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GIS內(nèi)部故障類型
點(diǎn)擊次數(shù):3002 更新時(shí)間:2018-06-28

造成GIS內(nèi)部發(fā)生局部放電的原因是多方面的,GIS問(wèn)世以來(lái)40多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,絕緣故障一直是影響其長(zhǎng)期可靠性的重要因素之一。國(guó)內(nèi)外都出過(guò)大的GIS閃絡(luò)和擊穿事故,例如,韶關(guān)和溪電站110kV GIS在絕緣試驗(yàn)時(shí)由45mm長(zhǎng)螺釘?shù)粼谂枋浇^緣子上造成擊穿;江門(mén)220kV GIS由于絕緣子的臟污造成擊穿;沙角電廠在安裝GIS時(shí)留下尖毛刺而引起擊穿;大亞灣400kV GIS在絕緣試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)在變壓器與母線連接處的絕緣子有明顯的漏電痕跡。這些都說(shuō)明了對(duì)GIS進(jìn)行絕緣檢測(cè)是十分必要。表1-1給出了CIGRE在1998年統(tǒng)計(jì)的自1967年到1992年歐洲及北美部分地區(qū)投入運(yùn)行的不同電壓等級(jí)GIS絕緣故障情況。

GIS絕緣故障率統(tǒng)計(jì)

電壓等級(jí)KV間隔數(shù)絕緣故障次數(shù)絕緣故障率 次/(百間隔·年)
125-1459334240.26
2456113410.67
4203351611.8
5501109433.9
其他電壓177341650.9

 

從故障率來(lái)看,超過(guò)了GIS絕緣配合所限定的0.1次/(百間隔·年)的指標(biāo),且隨著電壓等級(jí)的增高,故障率增大。引發(fā)絕緣故障的缺陷類型及故障的平均分布如圖所示。

GIS內(nèi)部不同缺陷類型引起絕緣故障率統(tǒng)計(jì)結(jié)果GIS內(nèi)部不同缺陷類型引起絕緣故障率統(tǒng)計(jì)結(jié)果

GIS內(nèi)部影響絕緣介質(zhì)性能的缺陷主要有:嚴(yán)重的安裝錯(cuò)誤、導(dǎo)體之間接觸不良、高壓導(dǎo)體突出物、固定微粒、絕緣子缺陷、蒸氣等,見(jiàn)圖1-40自由導(dǎo)電微粒、SF6氣體混有水蒸汽等,見(jiàn)下圖。

GIS內(nèi)常見(jiàn)的缺陷種類GIS內(nèi)常見(jiàn)的缺陷種類

下面對(duì)上述幾類缺陷分別分析:

(1)微粒及異物

在GIS設(shè)備制造生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝、使用過(guò)程中不可避免的金屬粉末、片狀或大尺寸固體顆?;煸跉怏w中。其中危害大也是為常見(jiàn)的缺陷是自由導(dǎo)電顆粒。它們?cè)谕怆妶?chǎng)的作用下感應(yīng)電荷以獲得足夠的電場(chǎng)能量,并在電場(chǎng)力的作用下跳動(dòng)、位移。如果獲得的能量足夠大,微??赡茉竭^(guò)外殼和高壓導(dǎo)體的間隙移動(dòng)到有損絕緣的地方。導(dǎo)電微粒接近而未接觸到高壓導(dǎo)體時(shí)容易產(chǎn)生局部放電(partial discharge, PD)現(xiàn)象。同時(shí),導(dǎo)電微粒在位移過(guò)程中和附著在絕緣子表面時(shí)也會(huì)產(chǎn)生PD現(xiàn)象。

 

(2)固定金屬突出物

固定金屬突出物的產(chǎn)生是因?yàn)榧庸げ涣?、機(jī)械破壞、安裝時(shí)相互碰撞、掛擦,其存在通常有兩種情況:金屬突起毛刺和金屬微粒附著在固體絕緣表面,在突出部分很容易形成高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)。穩(wěn)態(tài)時(shí)易產(chǎn)生相對(duì)穩(wěn)定的電暈,但在諸如雷擊過(guò)電壓或操作過(guò)電壓等快速暫態(tài)過(guò)電壓下,往往會(huì)引發(fā)故障。

 

某些顆粒起初并不存在,而是在運(yùn)行一段時(shí)間后出現(xiàn),在機(jī)械振動(dòng)和操作過(guò)電壓引起的靜電力下,有輕微位移,并向絕緣危害的方向發(fā)展。還有一些長(zhǎng)期固定在絕緣子表面,作為固定金屬顆粒粘在絕緣表面,并不在電場(chǎng)力作用下移動(dòng)到低場(chǎng)強(qiáng)區(qū)域,在絕緣子表面形成表面電荷聚集,加大了故障的可能性。這些微粒的危害相當(dāng)于金屬突出物。

 

(3)懸浮電位體

在GIS內(nèi)部用來(lái)改善絕緣易擊穿部位電場(chǎng)分布的屏蔽電極與高壓導(dǎo)體或接地導(dǎo)體間電氣連接部件有著廣泛的應(yīng)用。但這些連接部件隨著開(kāi)關(guān)電器操作產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)也會(huì)隨之位移或隨運(yùn)行時(shí)間推移而老化,從而產(chǎn)生浮動(dòng)電位。同時(shí),內(nèi)部的不良接觸又會(huì)因?yàn)殪o電力引起的機(jī)械振動(dòng)會(huì)進(jìn)一步加劇接觸不良,從而出現(xiàn)電極電位浮動(dòng)。浮動(dòng)電位體所產(chǎn)生的局部放電會(huì)伴有較強(qiáng)的電磁輻射和超聲波,還會(huì)形成腐蝕性分解物和微粒,這些都會(huì)加速GIS內(nèi)部絕緣惡化,污染附件的絕緣表面直至造成絕緣故障。

 

(4)絕緣子缺陷

絕緣子缺陷通常有內(nèi)部和外部?jī)煞N表現(xiàn)形式。內(nèi)部缺陷通常很小,通常是在制造過(guò)程中形成,難以發(fā)現(xiàn)和檢測(cè);外部表面缺陷是由其他絕緣缺陷類型引起的,如PD產(chǎn)生的分解物、絕緣氣體中混入的水蒸氣對(duì)固體絕緣表面的破壞、自由導(dǎo)電顆粒等。

 

(5)SF6氣體混有水蒸氣

實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)表明,GIS內(nèi)部SFb氣體摻入其他少量其他絕緣性能良好的氣體(如N2等)有利于提高SF6氣體絕緣性能,然而一旦混入水蒸氣,其絕緣性能將會(huì)急劇惡化。溫度下降時(shí),GIS內(nèi)部的雜質(zhì)就混合在水蒸氣產(chǎn)生的凝露中,附著在固體絕緣材料表面,影響其表面的導(dǎo)電性,惡化絕緣性能。

 

除了上述五種絕緣缺陷類型外,在GIS設(shè)備生產(chǎn)、制造、運(yùn)輸、裝配的各個(gè)環(huán)節(jié)都有可能出現(xiàn)疏漏,而在交接實(shí)驗(yàn)時(shí)山?jīng)]有被檢測(cè)出來(lái),從而對(duì)今后GIS設(shè)備的運(yùn)行埋下隱患。

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