
GIS局部放電
GIS設(shè)備出現(xiàn)局部放電的主要原因是其自身存在的絕緣缺陷,因為在生產(chǎn)、運輸以及現(xiàn)場安裝設(shè)備的過程中難以避免出現(xiàn)工藝和清潔上的缺陷和差錯,這些缺陷會影響GIS設(shè)備的可靠性,些種缺陷包括固定缺陷、自由導(dǎo)電微粒、接觸不良和浮電位、絕緣子缺陷等,這些缺陷在電場作用下容易出現(xiàn)局部放電,可能導(dǎo)致GIS設(shè)備的絕緣損壞。具體原因說明如下:
(1)固有缺陷。
其中包括外殼內(nèi)表面上和導(dǎo)體由于安裝欠佳、刮傷和毛刺造成的金屬凸起物,以及固體絕緣表面上的凸起微粒。生產(chǎn)工藝不良或安裝不精細是造成這些固定缺陷的原因,導(dǎo)體表面會出現(xiàn)細尖的毛刺。此類缺陷雖然在穩(wěn)定的運行電壓狀態(tài)下不會引起擊穿,但對于特殊狀況電壓如沖擊電壓、快速暫態(tài)過電壓(VFOT)條件下會異常敏感并容易導(dǎo)致絕緣擊穿。(2)GlS設(shè)備內(nèi)可自由移動的金屬微粒。
作為氣體絕緣裝置中最常見的缺陷之一,GlS設(shè)備在制造、裝配和運行的過程中中普遍容易產(chǎn)生自由金屬微粒。GlS故障大部分由其導(dǎo)致。在交流電壓影響下,GlS中的自由金屬微粒能夠獲得電荷并在電場的作用下移動。雖然在很大程度上,微粒運動與放電的可能性是隨機的,但是微粒在巨大的電場作用下可能徹底穿過接地外殼和高壓導(dǎo)體之間的間隙。微粒的形狀、材料等因素決定了微粒的運動程度,當(dāng)微粒靠近而未接觸高壓導(dǎo)體或遷移并固定到絕緣子表面時,最可能發(fā)生局部放電。(3)傳導(dǎo)部分接觸不良和浮電位。
靜電屏蔽中的導(dǎo)體連接方式通常采用輕負荷接觸,這些接觸會隨時間推移變成接觸不良。一方面,接觸不良點經(jīng)受了會產(chǎn)生的具有腐蝕性的產(chǎn)物的弱放電,進而導(dǎo)致進一步惡化了其中的電接觸,使得屏蔽電極成為電位浮動的電極。在另一方面,接觸點會出現(xiàn)機械振動使得接觸變差,最終導(dǎo)致出現(xiàn)電極電位浮動,這些機械振動由機械上的不良接觸產(chǎn)生的靜電力引起。(4)絕緣子本身存在缺陷。
絕緣子制造過程中容易形成由于實驗閃絡(luò)和內(nèi)部空隙引起的表面缺陷,另外因電極粗糙容易嵌進金屬微粒而引起缺陷。還會出現(xiàn)環(huán)氧樹脂固化過程中的收縮程度和金屬電極不同引起的層離和空隙。但這些缺陷一般非常細小因而難以檢測。一般情況下,由上述的各種缺陷所引發(fā)的局部放電具有以下的特征:
1)GIS設(shè)備中在工頻正負半周內(nèi)絕緣子內(nèi)部的氣隙放電基本類似,即正負半周放電指紋基本對稱。在實驗電壓幅值的絕對值提高部分可能會出現(xiàn)放電脈沖,所加電壓決定了放電頻率,但是如果出現(xiàn)強烈的放電后,放電脈沖可能會拓展到電壓絕對值下降部分
相位上,而且每次放電的大小不相同。
2)電暈放電容易發(fā)生在電場不均勻時的導(dǎo)體周圍,GIS設(shè)備中的電暈放電過程相似于空氣中的電暈放電,因為氣體中充滿自由移動的分子,因此局部放電脈沖容易發(fā)生在施加電場的正負峰值附近,并且隨著電壓增加,局部放電脈沖加大,其頻率也增加。
3)通常用自由導(dǎo)電微粒和固體導(dǎo)體上金屬突起微粒放電的相位分布存在明顯不同這個特征來區(qū)分缺陷類型的不同。GIS設(shè)備中的自由導(dǎo)電微粒能吸引電荷,從而在交流電壓作用下衍生出各種隨機出現(xiàn)的姿態(tài),姿態(tài)的隨機性體現(xiàn)在于所加電壓和微粒特性的差異上。自由導(dǎo)電顆粒可能跳躍至GIS設(shè)備的高場強區(qū),這樣形成的局防易演變?yōu)榻^緣擊穿的放電通道。在各種自由導(dǎo)電微粒之中,殘留在GIS設(shè)備的金屬碎屑或金屬顆粒產(chǎn)生的各種局放效應(yīng)是最為嚴重的,所以GIS設(shè)備內(nèi)可自由移動的金屬微粒對設(shè)備產(chǎn)生較大危害。
4)在出廠時,絕緣子可能是完好的,但在整個運輸、安裝以及調(diào)試過程中容易對絕緣子造成輕微損傷。這些損傷在運行初期可能不會顯露出來,但卻增加了缺陷演變的可能,成為潛在隱患。絕緣子表面的缺陷增加表面電荷的積累,這種積累損壞了絕緣子的表面絕緣,使得絕緣子滑閃甚至發(fā)生擊穿。其放電特征為:小電荷的局部放電脈沖發(fā)生在電流最大相位過零時,隨著電壓上升出現(xiàn)不規(guī)則的脈沖。