氣體絕緣組合電器(Gas Insulated Switchgear，簡稱GIS)是20世紀(jì)60年代中期才出現(xiàn)的一種新型電器裝置，它是把變電所里各種電氣設(shè)備除變壓器外全部組合裝配在一個(gè)封閉的金屬外殼里，常充以0.4-0.5MPa的SF6氣體，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體對外殼、相間以及斷口間的可靠絕緣。GIS是由若干相互直接聯(lián)結(jié)在一起的單獨(dú)元件，如母線、斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、避雷器、互感器等構(gòu)成。氣體絕緣組合電器與傳統(tǒng)敞開式高壓配電裝置相比，具有占地面積小、結(jié)構(gòu)非常緊湊、安裝快、不受外界環(huán)境的影響(如污染等)、運(yùn)行可靠性高、檢修周期長、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。
220kV GIS
在現(xiàn)場安裝后，經(jīng)驗(yàn)收投運(yùn)的GIS，總的來說運(yùn)行情況是良好的，但運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，盡管GIS設(shè)備運(yùn)行的可靠性非常高，因其內(nèi)部不可避免的缺陷仍會引發(fā)故障并逐步擴(kuò)大，常常導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。根據(jù)CIGRE 23.10工作組國際調(diào)查報(bào)告的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，1985年以前日本投運(yùn)的GIS 562次故障中絕緣故障占60%，1985年以后投入的GIS的247次故障中絕緣故障占51%，而且絕緣故障又較多發(fā)生在較高電壓的設(shè)備中。GIS電壓等級越高，停電造成的損失越大，維修成本也越高。
對于GIS內(nèi)部，由于制造時(shí)可能在電極上出現(xiàn)金屬毛刺、絕緣介質(zhì)中存在空隙、安裝運(yùn)輸時(shí)部件松動(dòng)或接觸不良引起電極電位浮動(dòng)、運(yùn)行中的絕緣老化、以及各種情況下可能出現(xiàn)金屬自由微粒等各種缺陷，都可能導(dǎo)致不同程度的局部放電。長期的局部放電使絕緣劣化并逐步擴(kuò)大，甚至造成整個(gè)絕緣擊穿或沿面閃絡(luò)，從而對設(shè)備的安全運(yùn)行造成威脅，導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障，以至引起系統(tǒng)停電。
GIS最通常的電氣故障特征是在絕緣完全擊穿或閃絡(luò)前產(chǎn)生局部放電(Partial Discharge，簡稱PD)。由于GIS事故主要由絕緣故障引起，而絕緣故障早期的主要表現(xiàn)形式是PD，它既是引起絕緣劣化的主要原因，又是表征絕緣狀況的特征量。因此，通過開展對GIS的PD在線監(jiān)測，可以在一定程度上發(fā)現(xiàn)許多內(nèi)部存在的缺陷，對保證GIS的安全可靠運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
由于GIS自身的特點(diǎn)，對其進(jìn)行有效地局部放電檢測有著很大的難度。如何在現(xiàn)場伴有強(qiáng)大的電磁干擾情況下設(shè)法接收和傳輸這些微弱的局部放電信號，從而進(jìn)行GIS內(nèi)的局部放電檢測的研究，顯得非常重要。從80年代以來，如何提供足夠靈敏度的局部放電測量系統(tǒng)，并對缺陷類型進(jìn)行分類以及故障定位，已成為各國絕緣領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。掌握GIS內(nèi)缺陷類型特征，區(qū)分各種缺陷類型，研究其嚴(yán)重程度，這對于GIS的檢修工作有著十分重要的意義。
要準(zhǔn)確地了解和掌握GIS內(nèi)缺陷類型性質(zhì)和特征，有效的方法是對獲得的局部放電信號進(jìn)行模式識別。大量的研究表明，不同的放電模式對絕緣的危害程度不同。對于GIS來說，內(nèi)部的電暈放電和金屬微粒雖然會導(dǎo)致雙氣體的分解，但是由于絕大部分分解氣體又復(fù)合成SF6和新的SF6氣體不斷補(bǔ)充，對其絕緣性能影響并不大，只有緩慢的老化作用；但是發(fā)生在盆式絕緣子處的氣隙、金屬污染的放電將會給絕緣造成不可恢復(fù)的損傷，甚至使整個(gè)絕緣系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)失效。因此，GIS局部放電檢測及其模式識別的研究，對于保證GIS的安全可靠運(yùn)行，掌握GIS的絕緣狀況及指導(dǎo)GIS的檢修工作有著十分重要的意義。國內(nèi)外對GIS局部放電在線監(jiān)測進(jìn)行了大量的研究，并成為各國絕緣診斷領(lǐng)域研究關(guān)注的熱點(diǎn)。
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