Загальні причини часткового розряду в системах з гарячим каналом включають: наявність повітряних проміжків або порожнеч всередині ізоляційного матеріалу або на межах розділу; не-рівномірний розподіл електричного поля (наприклад, «ефект кінчика»); потрапляння вологи або старіння утеплювача; поганий контакт на границях розділу між різними діелектричними середовищами; та залишкові домішки, що виникають у процесі виробництва або складання. Серед цих факторів повітряні проміжки та концентрація електричного поля є двома основними тригерами.
1. Повітряні зазори або дефекти пустот (найпоширеніша причина)
Якщо в ізоляційних шарах нагрівальних стрижнів, кабелів або з’єднувачів є крихітні бульбашки або порожнечі-за умови, що діелектрична проникність повітря значно нижча, ніж у твердих ізоляційних матеріалів-напруженість електричного поля в цих повітряних проміжках різко зросте під впливом прикладеного електричного поля. Це призводить до того, що проміжок спочатку досягає діелектричної міцності на пробій, тим самим викликаючи частковий розряд.
Типові сценарії: недостатня кількість силікону; захоплення повітря під час лиття під тиском нагрівальних стрижнів.
Прояви: частковий розряд виявляється відразу після встановлення нової системи або рівень розряду аномально високий на початкових етапах експлуатації.
Ключовий механізм: як тільки газ у повітряному зазорі стає іонізованим, він утворює крихітні електричні дуги, які постійно руйнують навколишній ізоляційний матеріал, поступово розширюючи сферу дефекту.
2. Не-однорідні електричні поля («Ефект наконечника»)
На краях провідників, на задирах на клемах електропроводки або на гострих кутах металевих сторонніх предметів електричне поле стає висококонцентрованим, що призводить до «коронного» розряду.
Типові місця розташування: сердечники електродів нагрівального стрижня без фаски; металеве сміття, що потрапило всередину роз’ємів; нерівні або зубчасті порізи в шарах екранування кабелю.
Прояви: випадки розряду зазвичай відбуваються поблизу піків напруги, а модель фазового-часткового розряду (PRPD) демонструє характерний розподіл «кролячих-вух».
Фізичний принцип: згідно з формулою напруженості електричного поля, чим менший радіус кривизни, тим вища напруженість поля; це робить його дуже чутливим до перевищення локального порогу діелектричного пробою.
3. Попадання вологи або старіння ізоляції
Проникнення вологи або тривале-термічне старіння матеріалів призводить до погіршення характеристик ізоляції. Це призводить до зниження діелектричної міцності в локалізованих областях, що робить їх схильними до часткового розряду навіть за нормальних робочих напруг.
Механізм проникнення вологи: під впливом електричного поля молекули води розкладаються, утворюючи газ, створюючи таким чином нові канали для бульбашок газу.
Механізм старіння: шари слюди розшаровуються, а силіконовий гель розтріскується, утворюючи дрібні проміжки, де може статися частковий розряд.
Типові прояви: одночасне зниження значень опору ізоляції та наявність часткового розряду; це часто спостерігається в середовищах із високою{0}}вологістю або в обладнанні, термін служби якого закінчився.
4. Поганий міжфазний контакт
На межі розділу між різнорідними матеріалами (наприклад, між керамічною підкладкою та мідним електродом або між силіконовим гелем і металевим корпусом), якщо зв’язок слабкий або існують незначні проміжки, може утворитися зона «плаваючого потенціалу», що викликає поверхневий розряд.
Зазвичай зустрічається на: краях підкладок DCB (пряма зв’язана мідь) і сполучених поверхонь між нагрівальними стрижнями та їх монтажними отворами в формах.
Фактори ризику: цикли теплового розширення та стиснення можуть посилити міжфазне розділення, спричиняючи прогресивне погіршення явища розряду.
5. Забруднення забрудненнями або сторонніми предметами
Металева стружка, волокна або пил, що потрапляють під час виробництва, складання чи обслуговування, можуть діяти як «насіння» для розряду під дією електричного поля високої-напруги.
Практика високого-ризику: невиконання належного очищення навколишнього середовища під час заміни нагрівальних стрижнів на місці-або використання нестандартних сумішей для заливки, що містять бульбашки повітря.
Прояви: розряд має стохастичний характер і може коливатися в інтенсивності у відповідь на вібрацію або коливання температури.
Практичний приклад галузі: на підприємстві для лиття пластмас під тиском виник постійний частковий розряд,-що призвело до перегорання трьох нагрівальних стрижнів протягом трьох-місяців-через залишки мідної стружки, що потрапили в електричні з’єднувачі.
