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不同施加电压下GIS绝缘状态检测及绝缘缺陷分类

发布时间:2021-03-10 08:33:00人气:

GIS电气组合开关
GIS电气组合开关
近年来,随着我国工业水平的提升,以及大规模电网建设对电力设备生产技术发展的要求,气体绝缘金属全封闭式开关电器(Gas-Insulated metal-enclosed Switchgear,GIS)逐步实现了国产化。但因GIS在生产过程中出现的质量问题(如材料缺陷和主附件装配失误)以及在运输和安装过程中产生的潜在缺陷(如部件松动脱落、电极刮伤、错位及绝缘裂纹等)所导致的故障和事故呈逐年增多的趋势。相关研究机构和国际大电网组织(CIGRE)的统计表明:交流耐压试验和交流局部放电试验一般能够暴露GIS中大多数缺陷,但对于电极刮伤、尖刺等存在电场异常的潜在缺陷,其检测有效性有限。为了预防GIS事故的发生,保证电力系统的安全,函需更加可靠的手段来提高GIS设备绝缘诊断水平。研究表明,不同类型施加电压的作用机制有较大差异,相比工频电压,冲击电压能够有效限制局部放电电晕稳定性,促进放电的产生和发展。从绝缘诊断角度而言,在冲击耐压试验的同时进行局部放电检测,能够更有效地发现GIS中电场异常等绝缘缺陷,从而更好地了解GIS绝缘状态。

根据2003年以来的高压输变电设备事故分析报告所进行的不完全统计,造成运行中的绝缘类型故障的原因有以下几大类:

1)因设计不合理、不完善引起的故障。此类故障大多是由于较高电压等级下的GIS设备运行经验缺乏,以及设计人员对GIS设备在快速暂态过电压下的绝缘特性认识不足造成的;

2)因生产加工缺陷导致的故障。对于一些隐形缺陷(如微小的绝缘气隙、导体突刺等),在出厂试验和现场试验中未能被及时发现,这些缺陷在设备长期运行中不断积累加重,最终导致严重的绝缘故障;

3)因运输问题或现场安装时产生的故障。这类故障主要由运输和现场安装过程中的零件脱落,金属碎屑、绝缘开裂等问题造成;

4)其它。该类缺陷在例行试验或发生故障后的解体设备中被发现,但未能确定造成该缺陷的初始原因,因此无法归为以上三大类。

上述前三类故障共占80%。将GIS中具体的绝缘缺陷类型和其造成绝缘事故的比例总结如下:

1)屏蔽和电接触:事故由屏蔽松动或不良的电接触引起,占29%,此类绝缘故障如图(a)和(b)所示;

2)隔离开关设计:在开合电容负荷时由于隔离开关的绝缘耐受电压不够而引起的事故,占10% ;

3)高压导体上的突起/刮伤:由高压导体上的尖锐突起、异物刮伤或安装错位引起的造成的事故,占5%,此类绝缘故障如图(c)所示;

4)壳体内部件遗落、绝缘子外来颗粒污染:占15%,此类绝缘故障如图(d)和(约所示;

5)绝缘子缺陷:由于绝缘子裂纹、气隙或其它缺陷而产生的绝缘事故,占10%,此类绝缘故障如图(e)所示;

6)接触不良:占11%,此类绝缘故障如图(g)和(h)所示。

通过出厂和现场的工频耐压、交流局部放电检测以及冲击耐压试验,能够检验出含有上述大多数缺陷类型的GIS设备,但实际中仍有相当比例存在潜在绝缘缺陷的GIS虽能够通过常规的出厂试验和现场试验而投入运行,但在投入运行后不久发展为绝缘
故障,导致电力事故。
GIS设备具体绝缘故障实例照片
GIS设备具体绝缘故障实例照片

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