สาเหตุทั่วไปของการคายประจุบางส่วนในระบบวิ่งร้อน ได้แก่: การมีอยู่ของช่องว่างอากาศหรือช่องว่างภายในวัสดุฉนวนหรือที่ส่วนต่อประสาน; การกระจายสนามไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอ- (เช่น "เอฟเฟกต์ส่วนปลาย"); ความชื้นเข้าหรืออายุของฉนวน การสัมผัสที่ไม่ดีที่ส่วนต่อประสานระหว่างสื่ออิเล็กทริกต่างๆ และสิ่งสกปรกตกค้างที่เกิดจากกระบวนการผลิตหรือการประกอบ ในบรรดาปัจจัยเหล่านี้ ช่องว่างอากาศและความเข้มข้นของสนามไฟฟ้าเป็นตัวกระตุ้นหลักสองประการ
1. ช่องว่างอากาศหรือข้อบกพร่องที่เป็นโมฆะ (สาเหตุที่พบบ่อยที่สุด)
หากมีฟองอากาศหรือช่องว่างเล็กๆ อยู่ภายในชั้นฉนวนของแท่งทำความร้อน สายเคเบิล หรือขั้วต่อ-เนื่องจากค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของอากาศต่ำกว่าค่าคงที่ของวัสดุฉนวนแข็งอย่างมาก- ความแรงของสนามไฟฟ้าภายในช่องว่างอากาศเหล่านี้จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าที่ใช้ สิ่งนี้ทำให้ช่องว่างไปถึงความแรงของการแตกตัวของอิเล็กทริกก่อน จึงทำให้เกิดการคายประจุบางส่วน
สถานการณ์ทั่วไป: การเติมซิลิโคนไม่เพียงพอ การดักจับอากาศระหว่างการฉีดขึ้นรูปแท่งทำความร้อน
อาการ: ตรวจพบการคายประจุบางส่วนทันทีเมื่อติดตั้งระบบใหม่ หรือระดับการคายประจุสูงผิดปกติในระหว่างระยะเริ่มแรกของการทำงาน
กลไกสำคัญ: เมื่อก๊าซภายในช่องว่างอากาศแตกตัวเป็นไอออน จะก่อให้เกิดส่วนโค้งไฟฟ้าเล็กๆ ที่กัดกร่อนวัสดุฉนวนโดยรอบอย่างต่อเนื่อง และค่อยๆ ขยายขอบเขตของข้อบกพร่อง
2. สนามไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอ- ("เอฟเฟกต์ส่วนปลาย")
ที่ขอบของตัวนำ เสี้ยนบนขั้วสายไฟ หรือที่มุมแหลมของวัตถุแปลกปลอมที่เป็นโลหะ สนามไฟฟ้าจะมีความเข้มข้นสูง นำไปสู่การคายประจุ "โคโรนา"
ตำแหน่งทั่วไป: แกนอิเล็กโทรดของแท่งทำความร้อนไม่มีการลบมุม เศษโลหะที่ติดอยู่ภายในขั้วต่อ รอยตัดที่ไม่สม่ำเสมอหรือเป็นรอยหยักในชั้นป้องกันสายเคเบิล
ลักษณะที่ปรากฏ: โดยทั่วไปเหตุการณ์การคายประจุจะเกิดขึ้นใกล้กับจุดสูงสุดของแรงดันไฟฟ้า และรูปแบบ Phase-Resolved Partial Discharge (PRPD) จะแสดงลักษณะเฉพาะของการกระจายแบบ "rabbit-ear"
หลักการทางกายภาพ: ตามสูตรสำหรับความแรงของสนามไฟฟ้า ยิ่งรัศมีความโค้งเล็กลง ความแรงของสนามก็จะยิ่งสูงขึ้น สิ่งนี้ทำให้มีความอ่อนไหวสูงที่จะเกินเกณฑ์การสลายตัวของอิเล็กทริกในพื้นที่
3. ความชื้นของฉนวนหรือความชรา
การแทรกซึมของความชื้นหรือการเสื่อมสภาพจากความร้อน-ในระยะยาวของวัสดุทำให้ประสิทธิภาพของฉนวนลดลง ซึ่งส่งผลให้ความเป็นฉนวนลดลงในพื้นที่เฉพาะ ทำให้มีแนวโน้มที่จะคายประจุบางส่วนแม้ภายใต้แรงดันไฟฟ้าในการทำงานปกติ
กลไกการซึมผ่านของความชื้น: ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า โมเลกุลของน้ำจะสลายตัวเพื่อสร้างก๊าซ ดังนั้นจึงสร้างช่องทางใหม่สำหรับฟองก๊าซ
กลไกการแก่ชรา: ชั้นไมก้าจะแยกชั้นและรอยแตกของเจลซิลิโคน ทำให้เกิดช่องว่างขนาดเล็กที่อาจเกิดการคายประจุบางส่วนได้
อาการทั่วไป: การลดลงพร้อมกันของค่าความต้านทานของฉนวนและการมีอยู่ของการปล่อยบางส่วน สิ่งนี้มักสังเกตได้ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง-หรือในอุปกรณ์ที่มีอายุการใช้งานเกินกำหนด
4. การติดต่อทางใบหน้าไม่ดี
ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างวัสดุที่ไม่เหมือนกัน (เช่น ระหว่างซับสเตรตเซรามิกกับอิเล็กโทรดทองแดง หรือระหว่างซิลิโคนเจลกับตัวเรือนโลหะ) หากการยึดติดอ่อนหรือมีช่องว่างเล็กมาก โซน "ศักย์ไฟฟ้าลอยตัว" อาจก่อตัวขึ้น และกระตุ้นให้เกิดการคายประจุที่พื้นผิว
พบได้ทั่วไปที่: ขอบของซับสเตรต DCB (Direct Bonded Copper) และพื้นผิวจับคู่ระหว่างแท่งทำความร้อนและรูยึดภายในแม่พิมพ์
ปัจจัยเสี่ยง: วงจรการขยายตัวและการหดตัวเนื่องจากความร้อนอาจทำให้การแยกตัวของพื้นผิวรุนแรงขึ้น ส่งผลให้ปรากฏการณ์การปล่อยประจุแย่ลงเรื่อยๆ
5. การปนเปื้อนจากสิ่งเจือปนหรือวัตถุแปลกปลอม
เศษโลหะ เส้นใย หรือฝุ่นที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการผลิต การประกอบ หรือการบำรุงรักษาสามารถทำหน้าที่เป็น "เมล็ดพืช" สำหรับการคายประจุเมื่ออยู่ภายใต้สนามไฟฟ้าแรงสูง-
แนวทางปฏิบัติที่มีความเสี่ยงสูง-: ความล้มเหลวในการทำความสะอาดสภาพแวดล้อมโดยรอบอย่างเหมาะสมเมื่อเปลี่ยนแท่งทำความร้อนบน-ไซต์งาน หรือใช้ส่วนผสมในการปลูกต่ำกว่ามาตรฐานที่มีฟองอากาศติดอยู่
อาการ: การปล่อยประจุจะมีลักษณะสุ่มและอาจเปลี่ยนแปลงความรุนแรงตามการสั่นสะเทือนหรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
กรณีศึกษาทางอุตสาหกรรม: โรงงานฉีดขึ้นรูปพลาสติกประสบปัญหาการคายประจุบางส่วนอย่างต่อเนื่อง-ส่งผลให้แท่งทำความร้อนสามแท่งหมดสภาพภายใน-ระยะเวลาสามเดือน-เนื่องจากมีเศษทองแดงที่ตกค้างติดอยู่ภายในขั้วต่อไฟฟ้า
