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GIS局部放电检测的目的和意义
点击次数:2120 发布时间:2018-06-15

气体绝缘组合开关电器(Gas Insulated Switchgear,简称GIS)是20世纪60年代中期出现的一种新型电气装置,它将断路器、母线、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、套管等多种电气元件封闭组合在接地的金属外壳中,绝缘支撑部分采用环氧树脂盆式绝缘子,绝缘介质采用SF6气体,该气体具有良好的灭弧性能和绝缘特性,可以满足导体对断口、相间及断口间绝缘的需要。GIS的作用相当于一个开关站,其内部结构如图所示。

GIS标准间隔                           GIS标准间隔

GIS给高压变电所的结构和运行带来了巨大的变化。相对于传统的敞开式高压配电装置,GIS具有占地面积小(例如500kV的GIS变电所占地面积仅敞开式的5%)、安装方便、结构紧凑、维护工作量小、检修周期长和对环境影响小等突出的优点。随着近年来设计工艺和制造水平的提高,近年来GIS每台设备的年平均故障率已经由6.1%(300kV≤Un≤500kV)降低到了3.9%。考虑到近年来城市建筑规模的不断扩大和空闲土地面积的大幅减少,建设传统的敞开式高压配电装置已经变得很困难,因此国内外大城市新建的高电压等级的变电站基本上都采用了GIS,以缓解城市建筑用地紧张的局面。

 

尽管GIS运行可靠性非常高,并且现场安装投入运行的GIS总体运行情况是良好的,但由于GIS是全封闭的组合电器设备,一旦有事故发生,会比一般的分离式敞开设备引发更为严重的后果,且故障维修将会非常复杂,修复时间长,修复过程长达两周以上。影响范围大,GIS一个间隔中设备的故障容易波及临近的非故障设备,造成检修不便和故障扩大化,一旦发生故障,必将引起所辖局部区域乃至全部区域的停电,后果严重。目前,对于GIS状态检测有多种方法,例如:出厂前的型式试验、安装后的现场试验、运行后的监测方法、现场电气试验等。运行经验表明,GIS在制造、运输和安装过程中由于工艺问题不可避免的下来或差错造成的绝缘缺陷是造成GIS故障的主因。据CIGRE23.10工作组发布的统计数据显示,绝缘故障占1985年以前投入使用的GIS的562次故障中的60%,在1985年以后投入使用的GIS的247次故障中,绝缘故障则占51%。根据2002年我国电力系统高压开关事故分析报告统计,发生的5起GIS事故均由绝缘故障所导致。其中内绝缘对地闪络3起、雷击过电压1起、拉杆断裂1起。2005年上海超高压GIS运行故障统计分析显示绝缘故障占65.1%。

 

由上述数据可知,绝缘问题是影响GIS安全、稳定运行的主要因素。由于绝缘故障大多数发生在较高电压的设备中,一旦发生击穿,后果比较严重,因而受到国内外的广泛关注。如果能够在GIS发生故障之前检测GIS内部的绝缘缺陷状况,发现问题并及时解决,就可能避免严重停电事故的发生。

 

GIS的绝缘故障常常伴有局部放电(Partial Discharge,缩写为PD)现象的发生。局部放电现象指的是在高压电力设备绝缘系统中,只有局部区域发生放电,但在放电区域内没有形成固定放电通道,即导体尚未完全击穿时的放电现象。局部放电信号包含了丰富的绝缘状态信息,是高压电气设备绝缘状态的一个重要标志。局部放电检测是一种可用于发现GIS绝缘缺陷的科学有效的方法。局部放电检测以局部放电所产生的各种现象为依据。不仅能够检测到GIS制造与安装过程中引入的绝缘缺陷,而且在线监测中能有效地检测出绝缘状态的发生及严重程度,以便及时采取应对措施,避免绝缘故障的进一步恶化。因此,开展局部放电检测对于保证GIS的安全可靠运行具有十分重要的意义。

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