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GIS内的缺陷类型分析

发布时间:2020-09-16 16:32人气:

造成GIS内发生局部放电的原因往往是多方面的,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、电极突出物、绝缘子缺陷、SF6中混有水蒸气等几类,如图所示。

GIS内部可能出现的缺陷类型示意图

①严重的装配错误

有些影响介质性能的严重装配错误在交接试验时可能会被漏检。比如,本来只做运输途中用的袋装干燥剂,但在组装时却忘了从GIS部件中取出来,组装后不易被检测到。它虽然不会立即引起故障,却对今后GIS的运行带来了无穷后患。

②自由金属微粒

自由金属微粒是气体绝缘装置中最常见的缺陷,它一直是导致GIS故障的主要原因。这些微粒可能是制造或组装过程中产生的,也可能是开关装置动作过程中产生的。 GIS中的自由金属微粒能够在交流电压下获得电荷并在电场的作用下移动,如果电场足够强,微粒就能完全地穿过外壳和高压导体之间的间隙。微粒运动的程度取决于微粒的材料、形状等因素。当微粒靠近而未接触到高压导体时,更容易发生局部放电。微粒迁移并附着在绝缘子表面时也很危险。为此,对有关微粒的行为和故障机理己开展了大量的工作。

③接触不良的电位浮动

在GIS内,静电屏蔽广泛地用来控制危险部位的电场强度。屏蔽电极与高压导体或接地导体间的电气连接通常是轻负载接触。由于这些连接部分只传输小的容性电流,通常对连接部分要求不高。然而一些连接部分在最初安装时虽然接触很好,但随着时间推移会老化和位移,造成接触不良,导致电位浮动。

屏蔽或导体连接点机械上的不良接触会导致因静电力引起的机械振动。这种振动会导致接触进一步恶化,最终出现电极电位浮动。

对于大多数电位浮动的电极,所形成的充电电容会产生局部放电并产生相对较强的电磁和超声信号。这种放电信号会形成腐蚀性的分解物和微粒,从而加速恶化过程,污染附近的绝缘表面直致造成绝缘失败。


④固定微粒

固定微粒通常有两种存在形式:一是金属突起,一是微粒附着在固体绝缘或绝缘子表面。

金属突起通常是由于不良加工、机械破坏或组装时的擦刮而出现的,尖头突出形成绝缘气体中的高场强区。这些突出物通常异常尖锐,在工频电压下电晕会变得稳定化,因而在稳态工作条件下不一定会引起击穿。然而,在快速暂态现象下,譬如在雷电波,尤其是在快速暂态过电压下这些缺陷会引起故障。

绝缘子表面的微粒,若是暂时粘在绝缘子表面的,通常会移动到低场强区而不发生局部放电,但在某些情况下会长期地固定在绝缘子表面。作为固定微粒,它粘贴在绝缘表面的作用类似于金属突起物。


⑤绝缘子缺陷

绝缘子表面异常是由其它的缺陷类型引起的二级效应,比如局部放电产生的分解物、金属微粒或者绝缘气体中可能过多的水气引起的破坏。另外,现场测试时闪络产生的树痕在某种情况下也可以被视为缺陷。

绝缘子内的缺陷通常很小,常常是一些在制造过程中形成但又很难检测到的缺陷,比如在制造过程中嵌入的金属微粒、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胀系数而出现的空隙和层离。


⑥SF6中混有水蒸气等

GIS中使用的高气压SF6是一种良好的绝缘介质,在实际设计中,少量的添加某些其它气体对SF6的介质行为没有大的影响,而水蒸气对SF6的介质性能影响很大。当温度下降时,水蒸气就会出现凝露,结合其它混合物,影响介质表面的导电性,改变它的老化特征或直接导致故障。

上述任何一种缺陷都有可能发生,掌握GIS内部的缺陷类型特征,研究各种缺陷的严重程度,将GIS内的局部放电类型进行分类,对于GIS的检修工作有着重要的现实意义。

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