Wat zijn de oorzaken van gedeeltelijke ontlading?

Gedeeltelijke ontlading kan optreden in bellen, oliefilms of aan de randen van geleiders (elektroden) in isolatiestructuren, en vormen worden van interne ontlading (gas of olie), oppervlakteontlading, corona-ontlading, enz. Daarom is corona-ontlading smaller dan gedeeltelijke ontlading, maar vormt geen kanalen tussen de elektroden. Gedeeltelijke ontlading is vaak moeilijk te vermijden bij elektrische hoogspanningsproducten.
Dit komt omdat isolatiematerialen of -structuren vaak luchtspleten of oliefilms bevatten die tijdens het productieproces gevoeliger zijn voor defecten dan vaste isolatiemedia. Giettransformatoren en transformatoren, plastic kabels en zelfklevende papieren hoezen bevatten bijvoorbeeld onvermijdelijk luchtbellen tijdens het productieproces. In de olie-ondergedompelde isolatie van elektrische hoogspanningsapparaten bevindt zich een oliefilm tussen de papierlagen.
De diëlektrische constante van lucht en minerale olie is lager dan die van vaste media, dus onder invloed van een elektrisch veld hebben ze vaak een hogere veldsterkte dan vaste media. De doorslagsterkte van lucht en olie is echter lager dan die van vaste media. Daarom zal, wanneer de aangelegde spanning tot een bepaalde waarde stijgt, een plaatselijke storing van de lucht of de olie optreden, wat resulteert in een gedeeltelijke ontlading van de isolatie.
Bovendien is de elektrische veldsterkte aan de rand, vanwege het geconcentreerde elektrische veld aan de rand van de elektrode, bijzonder hoog. De rand van de hulselektrode en de uitlaat van de hoogspanningsmotorspoel zijn bijvoorbeeld gevoelig voor ontlading. Lokale ontlading vindt vaak plaats in de plakbandhuls en de wikkeling van de hoogspanningsmotor onder werkspanning.
Bij het ontwerpen en vervaardigen van hoogspanningskabels en condensatoren is de werkveldsterkte over het algemeen lager dan de initiële ontladingsveldsterkte van oliepapierisolatie. Onder invloed van een elektrisch veld veroudert isolatiepapier echter door de impact van hoogenergetische geladen deeltjes. In het begin kan het gas worden geabsorbeerd, maar na verloop van tijd zal het belletjes vormen en een gedeeltelijke ontlading veroorzaken.
Gedeeltelijke ontlading wordt voornamelijk gegenereerd onder sinusoïdale AC-spanning, wat de normale werking van de isolatie direct in gevaar brengt. Andere typen, zoals overspanning door bliksem en bedrijfsoverspanning, zijn vanwege hun korte duur en lage waarschijnlijkheid van optreden niet voldoende om aanzienlijke ontladingsgevaren te veroorzaken. Onder gelijkspanning is de herhalingssnelheid van de ontlading veel lager dan die van wisselspanning, dus deze wordt door mensen niet serieus genomen.
Wanneer de gelijkspanning wordt aangelegd, moet de ontladingsherhalingssnelheid van geïmpregneerde papierkabels de ontladingsherhalingssnelheid bereiken die optreedt bij wisselspanning. De ontlaadspanning is ongeveer 6-11 maal die van wisselspanning. De reden hiervoor is dat de ontladingsherhalingssnelheid onder wisselspanning veel hoger is dan die onder gelijkspanning, waardoor de schade ernstig is.
De corona-ontlading aan de punt of elektroderand wordt meestal blootgesteld aan lucht, en de schade aan het medium hangt af van het feit of de corona in contact komt met het materiaal. Als het niet direct in contact komt met het materiaal, wordt het indirect veroorzaakt door de gegenereerde ozon of andere corrosieve producten.