摘要：GIS设备具有众多优点，取得了越来越多的应用，但在长期运行中，内部极易出现故障，尤其是局部放电问题，势必会对变电站造成很大的影响。基于此，本文就系统的分析了GIS设备内部放电产生原因，并针对此提出几点处理对策，以保障电力系统的安全运行。
关键词：GIS设备；内部放电；绝缘缺陷；原因；处理
引言
随着电网建设的不断发展，GIS设备在变电站中的应用日益广泛。GIS设备由于其占地面积小、使用寿命长、良好的稳定性，可靠性高等优点，在电力系统中起到越来越重要的作用。但是，在实际应用中，GIS设备出现故障的几率较大，同时故障的类型也存在很多种。因此需要针对故障寻找具体的处理措施，以保证变电站运行稳定性、可靠性与安全性。本文就变电站GIS设备内部放电原因及处理进行了研究。
1 概述
GIS是指六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备”（Gas Insulated Switchgear）简称GIS。GIS设备的主要作用就是将变电站中除了变压器之外的所有设备集中到一个封闭的金属空间中去，然后在这个封闭的金属空间中充入具有绝缘特性的气体，从而达到各种断口之间的绝缘，进而保证电力系统的工作稳定。GIS设备与传统的开放式变电站相比，具有非常多的优点，首先就是占地面积大大减小，GIS设备的占地面积仅为传统开放式变电站的十分之一；其次就是因为所有的设备都处在一个密闭的金属空间中，因此可以有效地抵抗外界的各种干扰，具有很强的工作稳定性。因此GIS设备现在已经获得了大规模的推广，但是GIS设备也不是万能的，也存在着一些缺点。其中内部放电就是一个非常需要注意的问题，也是电力领域亟需攻克的一道难关。GIS设备的模拟图如图1所示：
2.1 绝缘缺陷造成内部放电
绝缘缺陷是造成内部放电的一个非常重要的因素，因此研究人员应该重点分析此类问题。绝缘缺陷产生的原因分为很多种，因此我们就将这些产生绝缘缺陷的原因进行一一分析，以求研究人员更好地将这些问题解决。
首先，就是在制造GIS设备的过程中，内壁存在一些金属突起。这些突起产生的原因有很多，譬如在加工过程中打磨得不精密，还有就是在运输安装的过程中存在碴碰。金属突起在高强度的电场中，非常容易发生尖端放电的现象。这是因为在金属突起的部分，强度会比其他地方的电场强度要强，然后在交流电压的来回作用下，就容易产生内部放电的现象；其次，就是在安装的过程中，GIS设备内部混入了杂物和一些微粒。这在GIS设备的日后工作过程中，也会产生内部放电的情况。造成这种情况的原因主要是在GIS设备安装的过程中，外界的环境不达标，无法有效清除GIS设备内部的一切异物和微粒。这些异物和微粒长期处在电场强度特别高的情况下，就非常容易与内部的电气设备产生接触，从而击穿绝缘造成内部放电。尤其是其中的金属微粒，在获得了足够的电场能量后，就会克服着力发生移动，当移动到高压电极附近，就会击穿绝緣，导致内部放电最后，就是充入到GIS设备中的气体中混有水蒸气，.这就会严重影响内部气体所产生的空气绝缘，因为在温度不断的变化过程中，水蒸气会不断变换形态附着在电气设备中，从而严重影响内部的绝缘，从而产生内部放电现象。
2.2 机械故障造成内部放电
因为机械故障也是造成的内部放电的一个主要原因，机械故障发生的概率一般比较低，但是一旦机械设备发生故障，也会造成严重的内部放电现象产生这种情况的原因主要是因为设计上的缺陷以及制造工艺存在问题。电气设备的机械部位经过长时间的反复工作后，设计方面的缺陷可能就会显现出来，从而造成内部机械损坏。还有就是在制造的过程中，制造出来的产品不达标，在日后的使用过程中也会出现问题，从而发生故障，造成GIS设备内部放电。
2.3 漏气造成内部放电
GIS设备是一个封闭的金属体，其中需要充入SF6气体来达到更好的绝缘效果，但是如果气体一旦发生泄漏，就会导致其中的空气绝缘性能降低，当电场中的电荷积累到一定程度时，就会击穿空气绝缘，发生内部放电现象。这也是让GIS设备内部产生放电的一个重要原因。而产生气体泄漏的主要原因就是GIS设备的密封性存在问题，这可能与制造水平有关系，因此为了更好地保障GIS设备的安全，可以想一些办法来及时处理这些情况。
3 GIS设备内部放电防控措施
保证GIS设备的安全对于电力系统具有重要的意义，因此我们应该制定一些策略，来更好地保证GIS设备的安全。应该从监控GIS设备内部情况入手，定期对各种特性进行检查，这样才能有效地避免GIS设备内部放电情况的发生。
3.1 加强对GIS设备内部的检测
随着技术的不断进步，设计人员寻找到很多办法来用于检测GIS设备内部放电的情况。加强对GIS设备内部的检测对于人们及时了解GIS设备内部的情况具有重要的意义。因为随着内部放电的产生，其中的绝缘特性就会大大降低，因此想要更好地让GIS设备进行稳定的工作，就需要及时了解设备内部的情况。
在检测方法上，主要分为电检测法和非电检测法两种，它们都具有各自的特点。首先就是电检测法中的脉冲电流法，这种方法对设备内部的各个回路有特殊的要求，因此在实际操作过程中存在一定局限性，而且抗干扰能力还非常有限；其次就是特高频检测法，这是一种非常常用的检测内部放电的方法，因为空气中的放电现象一般频率在200MHz以下，但是在GIS设备内部，所产生的放电现象一般持续时间非常短，这跟设备内部充入的绝缘性气体有很大的关系。因此，为了更好地检测GIS设备内部的放电，需要我们提高检测的频率，这样才能收集到内部放电所产生的信号，这种方法具有非常高的抗干扰性，但是无法检测内部放电所产生电量的大小。
在非电检测法中，常用的检测方法有超声波检测法和光检测法等。首先，超声波检测法的原理是根据放电的瞬间产生分子间的碰撞从而形成脉冲，然后通过超声波检测器将信号收集。这种检测方法具有很好的便捷性，但是超声波信号具有衰减快的特点，因此这种检测方法的灵敏度还存在一些不足；其次，光检测法具有非常高的灵敏性，通过光电二极管来检测光信号，但是GIS设备内部存在很多的死角，如果想要实现完美的检测，就需要在内部安装大量的光电二极管，因此在实用性上这种方法就大打折扣了。在进行GIS设备内部放电检测的过程中，需要综合各种方法来进行检测，这样才能全面有效地对设备内部的放电情况进行检测。
3.2 加强对GIS设备内部的监测
研究人员应该加强对GIS设备内部情况的监测，及时通过监测手段来预测可能发生的内部放电现象。通过对GIS设备内部放电情况的检测，研究人员需要根据这些数据来建立一个监测模型，通过计算机技术来对这些数据进行分析，通过计算来预测哪些部位还有可能在未来的使用过程中发生内部放电现象。通过这样的一种手段，就可以及时对可能发生内部放电的部位采取一些措施，这样就能在未来的使用过程中减少很多实际的故障。
3.3 建立完善的GIS设备验收制度
完善GIS设备验收制度也是保障设备正常工作、减少内部放电的一种重要方法，因为很多内部放电的原因都是因为制造技术的缺陷造成的，因此加强对GIS设备的验收机制，可以有效地将很多人为的因素降到最低。首先就是要保证GIS设备内部的平整，在验收阶段重点检査内部是否有金属突起；其次就是在设备安装的过程中，要严格对周围的施工环境进行检验，只有达到要求的水平，才能进行安装作业，在安装完成后要对内部进行细致的检査，确保没有异物遗留在其中；最后就是对其中的电气设备进行合格验收，保证这些电气设备不会因为质量问题而产生内部放电。这些内容都是需要在GIS设备验收阶段需要注意的问题，只有把好这一关，才能更好地保证设备的安全运行。
3.4 及时对GIS设备内部的气体进行监测
SF6气体是保证设备内部绝缘的一个重要组成部分，内部的气体一定要在适宜的浓度范围内，这样才能有效地保证设备内部的绝缘特性，但是因为GIS设备制造工艺的限制，时常会出现漏气的现象，这就需要在设备内部安装一个气体检测传感器，能够及时对内部的气体进行检测，在气压不足的情况下进行报警。
4 结语
总而言之，GIS设备作为变电站中一项重要设备，对于变电站的运行起着重要的支撑性作用。其具有诸多优势，在今后的电网建设中必将发挥更为重要的作用。因此有必要对现今出现的问题展开研究，并予以解决。对于GIS设备发生的故障，尤其是内部放电问题，这一问题的产生原因是多方面的，因此必须具体分析故障的原因，并有针对性地采取措施进行处理、解决，以保障GIS设备地正常运行，从而为电力系统的顺利运行提供保证。
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论文作者:梁戈锋
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/25
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