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GIS局部放电的原因及其特征分析

发布时间:2020-09-24 01:48:13人气:

GIS局部放电
GIS局部放电
局部放电是当外加电压的场强可以使电气设备中的绝缘区域发生放电,但还不能形成固定放电通道的放电现象。

GIS设备出现局部放电的主要原因是其自身存在的绝缘缺陷,因为在生产、运输以及现场安装设备的过程中难以避免出现工艺和清洁上的缺陷和差错,这些缺陷会影响GIS设备的可靠性,些种缺陷包括固定缺陷、自由导电微粒、接触不良和浮电位、绝缘子缺陷等,这些缺陷在电场作用下容易出现局部放电,可能导致GIS设备的绝缘损坏。具体原因说明如下:


(1)固有缺陷。

其中包括外壳内表面上和导体由于安装欠佳、刮伤和毛刺造成的金属凸起物,以及固体绝缘表面上的凸起微粒。生产工艺不良或安装不精细是造成这些固定缺陷的原因,导体表面会出现细尖的毛刺。此类缺陷虽然在稳定的运行电压状态下不会引起击穿,但对于特殊状况电压如冲击电压、快速暂态过电压(VFOT)条件下会异常敏感并容易导致绝缘击穿。

(2)GlS设备内可自由移动的金属微粒。

作为气体绝缘装置中最常见的缺陷之一,GlS设备在制造、装配和运行的过程中中普遍容易产生自由金属微粒。GlS故障大部分由其导致。在交流电压影响下,GlS中的自由金属微粒能够获得电荷并在电场的作用下移动。虽然在很大程度上,微粒运动与放电的可能性是随机的,但是微粒在巨大的电场作用下可能彻底穿过接地外壳和高压导体之间的间隙。微粒的形状、材料等因素决定了微粒的运动程度,当微粒靠近而未接触高压导体或迁移并固定到绝缘子表面时,最可能发生局部放电。

(3)传导部分接触不良和浮电位。

静电屏蔽中的导体连接方式通常采用轻负荷接触,这些接触会随时间推移变成接触不良。一方面,接触不良点经受了会产生的具有腐蚀性的产物的弱放电,进而导致进一步恶化了其中的电接触,使得屏蔽电极成为电位浮动的电极。在另一方面,接触点会出现机械振动使得接触变差,最终导致出现电极电位浮动,这些机械振动由机械上的不良接触产生的静电力引起。

(4)绝缘子本身存在缺陷。

绝缘子制造过程中容易形成由于实验闪络和内部空隙引起的表面缺陷,另外因电极粗糙容易嵌进金属微粒而引起缺陷。还会出现环氧树脂固化过程中的收缩程度和金属电极不同引起的层离和空隙。但这些缺陷一般非常细小因而难以检测。

一般情况下,由上述的各种缺陷所引发的局部放电具有以下的特征:

1)GIS设备中在工频正负半周内绝缘子内部的气隙放电基本类似,即正负半周放电指纹基本对称。在实验电压幅值的绝对值提高部分可能会出现放电脉冲,所加电压决定了放电频率,但是如果出现强烈的放电后,放电脉冲可能会拓展到电压绝对值下降部分
相位上,而且每次放电的大小不相同。

2)电晕放电容易发生在电场不均匀时的导体周围,GIS设备中的电晕放电过程相似于空气中的电晕放电,因为气体中充满自由移动的分子,因此局部放电脉冲容易发生在施加电场的正负峰值附近,并且随着电压增加,局部放电脉冲加大,其频率也增加。

3)通常用自由导电微粒和固体导体上金属突起微粒放电的相位分布存在明显不同这个特征来区分缺陷类型的不同。GIS设备中的自由导电微粒能吸引电荷,从而在交流电压作用下衍生出各种随机出现的姿态,姿态的随机性体现在于所加电压和微粒特性的差异上。自由导电颗粒可能跳跃至GIS设备的高场强区,这样形成的局防易演变为绝缘击穿的放电通道。在各种自由导电微粒之中,残留在GIS设备的金属碎屑或金属颗粒产生的各种局放效应是最为严重的,所以GIS设备内可自由移动的金属微粒对设备产生较大危害。

4)在出厂时,绝缘子可能是完好的,但在整个运输、安装以及调试过程中容易对绝缘子造成轻微损伤。这些损伤在运行初期可能不会显露出来,但却增加了缺陷演变的可能,成为潜在隐患。绝缘子表面的缺陷增加表面电荷的积累,这种积累损坏了绝缘子的表面绝缘,使得绝缘子滑闪甚至发生击穿。其放电特征为:小电荷的局部放电脉冲发生在电流最大相位过零时,随着电压上升出现不规则的脉冲。

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