De almindelige årsager til delvis udledning i varmeløbssystemer omfatter: tilstedeværelsen af luftspalter eller hulrum i isoleringsmaterialet eller ved grænseflader; ikke-ensartet elektrisk feltfordeling (såsom "spidseffekten"); fugtindtrængning eller ældning af isoleringen; dårlig kontakt ved grænseflader mellem forskellige dielektriske medier; og resterende urenheder som følge af fremstillings- eller montageprocesserne. Blandt disse faktorer er luftgab og elektrisk feltkoncentration de to primære triggere.
1. Lufthuller eller ugyldige defekter (hyppigste årsag)
Hvis der findes små bobler eller hulrum i isoleringslagene af varmestave, kabler eller konnektorer,-forudsat at luftens dielektriske konstant er væsentligt lavere end den for faste isoleringsmaterialer,-vil den elektriske feltstyrke i disse luftspalter stige kraftigt under påvirkning af et påført elektrisk felt. Dette får mellemrummet til først at nå sin dielektriske nedbrydningsstyrke, og derved udløse delvis afladning.
Typiske scenarier: Utilstrækkelig silikoneindstøbning; luftindfangning under sprøjtestøbning af varmestænger.
Manifestationer: Delvis udledning opdages umiddelbart efter installation af et nyt system, eller udledningsniveauerne er unormalt høje i de indledende faser af driften.
Nøglemekanisme: Når først gassen i luftspalten bliver ioniseret, danner den små elektriske buer, der kontinuerligt eroderer det omgivende isoleringsmateriale, hvilket gradvist udvider omfanget af defekten.
2. Ikke-ensartede elektriske felter ("Tip-effekten")
Ved kanterne af ledere, ved grater på ledningsterminaler eller ved de skarpe hjørner af metalliske fremmedlegemer bliver det elektriske felt stærkt koncentreret, hvilket fører til "corona"-udladning.
Typiske placeringer: Varmestavselektrodekerner mangler affasning; metalaffald anbragt inde i stik; ujævne eller takkede snit i kabelafskærmningslag.
Manifestationer: Udladningshændelser forekommer typisk nær spændingstoppene, og mønsteret Phase-Resolved Partial Discharge (PRPD) udviser en karakteristisk "kanin-øre"-fordeling.
Fysisk princip: Ifølge formlen for elektrisk feltstyrke, jo mindre krumningsradius, jo højere feltstyrke; dette gør den meget modtagelig for at overskride den lokale dielektriske nedbrydningstærskel.
3. Isoleringsfugtindtrængen eller ældning
Indtrængen af fugt eller den langsigtede- termiske ældning af materialer fører til en forringelse af isoleringsevnen. Dette resulterer i en reduktion af dielektrisk styrke i lokale områder, hvilket gør dem tilbøjelige til delvis afladning selv under normale driftsspændinger.
Moisture Ingress Mechanism: Under påvirkning af et elektrisk felt nedbrydes vandmolekyler for at generere gas, hvorved der skabes nye kanaler til gasbobler.
Ældningsmekanisme: Glimmerlag delaminerer og silikonegel revner og danner små huller, hvor der kan forekomme delvis udledning.
Typiske manifestationer: Et samtidig fald i isolationsmodstandsværdier og tilstedeværelsen af delvis udledning; dette observeres ofte i miljøer med høj-fugtighed eller i udstyr, der har overskredet levetiden.
4. Dårlig grænsefladekontakt
Ved grænsefladen mellem uens materialer (f.eks. mellem et keramisk substrat og en kobberelektrode eller mellem silikonegel og et metalhus), hvis bindingen er svag eller der er små mellemrum, kan der dannes en "flydende potentiale"-zone, der udløser overfladeafladning.
Almindeligvis fundet ved: Kanterne af DCB-substrater (Direct Bonded Copper) og de sammenpassende overflader mellem varmestænger og deres monteringshuller i forme.
Risikofaktorer: Termiske ekspansions- og kontraktionscyklusser kan forværre grænsefladeadskillelse, hvilket får udledningsfænomenet til gradvist at forværres.
5. Forurening med urenheder eller fremmedlegemer
Metalspåner, fibre eller støv, der indføres under fremstillings-, monterings- eller vedligeholdelsesprocesser, kan fungere som "frø" til afladning, når de udsættes for et elektrisk-højspændingsfelt.
Praksis med høj-risiko: Undladelse af at rense det omgivende miljø ordentligt ved udskiftning af varmestænger på-stedet, eller brug af substandard pottemasser, der indeholder indesluttede luftbobler.
Manifestationer: Udledningen er stokastisk af natur og kan svinge i intensitet som reaktion på vibrationer eller temperaturvariationer.
Industricasestudie: Et plastsprøjtestøbningsanlæg oplevede vedvarende delvis udladning-som resulterede i udbrænding af tre varmestænger inden for en tre-måneders periode-på grund af resterende kobberspåner fanget inde i de elektriske konnektorer.
