Najczęstsze przyczyny wyładowań niezupełnych w systemach gorącokanałowych obejmują: obecność szczelin powietrznych lub pustych przestrzeni w materiale izolacyjnym lub na stykach; nie{0}}równomierny rozkład pola elektrycznego (np. „efekt końcówki”); wnikanie wilgoci lub starzenie się izolacji; słaby kontakt na stykach różnych mediów dielektrycznych; oraz resztkowe zanieczyszczenia powstałe w procesach produkcyjnych lub montażowych. Wśród tych czynników głównymi czynnikami wyzwalającymi są szczeliny powietrzne i stężenie pola elektrycznego.
1. Szczeliny powietrzne lub wady puste (najczęstsza przyczyna)
Jeśli w warstwach izolacyjnych prętów grzejnych, kabli lub złączy występują drobne pęcherzyki lub puste przestrzenie,-biorąc pod uwagę, że stała dielektryczna powietrza jest znacznie niższa niż w przypadku stałych materiałów izolacyjnych,-natężenie pola elektrycznego w tych szczelinach powietrznych gwałtownie wzrośnie pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego. Powoduje to, że szczelina najpierw osiąga swoją wytrzymałość na przebicie dielektryczne, powodując w ten sposób wyładowanie niezupełne.
Typowe scenariusze: Niewystarczające zalanie silikonem; uwięzienie powietrza podczas formowania wtryskowego prętów grzejnych.
Objawy: Wyładowanie niezupełne jest wykrywane natychmiast po zainstalowaniu nowego systemu lub poziom wyładowań jest nienormalnie wysoki w początkowych fazach działania.
Kluczowy mechanizm: Gdy gaz w szczelinie powietrznej ulegnie jonizacji, tworzą się maleńkie łuki elektryczne, które w sposób ciągły powodują erozję otaczającego materiału izolacyjnego, stopniowo rozszerzając zakres defektu.
2. Nie-jednorodne pola elektryczne („efekt końcówki”)
Na krawędziach przewodów, w miejscach zadziorów na zaciskach przewodów lub w ostrych narożnikach metalowych ciał obcych pole elektryczne staje się silnie skoncentrowane, co prowadzi do wyładowań koronowych.
Typowe lokalizacje: Rdzenie elektrod prętów grzejnych bez fazowania; metalowe cząstki znajdujące się wewnątrz złączy; nierówne lub postrzępione nacięcia w warstwach ekranujących kable.
Objawy: Wyładowania zwykle występują w pobliżu szczytów napięcia, a wzór wyładowania częściowego-rozdzielonego fazowo (PRPD) wykazuje charakterystyczny rozkład „ucha królika”.
Zasada fizyczna: Zgodnie ze wzorem na natężenie pola elektrycznego, im mniejszy promień krzywizny, tym większe natężenie pola; sprawia to, że jest on bardzo podatny na przekroczenie lokalnego progu przebicia dielektrycznego.
3. Wnikanie wilgoci lub starzenie się izolacji
Wnikanie wilgoci lub długotrwałe-starzenie termiczne materiałów prowadzą do pogorszenia właściwości izolacyjnych. Powoduje to zmniejszenie wytrzymałości dielektrycznej w zlokalizowanych obszarach, czyniąc je podatnymi na częściowe wyładowania nawet przy normalnym napięciu roboczym.
Mechanizm wnikania wilgoci: Pod wpływem pola elektrycznego cząsteczki wody rozkładają się, tworząc gaz, tworząc w ten sposób nowe kanały dla pęcherzyków gazu.
Mechanizm starzenia: Warstwy miki rozwarstwiają się, a żel silikonowy pęka, tworząc drobne szczeliny, w których może wystąpić częściowe wyładowanie.
Typowe objawy: Jednoczesny spadek wartości rezystancji izolacji i obecność wyładowań niezupełnych; zjawisko to często obserwuje się w środowiskach-o wysokiej wilgotności lub w sprzęcie, którego żywotność przekroczyła.
4. Słaby kontakt międzyfazowy
Na styku różnych materiałów (np. między podłożem ceramicznym a elektrodą miedzianą lub między żelem silikonowym a metalową obudową), jeśli wiązanie jest słabe lub występują niewielkie szczeliny, może utworzyć się strefa „pływającego potencjału”, powodując wyładowanie powierzchniowe.
Powszechnie spotykane na: Krawędźch podłoży DCB (Direct Bonded Copper) i powierzchniach współpracujących pomiędzy prętami grzejnymi i ich otworami montażowymi w formach.
Czynniki ryzyka: Cykle rozszerzalności i kurczenia termicznego mogą zaostrzyć separację międzyfazową, powodując stopniowe pogorszenie zjawiska wyładowania.
5. Zanieczyszczenie zanieczyszczeniami lub ciałami obcymi
Wióry metalowe, włókna lub pył wprowadzone podczas procesów produkcyjnych, montażowych lub konserwacyjnych mogą działać jak „zarodki” wyładowań pod wpływem pola elektrycznego-o wysokim napięciu.
Praktyki-o wysokim ryzyku: brak odpowiedniego oczyszczenia otaczającego środowiska podczas wymiany prętów grzejnych-na miejscu lub stosowanie niespełniających norm mas doniczkowych zawierających uwięzione pęcherzyki powietrza.
Objawy: Wyładowanie ma charakter stochastyczny i może zmieniać intensywność w odpowiedzi na wibracje lub zmiany temperatury.
Branżowe studium przypadku: w zakładzie formowania wtryskowego tworzyw sztucznych doszło do trwałego wyładowania częściowego-, które w ciągu trzech-miesięcy- doprowadziło do spalenia trzech prętów grzejnych z powodu pozostałości wiórów miedzi uwięzionych w złączach elektrycznych.
