Las causas comunes de descarga parcial en sistemas de canal caliente incluyen: la presencia de espacios de aire o huecos dentro del material aislante o en las interfaces; distribución no-uniforme del campo eléctrico (como el "efecto punta"); entrada de humedad o envejecimiento del aislamiento; contacto deficiente en las interfaces entre diferentes medios dieléctricos; e impurezas residuales resultantes de los procesos de fabricación o montaje. Entre estos factores, los espacios de aire y la concentración de campos eléctricos son los dos principales desencadenantes.
1. Espacios de aire o defectos vacíos (causa más común)
Si existen pequeñas burbujas o huecos dentro de las capas aislantes de varillas, cables o conectores calefactores-dado que la constante dieléctrica del aire es significativamente menor que la de los materiales aislantes sólidos-la intensidad del campo eléctrico dentro de estos espacios de aire aumentará bruscamente bajo la influencia de un campo eléctrico aplicado. Esto hace que la brecha alcance primero su resistencia a la ruptura dieléctrica, lo que desencadena una descarga parcial.
Escenarios típicos: Encapsulado de silicona insuficiente; Atrapamiento de aire durante el moldeo por inyección de varillas calefactoras.
Manifestaciones: La descarga parcial se detecta inmediatamente después de la instalación de un nuevo sistema, o los niveles de descarga son anormalmente altos durante las etapas iniciales de operación.
Mecanismo clave: una vez que el gas dentro del espacio de aire se ioniza, forma pequeños arcos eléctricos que erosionan continuamente el material aislante circundante, expandiendo gradualmente el alcance del defecto.
2. Campos eléctricos no-uniformes (el "efecto punta")
En los bordes de los conductores, en las rebabas de los terminales de los cables o en las esquinas afiladas de objetos metálicos extraños, el campo eléctrico se concentra mucho y provoca una descarga "corona".
Ubicaciones típicas: Núcleos de electrodos de varillas calefactoras sin biselado; residuos metálicos alojados dentro de los conectores; Cortes desiguales o irregulares en las capas de blindaje del cable.
Manifestaciones: Los eventos de descarga generalmente ocurren cerca de los picos de voltaje, y el patrón de descarga parcial resuelta en fase-(PRPD) exhibe una distribución característica en forma de "oreja de conejo".
Principio físico: Según la fórmula para la intensidad del campo eléctrico, cuanto menor sea el radio de curvatura, mayor será la intensidad del campo; esto lo hace muy susceptible a exceder el umbral de ruptura dieléctrica local.
3. Ingreso de humedad o envejecimiento del aislamiento
La entrada de humedad o el envejecimiento térmico-a largo plazo de los materiales provoca una degradación del rendimiento del aislamiento. Esto da como resultado una reducción de la rigidez dieléctrica en áreas localizadas, haciéndolas propensas a descargas parciales incluso bajo voltajes de funcionamiento normales.
Mecanismo de entrada de humedad: bajo la influencia de un campo eléctrico, las moléculas de agua se descomponen para generar gas, creando así nuevos canales para las burbujas de gas.
Mecanismo de envejecimiento: las capas de mica se deslaminan y el gel de silicona se agrieta, formando espacios diminutos donde puede ocurrir una descarga parcial.
Manifestaciones típicas: disminución simultánea de los valores de resistencia de aislamiento y presencia de descarga parcial; Esto se observa con frecuencia en entornos de alta-humedad o en equipos que han excedido su vida útil.
4. Contacto interfacial deficiente
En la interfaz entre materiales diferentes (por ejemplo, entre un sustrato cerámico y un electrodo de cobre, o entre gel de silicona y una carcasa metálica), si la unión es débil o existen espacios diminutos, se puede formar una zona de "potencial flotante", que desencadena una descarga superficial.
Se encuentra comúnmente en: Los bordes de los sustratos DCB (cobre adherido directamente) y las superficies de contacto entre las varillas calefactoras y sus orificios de montaje dentro de los moldes.
Factores de Riesgo: Los ciclos de expansión y contracción térmica pueden exacerbar la separación interfacial, provocando que el fenómeno de descarga empeore progresivamente.
5. Contaminación por impurezas u objetos extraños
Las virutas de metal, las fibras o el polvo introducidos durante los procesos de fabricación, montaje o mantenimiento pueden actuar como "semillas" de descarga cuando se someten a un campo eléctrico de alto-voltaje.
Prácticas de alto-riesgo: no limpiar adecuadamente el entorno circundante al reemplazar las varillas calefactoras en-el sitio, o el uso de compuestos para macetas de calidad inferior que contienen burbujas de aire atrapadas.
Manifestaciones: La descarga es de naturaleza estocástica y puede fluctuar en intensidad en respuesta a vibraciones o variaciones de temperatura.
Estudio de caso de la industria: una instalación de moldeo por inyección de plástico experimentó una descarga parcial persistente-que provocó el quemado de tres varillas calefactoras en un período de tres-meses-debido a virutas de cobre residuales atrapadas dentro de los conectores eléctricos.
