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?yàn)樵谏a(chǎn)、運(yùn)輸以及現(xiàn)場(chǎng)安裝設(shè)備的過(guò)程中難以避免出現(xiàn)工藝和清潔上的缺陷和差錯(cuò),這些缺陷會(huì)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(chǎng)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(shuō)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(xì)是造成這些固定缺陷的原因,導(dǎo)體表面會(huì)出現(xiàn)細(xì)尖的毛刺。此類缺陷雖然在穩(wěn)定的運(yùn)行電壓狀態(tài)下不會(huì)引起擊穿,但對(duì)于特殊狀況電壓如沖擊電壓、快速暫態(tài)過(guò)電壓(VFOT)條件下會(huì)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(dòng)的金屬微粒。
作為氣體絕緣裝置中最常見(jiàn)的缺陷之一,GlS設(shè)備在制造、裝配和運(yùn)行的過(guò)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(chǎng)的作用下移動(dòng)。雖然在很大程度上,微粒運(yùn)動(dòng)與放電的可能性是隨機(jī)的,但是微粒在巨大的電場(chǎng)作用下可能徹底穿過(guò)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(yùn)動(dòng)程度,當(dāng)微??拷唇佑|高壓導(dǎo)體或遷移并固定到絕緣子表面時(shí),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(fù)荷接觸,這些接觸會(huì)隨時(shí)間推移變成接觸不良。一方面,接觸不良點(diǎn)經(jīng)受了會(huì)產(chǎn)生的具有腐蝕性的產(chǎn)物的弱放電,進(jìn)而導(dǎo)致進(jìn)一步惡化了其中的電接觸,使得屏蔽電極成為電位浮動(dòng)的電極。在另一方面,接觸點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)使得接觸變差,最終導(dǎo)致出現(xiàn)電極電位浮動(dòng),這些機(jī)械振動(dòng)由機(jī)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(guò)程中容易形成由于實(shí)驗(yàn)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(jìn)金屬微粒而引起缺陷。還會(huì)出現(xiàn)環(huán)氧樹(shù)脂固化過(guò)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(xì)小因而難以檢測(cè)。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(fù)半周內(nèi)絕緣子內(nèi)部的氣隙放電基本類似,即正負(fù)半周放電指紋基本對(duì)稱。在實(shí)驗(yàn)電壓幅值的絕對(duì)值提高部分可能會(huì)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(qiáng)烈的放電后,放電脈沖可能會(huì)拓展到電壓絕對(duì)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(chǎng)不均勻時(shí)的導(dǎo)體周圍,GIS設(shè)備中的電暈放電過(guò)程相似于空氣中的電暈放電,因?yàn)闅怏w中充滿自由移動(dòng)的分子,因此局部放電脈沖容易發(fā)生在施加電場(chǎng)的正負(fù)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(gè)特征來(lái)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(jī)出現(xiàn)的姿態(tài),姿態(tài)的隨機(jī)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??赡芴S至GIS設(shè)備的高場(chǎng)強(qiáng)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(yán)重的,所以GIS設(shè)備內(nèi)可自由移動(dòng)的金屬微粒對(duì)設(shè)備產(chǎn)生較大危害。
4)在出廠時(shí),絕緣子可能是完好的,但在整個(gè)運(yùn)輸、安裝以及調(diào)試過(guò)程中容易對(duì)絕緣子造成輕微損傷。這些損傷在運(yùn)行初期可能不會(huì)顯露出來(lái),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(guò)零時(shí),隨著電壓上升出現(xiàn)不規(guī)則的脈沖。