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GIS内部缺陷类型分析
点击次数:124 发布时间:2019-09-24

造成GIS内发生局部放电的原因是多方面的,引发绝缘故障的缺陷类型及故障的平均分布如图所示。

GIS内不同绝缘类型引发的绝缘故障率

GIS中影响介质性能的缺陷主要有严重的装配错误、自由金属微粒、导体之间电气或机械接触不良、固定微粒、绝缘子缺陷、SF6中混有水蒸汽等几类,下面对这些缺陷分别进行分析。

 

(1)自由导电微粒

自由导电微粒是气体绝缘装置中最常见的缺陷,它是导致GIS绝缘故障的主要原因。这些微粒可能是制造或装配过程中未清洗干净而产生的遗留物,也可能是机械装置动作过程中金属磨擦而产生的金属粉末。自由导电微粒的形状有粉末状或片状或大尺寸固体颗粒等,它们能够在外电场作用下感应电荷以获得足够的电场能量,并在电场力的作用下发生跳动或位移,如果电场足够强,自由导电微粒获得的能量足够大,就完全有可能越过外壳和高压导体之间的间隙或移动到有损绝缘的地方。金属微粒运动的程度既取决于材料和形状,又取决外电场的强度和作用时间等因素。当金属微粒接近而未接触到高压导体时,最容易表现的电气特征是产生PD现象。同时,金属微粒在迁移过程中和附着在绝缘子表面时也会产生PD现象,只是不同的运动形式所产生的PD指纹谱图各异。

 

(2)固定金属突出物

固定金属突出物通常有两种存在形式:一是金属突起毛刺,二是金属微粒附着在固体绝缘表面。它是因加工不良、机械破坏或装配时的相互擦刮而产生,通常异常尖锐,以致在尖头突出部位形成绝缘气体中的高场强区。在稳态工作条件下,这些高场强区所产生的电晕有时显得较为稳定,不一定会引起击穿。然而,在快速暂态过电压下,譬如在操作过电压或雷电过电压下,往往会引发故障。另外,绝缘子表面吸附的固体金属微粒,若是暂时粘在绝缘子表面,通常会移动到低场强区而不发生PD,但在某些情况下会长期地固定在绝缘子表面,作为固定金属微粒,它粘贴在绝缘表面的作用类似于金属突起物。然而,绝缘子表面微粒有以下几个主要不同特征:

 

①绝缘子上的微粒有时在交接时并不存在,而是过一段时间才出现。有些微粒起初可能并不危险,但由于机械振动和操作过电压引起的静电力,会有轻微的运动并最终朝着危险的方向发展。
②绝缘子表面的微粒会形成表面电荷聚集,从而在某种程度上加大了故障的可能性。
③微粒处的放电会导致绝缘子表面损伤,在工频场下产生表面树痕,最终出现故障。

 

(3)绝缘子缺陷

绝缘子缺陷有可能发生在绝缘子表面或内部。表面缺陷是由其它的缺陷类型引起的二次效应,比如PD产生的分解物、金属微粒或者绝缘气体中可能过多的水气引起的破坏;在现场测试时,闪络产生的树痕在某种情况下也可以被视为绝缘表面缺陷。内部缺陷通常很小,常常是一些在制造过程中形成但又很难检测到的缺陷,比如在制造过程中渗入的金属微粒、环氧树脂在固化过程中的收缩以及环氧树脂和金属电极不同的热膨胀系数而出现的内部空隙和层离;由于装配误差,导体的机械运动也可能给绝缘子造成损伤。

 

(4)悬浮电位体

在GIS内部,被广泛地用来改善危险部位的电场分布的屏蔽电极与高压导体或接地导体间的电气连接通常是所谓轻负载接触(即连接部分只传输很小的容性电流),然而,一些连接部件在最初安装时虽然接触良好,但随着开关电器操作所产生的机械振动会导致移位或随时间推移带来的老化,都有可能造成静电屏蔽体的接触不良,从而出现浮动电位。同时,静电屏蔽体或导体连接点机械上的不良接触又会加剧因静电力引起的机械振动,从而进一步导致接触不良,最终出现电极电位浮动。对于大多数电位浮动的电极,所形成的等效电容在充电过程中会产生PD,并伴有较强的电磁辐射和超声波,同时,放电还会形成腐蚀性的分解物和微粒,从而加速恶化,污染附近的绝缘表面直致造成绝缘故障。

 

(5)微水含量

在实际设计中,GIS中的高气压SF6绝缘气体添加某些少量其它气体(如N2)有利于提高SF}的气体介质绝缘性能,但少量的微水混入会使SF}的绝缘性能大大下降。当温度下降时,微水就会出现凝露,结合其它混合物附着在固体绝缘表面,影响绝缘表面的导电性。

 

此外,有些影响绝缘性能的装配错误在交接试验时可能会被漏检,比如,只做运输途中使用的袋装干燥剂,在组装时却忘了从GIS部件中取出来,交接试验时又没有被检测到,它虽然不会立即引起故障,但却对今后GIS的运行带来隐患。

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