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GIS设备故障和缺陷类型
点击次数:1353 发布时间:2017-07-19

随着国民经济的快速发展,我国的电力事业也得到了持续高速发展,另外随着我国城市化进程的大力推进,土地资源的供求矛盾日趋显著,传统的敞开式变电站己经难以在城市电网中应用,具有紧凑结构的GIS应运而生,并得到广泛应用。由于GIS特殊的结构,在应用初期,业内普遍认为它是免维修设备,但是随着运行时间的推移,GIS依然不可避免的存在故障。国际大电网会议(CIGRE)做了相应的调查,其结果表明,故障造成的损失会随着电压等级的提高而增大,同时其维修成本也越高,绝缘故障占比例zui高(57.3% ),机械故障次之(18.1%)、其中,导电微粒在整个绝缘故障中约占20%另外故障也多见于固体绝缘,主要是绝缘子及浇注式树脂绝缘缺陷。

 

GIS设备产生绝缘缺陷机理复杂、原因繁多,其中常见的绝缘缺陷类型是:金属突起类缺陷、异物及自由微粒缺陷、悬浮电位缺陷、绝缘子类缺陷、SF6气体混有水蒸气等。

 

1. 金属突起类缺陷:

根据金属尖刺位置的不同,可分为高压导体尖刺和外壳尖刺,由于金属尖刺的曲率半径小,容易在其周围形成强场分布,从而造成电晕放电。在工频电压下,金属尖刺在电晕放电的过程中,一般会随着放电而慢慢烧蚀钝化,zui终放电逐渐减弱甚至消失,故此类绝缘缺陷在工频运行电压下造成内部击穿的概率较小,但是在快速暂态过电压下,其造成的危害较为严重间。

 

2. 异物及自由微粒缺陷:

该类缺陷较为常见,主要包括在生产过程中由于清扫不干净等原因而在GIS腔体内的金属碎屑以及GIS开关动作过程中产生的金属碎屑。在工频运行电压作用下,金属微粒可能产生跳动、移位等动作,自由金属颗粒在跳动后下落的过程中,局部放电较易发生,另外还可能形成导电通道,严重时会导致GIS内部击穿。通过GIS模型内部安置金属颗粒来模拟GIS中外来颗粒放电情况,探索典型局部放电量的大小、放电波形特征以及影响因素等,研究结果表明:局部放电的初始电压以及放电量与充气压力及金属颗粒大小和气压密切相关。

 

3. 悬浮电位缺陷:

GIS内部采用了大量的屏蔽电极,主要作用是改善GIS内部的电场分布,使之更加均匀,在运行初期,屏蔽电极与导体间的接触一般是比较好的,但是随着开关动作等引起的振动作用,连接部位可能出现松动,则会形成这种缺陷,这种缺陷下的放电比较明显,而且超声脉冲发生是不均匀、不连续的。

 

4. 绝缘子类缺陷:

绝缘子类缺陷一般有两种,绝缘子内部缺陷和绝缘子表面的赃污缺陷。绝缘子内部缺陷主要是在生产过程中渗入的杂质等原因造成的,而且这种内部缺陷通常都比较微小,出厂时很难被检测到,另外,由于环氧树脂在固化阶段的收缩以及环氧树脂和电极是不同的材料,由相异的热膨胀系数等因素zui终也可能在绝缘子内部形成微小空隙,除此之外,由装配误差以及GIS运行中的机械振动也可能导致绝缘子损伤,从而产生气隙及裂纹缺陷。绝缘子表面脏污缺陷主要来源于生产及运输过程,如果绝缘子表面将这些污染物吸附住,微粒附近可能引起电荷积累,长期的放电会导致绝缘子劣化,出现电树枝,从而破坏盆式绝缘子本体,zui终导致其损坏。文献分析了GIS在运行过程中,由于电、热等外在因素,内部的橡胶等有机物挥发出含S的气体,含硫气体与导杆和电连接的镀层等发生化学反应,zui终生成物是一系列的半导体物质。试验中是通过在盆子上涂一层厚度小于1毫米的硫化银粉状物模拟绝缘子缺陷,研究结果表明:绝缘子表面硫化银粉末放电信号幅值总体较小,其PRPD谱图呈现出山丘状。

 

5. SF6气体混有水蒸气:

前人的研究结果说明:在GIS设备内部SF6气体混入其它少量绝缘性能强的气体(如氮气)非但不会降低,反而会提高SF6气体绝缘性能的作用,但混入的气体是水蒸气,则会造成其绝缘性能的劣化。在温度的过程中,有可能导致GIS内部的杂质物质存在于混在水蒸气凝露里,当附着在盆子表面时,肯定会影响盆式绝缘子表面的绝缘特性,造成绝缘性能的降低。

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