Zu den häufigsten Ursachen für Teilentladungen in Heißkanalsystemen gehören: das Vorhandensein von Luftspalten oder Hohlräumen im Isoliermaterial oder an Grenzflächen; ungleichmäßige elektrische Feldverteilung (wie der „Spitzeneffekt“); Feuchtigkeitseintritt oder Alterung der Isolierung; schlechter Kontakt an Grenzflächen zwischen verschiedenen dielektrischen Medien; und Restverunreinigungen, die aus den Herstellungs- oder Montageprozessen resultieren. Unter diesen Faktoren sind Luftspalte und elektrische Feldkonzentration die beiden Hauptauslöser.
1. Luftspalte oder Hohlraumdefekte (häufigste Ursache)
Wenn in den Isolationsschichten von Heizstäben, Kabeln oder Anschlüssen winzige Blasen oder Hohlräume vorhanden sind -vorausgesetzt, dass die Dielektrizitätskonstante von Luft deutlich niedriger ist als die von festen Isolationsmaterialien-, steigt die elektrische Feldstärke in diesen Luftspalten unter dem Einfluss eines angelegten elektrischen Felds stark an. Dadurch erreicht der Spalt zuerst seine Durchschlagsfestigkeit und löst so eine Teilentladung aus.
Typische Szenarien: Unzureichender Silikonverguss; Lufteinschluss beim Spritzgießen von Heizstäben.
Symptome: Eine Teilentladung wird sofort bei der Installation eines neuen Systems festgestellt oder die Entladungswerte sind in der Anfangsphase des Betriebs ungewöhnlich hoch.
Schlüsselmechanismus: Sobald das Gas im Luftspalt ionisiert wird, bildet es winzige elektrische Lichtbögen, die das umgebende Isoliermaterial kontinuierlich erodieren und so den Umfang des Defekts allmählich vergrößern.
2. Ungleichmäßige elektrische Felder (der „Spitzeneffekt“)
An den Kanten von Leitern, an Graten an Kabelanschlüssen oder an den scharfen Ecken metallischer Fremdkörper konzentriert sich das elektrische Feld stark und führt zu einer „Korona“-Entladung.
Typische Standorte: Heizstab-Elektrodenkerne ohne Abschrägung; Metallreste stecken in den Anschlüssen fest; ungleichmäßige oder gezackte Schnitte in den Kabelabschirmungsschichten.
Erscheinungsformen: Entladungsereignisse treten typischerweise in der Nähe der Spannungsspitzen auf, und das Muster der phasenaufgelösten Teilentladung (PRPD) weist eine charakteristische „Kaninchenohr“-Verteilung auf.
Physikalisches Prinzip: Gemäß der Formel für die elektrische Feldstärke ist die Feldstärke umso höher, je kleiner der Krümmungsradius ist. Dies macht es sehr anfällig für das Überschreiten der lokalen dielektrischen Durchschlagsschwelle.
3. Eindringen von Feuchtigkeit oder Alterung der Isolierung
Das Eindringen von Feuchtigkeit oder die langfristige thermische Alterung von Materialien führt zu einer Verschlechterung der Isolationsleistung. Dies führt zu einer Verringerung der Spannungsfestigkeit in bestimmten Bereichen, wodurch diese auch bei normalen Betriebsspannungen anfällig für Teilentladungen sind.
Feuchtigkeitseintrittsmechanismus: Unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes zersetzen sich Wassermoleküle, um Gas zu erzeugen, wodurch neue Kanäle für Gasblasen entstehen.
Alterungsmechanismus: Glimmerschichten lösen sich auf und Silikongel reißt, wodurch winzige Lücken entstehen, in denen es zu Teilentladungen kommen kann.
Typische Manifestationen: Ein gleichzeitiger Abfall der Isolationswiderstandswerte und das Vorhandensein einer Teilentladung; Dies wird häufig in Umgebungen mit hoher -Luftfeuchtigkeit oder bei Geräten beobachtet, deren Lebensdauer überschritten wurde.
4. Schlechter Grenzflächenkontakt
An der Grenzfläche zwischen unterschiedlichen Materialien (z. B. zwischen einem Keramiksubstrat und einer Kupferelektrode oder zwischen Silikongel und einem Metallgehäuse) kann sich bei schwacher Bindung oder winzigen Lücken eine Zone mit „schwebendem Potenzial“ bilden, die eine Oberflächenentladung auslöst.
Häufig zu finden an: den Kanten von DCB-Substraten (Direct Bonded Copper) und den Passflächen zwischen Heizstäben und ihren Befestigungslöchern in Formen.
Risikofaktoren: Wärmeausdehnungs- und Kontraktionszyklen können die Grenzflächentrennung verschlimmern, was dazu führt, dass sich das Entladungsphänomen zunehmend verschlimmert.
5. Kontamination durch Verunreinigungen oder Fremdkörper
Metallspäne, Fasern oder Staub, die während Herstellungs-, Montage- oder Wartungsprozessen eingebracht werden, können als „Keime“ für die Entladung dienen, wenn sie einem elektrischen Hochspannungsfeld ausgesetzt werden.
Verfahren mit hohem-Risiko: Unzureichende Reinigung der Umgebung beim Austausch von Heizstäben vor Ort-oder Verwendung minderwertiger Vergussmassen mit eingeschlossenen Luftblasen.
Erscheinungsformen: Die Entladung ist stochastischer Natur und kann als Reaktion auf Vibrationen oder Temperaturschwankungen in ihrer Intensität schwanken.
Branchenfallstudie: In einer Kunststoffspritzgussanlage kam es zu einer anhaltenden Teilentladung-, die innerhalb von drei {1}Monaten zum Durchbrennen von drei Heizstäben-aufgrund von Kupferspänen, die in den elektrischen Anschlüssen eingeschlossen waren, führte.
