GIS局部放电产生的原因
GIS中有可能出现的主要绝缘缺陷如图所示,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,以及固体绝缘表 面上的微粒。金属突起通常是在制造不良和安装损坏擦划时造成的,导致毛刺且较尖。在稳定的工频状态下不引起击穿,但在快速电压如冲击情况下很危险;
(2)GIS腔体内可以移动的自由金属微粒。金属微粒是最普遍的微粒,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微粒但为固定物时高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,其放电电荷在nC到gC 间转变。
(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,还包括或是因电极的表面粗糙或是来自制造时嵌入的金属微粒。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,进一步发展成为树枝,并最后导致绝缘击穿。
一般来说,由于各种缺陷引发的局部放电具有以下特征: 在电场不均匀时,在导体周围易于发生电晕放电,由于气体中的分子是自由移动的,因此GIS设备中的电晕放电过程与空气中的电晕放电相似,在施加电压的正负峰值附近发生PD脉冲,随电压增加,PD脉冲加大,频度增加。
GIS设备中绝缘子内部的气隙放电在工频正负半周内基本相同,即正负半周放电指纹基本对称。放电脉冲一般出现在实验电压幅值绝对值的上升部分,放电频率依赖与所加电压大小,只有在放电强烈时,才会扩展到电压绝对值下降部分的相位上,且每次放电的大小不相等。绝缘子缺陷在出厂时可能并不出现,但在运输及安装过程中有可能造成损伤。一些缺陷最初可能无害,只是在机械振动和静电力作用下可能轻微移动,形成潜在的隐患。
绝缘子表面的缺陷(如污秽等)有助于电荷的增加,可能会形成表面放电, 导致绝缘子表面的绝缘劣化,甚至击穿。其放电特征是:在电流最大相位过零时 发生小电荷的PD脉冲,随着电压上升有不规则的脉冲出现。
自由导电微粒和固体导体上金属突起放电的相位分布有着明显不同。这个特 征通常可以用来区分缺陷的类型。固体导体上金属突起放电由于导电粒子不浮动, 其放电特征是:在施加电压峰值附近发生大PD脉冲,随电压上升PD电平不变, 频度增加。GIS设备中自由导电微粒有积累电荷能力,在交流电压作用下,静电力可使导电微粒在GIS筒内跳动,如直立旋转、舞动运动等。
这种运动与放电的出现在很大程度上是随机的,这一过程与所加电压大小以及微粒的特性有关。如果一个跳动的微粒接近或运动至GIS设备的高场强区时,伴随产生的局放有可能形 成通道,造成绝缘击穿。其放电特征:在施加电压峰值附近有较大PD的脉冲,并 发生散开,随着电压上升,频度增加,电平无较大变化。相对而言,GIS设备内残留的金属碎屑或金属颗粒产生的各种效应是最为严重的,因此,金属颗粒的放电对GIS设备的危害相对较大。

