Mezi běžné příčiny částečného výboje v systémech horkých vtoků patří: přítomnost vzduchových mezer nebo dutin v izolačním materiálu nebo na rozhraních; nerovnoměrné{0}}rozložení elektrického pole (jako je „efekt hrotu“); pronikání vlhkosti nebo stárnutí izolace; špatný kontakt na rozhraní mezi různými dielektrickými médii; a zbytkové nečistoty pocházející z výrobních nebo montážních procesů. Mezi těmito faktory jsou vzduchové mezery a koncentrace elektrického pole dvěma primárními spouštěči.
1. Vzduchové mezery nebo prázdné vady (nejčastější příčina)
Pokud se v izolačních vrstvách topných tyčí, kabelů nebo konektorů vyskytují drobné bublinky nebo dutiny-za předpokladu, že dielektrická konstanta vzduchu je výrazně nižší než dielektrická konstanta pevných izolačních materiálů-, intenzita elektrického pole v těchto vzduchových mezerách prudce vzroste vlivem aplikovaného elektrického pole. To způsobí, že mezera nejprve dosáhne své dielektrické průrazné pevnosti, čímž se spustí částečný výboj.
Typické scénáře: Nedostatečné zalévání silikonem; zachycování vzduchu při vstřikování topných tyčí.
Projevy: Částečné vypouštění je detekováno ihned po instalaci nového systému nebo jsou úrovně vypouštění abnormálně vysoké během počátečních fází provozu.
Klíčový mechanismus: Jakmile se plyn ve vzduchové mezeře ionizuje, vytváří drobné elektrické oblouky, které nepřetržitě erodují okolní izolační materiál a postupně rozšiřují rozsah defektu.
2. Nejednotná elektrická pole- („efekt hrotu“)
Na okrajích vodičů, na otřepůch na svorkách elektroinstalace nebo na ostrých rozích kovových cizích předmětů se elektrické pole vysoce koncentruje, což vede ke „koronovému“ výboji.
Typická umístění: Jádra elektrod topných tyčí bez zkosení; kovové nečistoty usazené uvnitř konektorů; nerovnoměrné nebo zubaté řezy ve vrstvách stínění kabelů.
Projevy: Výboje se obvykle vyskytují v blízkosti napěťových špiček a vzor Phase-Resolved Partial Discharge (PRPD) vykazuje charakteristické rozložení „králičího-uší“.
Fyzikální princip: Podle vzorce pro intenzitu elektrického pole platí, že čím menší je poloměr zakřivení, tím vyšší je intenzita pole; díky tomu je vysoce náchylné k překročení prahu místního dielektrického průrazu.
3. Vnikání vlhkosti do izolace nebo stárnutí
Pronikání vlhkosti nebo dlouhodobé{0}}tepelné stárnutí materiálů vede ke zhoršení izolačních vlastností. To má za následek snížení dielektrické pevnosti v lokalizovaných oblastech, což je činí náchylnými k částečnému výboji i při normálním provozním napětí.
Mechanismus pronikání vlhkosti: Pod vlivem elektrického pole se molekuly vody rozkládají za vzniku plynu, čímž se vytvářejí nové kanály pro bublinky plynu.
Mechanismus stárnutí: Vrstvy slídy se oddělují a silikonový gel praská a vytváří drobné mezery, kde může dojít k částečnému vybití.
Typické projevy: Současný pokles hodnot izolačního odporu a přítomnost částečného výboje; to je často pozorováno v prostředí s vysokou{0}}vlhkostí nebo v zařízení, které překročilo svou životnost.
4. Špatný kontakt rozhraní
Na rozhraní mezi odlišnými materiály (např. mezi keramickým substrátem a měděnou elektrodou nebo mezi silikonovým gelem a kovovým pouzdrem), pokud je spojení slabé nebo existují nepatrné mezery, se může vytvořit zóna „plovoucího potenciálu“, která spustí povrchový výboj.
Běžně se vyskytuje na: Hranách substrátů DCB (Direct Bonded Copper) a spojovacích plochách mezi topnými tyčemi a jejich montážními otvory ve formách.
Rizikové faktory: Cykly tepelné expanze a kontrakce mohou zhoršit oddělení rozhraní, což způsobí postupné zhoršování jevu výboje.
5. Kontaminace nečistotami nebo cizími předměty
Kovové hobliny, vlákna nebo prach vnesené během výrobních, montážních nebo údržbových procesů mohou působit jako „semínka“ pro výboj, když jsou vystaveny vysokonapěťovému elektrickému poli.
Vysoce{0}}rizikové postupy: Nesprávné čištění okolního prostředí při výměně topných tyčí na místě-nebo použití nekvalitních zalévacích hmot obsahujících zachycené vzduchové bubliny.
Projevy: Výboj má stochastickou povahu a jeho intenzita může kolísat v reakci na vibrace nebo změny teploty.
Průmyslová případová studie: V zařízení na vstřikování plastů docházelo k trvalému částečnému výboji-, jehož výsledkem bylo vyhoření tří topných tyčí během tří-měsíčního období-v důsledku zbytkových měděných hoblin zachycených uvnitř elektrických konektorů.
