellos bajo polaridad negativa. Esto se relaciona principalmente con la formación, distribución e influencia de las cargas superficiales.
Otro parámetro importante es el desfase temporal. El retraso de tiempo se refiere al retraso entre la aplicación de voltaje y la ocurrencia de una descarga o descarga disruptiva. Está influenciada por factores como la disponibilidad inicial de electrones, la condición de la superficie, la forma de onda de voltaje y las condiciones ambientales.
Factores que afectan la descarga superficial
La permitividad relativa juega un papel importante. Un material sólido con mayor permitividad tiende a causar una mayor distorsión del campo eléctrico en la interfaz, lo que puede reducir el voltaje de descarga disruptiva.
La condición de la superficie también es crítica. Una superficie rugosa puede crear una mejora del campo eléctrico local. La humedad, la sal, el polvo, el aceite u otros contaminantes pueden formar capas conductoras en la superficie del aislamiento, lo que reduce significativamente el voltaje de descarga disruptiva. Este fenómeno a menudo se conoce como descarga repentina de contaminación.
La presión y la temperatura del aire también afectan el comportamiento de la descarga. Una presión de aire más baja o una temperatura más alta reducen la densidad del gas, lo que facilita el inicio de la descarga. Esto es similar al comportamiento de la descarga de corona en el aire.
Descarga superficial versus descarga en corona
Aunque la descarga superficial y la descarga en corona son fenómenos de descarga parcial, ocurren en diferentes lugares y tienen diferentes efectos en equipo.
Por qué nuestra cámara puede detectar descargas
La descarga superficial no es solo un evento eléctrico. También crea señales físicas que pueden detectarse.
Durante la descarga, se producen en muy poco tiempo una rápida ionización, movimiento de electrones, calentamiento local y expansión microexplosiva del gas. Estos procesos generan ondas de presión y señales ultrasónicas. En muchos casos, estas señales ultrasónicas están más allá del alcance del oído humano, pero pueden ser captadas por sensores acústicos sensibles.
Al utilizar un conjunto de micrófonos, la cámara recibe señales de sonido relacionadas con la descarga de múltiples direcciones. A través de algoritmos de formación de haces y de imágenes acústicas, calcula de dónde proviene el sonido y superpone la fuente de descarga en la imagen visible. Esto permite a los inspectores ver la ubicación de un punto de descarga sospechoso en lugar de solo escuchar ruido o adivinar dónde puede estar el problema. be.
La inspección de descarga tradicional a menudo depende de la experiencia, la verificación de cerca o síntomas indirectos. Pero la descarga superficial puede ser oculta, intermitente y difícil de localizar a simple vista.
Nuestra cámara ayuda a que el proceso de inspección sea más visual y más eficiente.
Puede ayudar Usuarios:
La cámara no necesita contactar con el equipo. No interrumpe el funcionamiento normal. Ayuda a los inspectores a encontrar de dónde proviene la señal acústica relacionada con la descarga, de modo que los equipos de mantenimiento puedan concentrarse en el componente o área exacta que puede requerir atención.
Por qué las cámaras acústicas pueden detectar descargas
La descarga superficial no es solo un evento eléctrico. También crea señales físicas que pueden detectarse.
With acoustic imaging, inspectors can scan the equipment from a safe distance and quickly identify the possible discharge source.
Esta es la razón por la que se pueden usar cámaras acústicas para la detección de descargas.
Al utilizar una matriz de micrófonos, una cámara acústica recibe señales ultrasónicas desde múltiples direcciones. A través de algoritmos de formación de haces y de imágenes acústicas, calcula de dónde proviene el sonido y superpone la fuente de descarga en la imagen visible. Esto permite a los inspectores ver la ubicación de un punto de descarga sospechoso en lugar de solo escuchar ruido o adivinar dónde puede estar el problema. be.
Para la inspección de equipos de alto voltaje, esto es muy valioso. La descarga superficial puede ocurrir alrededor de superficies de aisladores, terminaciones de cables, componentes de aparamenta, casquillos de transformadores u otras estructuras de aislamiento. Estas ubicaciones pueden ser difíciles de inspeccionar visualmente, especialmente cuando la descarga es débil, intermitente u oculta dentro de estructuras de equipos complejos.
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.
Por qué las cámaras acústicas HERTZINNO van más allá: Reconocimiento de la PPR
¿Qué tipo de descarga es?
Aquí es donde las cámaras acústicas de HERTZINNO proporcionan una importante ventaja.
HERTZINNO Las cámaras acústicas no solo pueden localizar señales ultrasónicas relacionadas con la descarga, sino que también admiten el análisis PRPD. PPR significa Descarga Parcial Resuelta en Fase. Muestra cómo se distribuyen los pulsos de descarga a lo largo de la fase del ciclo de frecuencia industrial.
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.
