Частичные разряды – это локальные разряды на поверхности или внутри диэлектрика. Это могут быть коронный, скользящий разряды или пробои отдельных малых элементов диэлектрика.

 Условия возникновения частичных разрядов зависят от конфигурации полей в конструкции и электрофизических характеристик материала, т.е. они возникают либо в местах максимальной напряженности электрического поля, либо в местах пониженной электрической прочности диэлектрика. Частичные разряды подразделяют на внешние и внутренние.

При длительном воздействии частичных разрядов происходит необратимое ухудшение свойств изоляции, в конце концов, заканчивающееся пробоем. Энергия, возникающая в результате частичных разрядов, расходуется на нагрев, бомбардировку поверхности заряженными частицами, постепенное расширение канала разряда, ионизацию, излучение. Все эти явления и обуславливают вредное воздействие частичных разрядов на изоляцию, которое проявляется в эрозии (разрушение поверхности с уносом материала) или структурных изменениях (деструкции, сшивке).

Например, в электрических машинах частичные разряды возникают:

1.                 В месте выхода обмотки из паза (для их устранения применяют полупроводящие нелинейные покрытия)

2.                 В воздушном зазоре между обмоткой и стенкой паза

3.                 Дефекты с пониженной электрической прочностью в толще изоляции (воздушные или лаковые прослойки)

4.                 В местах отслоения изоляции от токоведущих частей.

В конструкциях силовых кабелей частичные разряды возникают из-за неоднородности полей вследствие неравномерности намотки слоев бумаги и наличия прослоек масла между ними, скользящих разрядов вдоль слоев (кабели с бумажной изоляцией). Концентраторами повышенной напряженности поля в толще материала являются воздушные и водные включения, постепенно растущие каналы разрушения в кабельной изоляции называются триингами.

При постоянном напряжении увеличение напряжен­ности поля в воздушных включениях вызывает менее интенсивные разрядные процессы и оказывает меньшее влияние на электрическую прочность изоляции, чем при переменном напряжении. При постоянном напряжении и высокой начальной напряжен­ности поля Е_н воздух во включении ионизируется, возникает частичный разряд, в ре­зультате которого на некоторое время (примерно на 10^-7 с) газ становится проводником. При этом на поверхности включения об­разуется свободный поверхностный заряд. Плотность заряда распределяется таким образом, что на­пряженность поля, создаваемая им, час­тично компенсирует внешнее при­ложенное поле. За счет этого суммарное поле в газовом включении зна­чительно снижается. При некоторой напряженности поля погасания Е_п ионизация прекращается, и воздушное включение снова становится непроводником (рис. 1). Период существования ионизации на рисунке обозначен ∆t₁. В дальнейшем свободные заряды стекают через диэлектрик, и напря­женность поля во включении нарастает по экспоненциальному закону с постоянной времени релак­сации τ≈εε₀ρ_V. Если бы не происходило ионизации, то напряжен­ность поля достигла бы некоторого значения Е_в, но при Е = Е_н ионизация возникает снова и цикл повторяется. Время цикла определяется в основном перио­дом между погасанием и зажиганием разряда ∆t₂, который зависит от по­стоянной времени релаксации τ. Значение τ для высококачествен­ных диэлектриков находится обычно в пределах от нескольких се­кунд до десятков секунд (в полиэтилене — нескольких часов).

Рис. 1. Напряженность элект­рического поля при разрядах в воздушных включениях

При переменном напряжении после ионизации в газовом вклю­чении также возникают поверхностные заряды, поле которых в один полупериод направлено против внешнего поля и ослабляет его. Но в следу­ющий полупериод внешнее поле изменяет направление, и поле зарядов уже его усиливает, что приводит к новой вспышке ионизации. В зависимости от внешнего напряжения частота этих вспышек может быть в два или более раз выше частоты напря­жения, т. е. возможно возникновение интенсивных разрядных процессов.

Таким образом, интенсивность частичных разрядов при переменном напряжении и их влияние на процесс старения изо­ляции будет значительно больше, чем при постоянном напряжении.