一、GIS主要缺陷及解决方法比较
1、GIS最重要的缺陷有以下几种:
GIS中有可能出现的主要绝缘缺陷如下图所示,可以总结为以下几个方面:
(1)固定缺陷。其中包括导体和外壳内表面上的金属突起(毛刺),以及固体绝缘表面上的颗粒。金属突起通常是在制造不良和安装损坏擦划时造成的,导致毛刺较尖。在稳定的工频状态下不引起击穿,但在快速电压如冲击、快速暂态过电压条件下很危险;
(2)GIS腔体内可以移动的自由颗粒。金属颗粒是最普遍的颗粒,在制 造、装配和运行中均有可能产生,它有积累电荷的能力。在交流电压场的影响下能够移动,在很大程度上运动与放电的可能性是随机的。当靠近高压导体且并未接触时,放电最可能发生,且放电可能性比同样颗粒但为固定物时高10倍左右;
(3)传导部分接触不良。例如静电屏蔽和其它浮动部件。由松动或浮动部件产生的放电可能性很大,通常易于检测,放电趋向于反复。
(4)绝缘子制造时造成的内部空隙和实验闪络引起的表面痕迹,还包括因电极的表面粗糙或是来自制造时嵌入的金属颗粒。此外因环氧树脂与金属电极的收缩系数不同,也会形成气泡或空隙。这些GIS的绝缘缺陷类型极有可能会在GIS中产生局部放电,在绝缘体中的局部放电甚至会腐蚀绝缘材料,进一步发展成为电树枝,并最后导致绝缘击穿。
2、解决方法比较
综合不同种类缺陷的可测试特征,可以得出下表供缺陷判据所用:GIS有前述主流的检测方法,其优缺点比较如下表:
方法 项目 |
超声局放 |
超高频局放 |
分解物检测 |
X射线 |
灵敏度 |
0.3-1pC |
0.5-0.8pC |
灵敏度差,不能长期检测 |
灵敏度差 |
可检测故障类型 |
悬浮放电,颗粒放电,毛刺放电,气隙等 |
能产生超高频信号的各种缺陷 |
放电情况严重时的缺陷 |
明显机械缺陷和严重放电 |
是否能故障定位 |
能 |
能 |
只能定位到哪个气室 |
能 |
能否判断故障类型 |
能 |
能 |
不能 |
部分能 |
应用情况 |
应用较多 |
应用较多 |
应用较少 |
应用较少 |
综合判断 |
灵敏度高,抗电磁干扰强,可对故障进行精确定位 |
灵敏度高,可对故障进行精确定位 |
灵敏度差,检测局限性大 |
灵敏度差,直观 |
通过上表比较,GIS的这些检测方法的灵敏度和故障定位的可行性具有差别,根据上述综合判断,超声局放检测和超高频局放检测方法因为具有较大的技术优势。
二、超声波检测:
GIS内部有上述缺陷时,在运行时会产生局部放电信号,局部放电会产生冲击的振动及声音,形成声波向四周发散,其类型包括纵波、横波和表面波。纵波通过气体传到外壳、横波则需要通过固体介质(比如绝缘子等)传到外壳。通过贴在GIS外壳表面的压电式传感器接收这些声波信号,以达到检测GIS局放的目的。因此可以用在腔体外壁上安装的超声波传感器来测试局部放电信号。
三、超高频局放检测:
超高频法(UHF)的原理是在GIS中,局放脉冲电流信号具有很陡的上升沿(ps级),可以向周围辐射出高达数GHz的电磁波信号,电磁波传播时,不仅以横向电磁波(TEM)形式传播,而且还会建立高次横波(TE)和横波(TM)。而对于GIS这样的全屏蔽设备,其结构对于电磁波信号的传播是良好的波导结构,信号在内部传播时衰减很小。电磁波信号可以通过安装在GIS油阀上的传感器散出,超高频检测方法即通过对散出的高频电磁波信号(>300MHz,通常在 400MHz 以上)的测试来进行局部放电的检测。由于现 场的电晕干扰主要集中在300MHz以下的频段,因此可避开现场普遍存在的电晕干扰。 超高频法的优点是抗干扰能力强,灵敏度高,测试方法不改变设备的运行方式 ,并且可以实现连续检测。
四、声电联合检测及定位:
根据声磁传输速率不同的原理,可进行声电联合(可多通道增加定位准确性)定位,利用数字示波器同时进行测量时间差进行计算,得到准确的放电点位置。