关键词：电气开关设备；内部绝缘故障；处理方法
引言
随着电网供电压力的不断提升，系统容量和电压等级都出现明显提高，在此情况下，电气开关设备GIS经常发生内部绝缘故障，比如绝缘拉杆击穿、绝缘子闪络等。GIS设备内部绝缘故障严重时会导致停电事故，给受电用户带来巨大经济损失。因此，有必要对GIS设备的内部绝缘故障及处理方法进行研究，将事前防范与事后处理方法相结合，确保GIS设备的稳定运行。
1电气开关设备GIS内部绝缘常见的故障点
1.1零部件制造缺陷及机械损伤
GIS内部绝缘设备的结构相对紧凑，长时间在高压的环境下运行，受绝缘击穿电压等因素的影响，具体而言包括电场的均匀度、极性、气体气压以及间隙距离等因素。根据工作实践不难看出，GIS内部绝缘的原因大致可以分为4类，但其中零部件制造的缺陷及机械损伤是其出现故障的主要类型，其出现的机率在4种常见故障点中高达将近40%。构成GIS设备的绝缘组件主要有绝缘棒、盆式绝缘子、支柱绝缘子三类，缺陷主要有裂缝、金属杂质以及起泡。以盆式绝缘子为例，其机械强度较弱，因此在运行的过程中由于长久受应力的作用，导致局部容易出现裂缝，在碰撞或者安装的过程中容易遭受损伤。裂缝出现后，其表面的闪络电压进而降低，造成设备的绝缘能力降低，往往容易引发绝缘子闪络的问题出现。并且伴随裂缝的不断扩大，还容易因发生击穿接地的情况。
1.2导体部件表面毛刺或划痕
在GIS设备的结构技术中，对导体表面的光洁度要求很高，不能存在毛刺、划痕及凹凸不平之处。但导体表面存在毛刺或划痕而发生GIS绝缘故障的事件仍时有发生。毛刺或划痕通常是在制造或组装时所造成，多数是因为工作不严谨导致。此外，当GIS遭受大幅值冲击过电压后，均压罩等薄导体附近发生放电现象时，释放的能量也可能使薄导体变形，导致其表面出现凹凸不平。当毛刺、划痕或凹凸不平出现后，其楞角因曲率较大、面电荷密度较高，故其附近的电场强度也较强。由于SF6绝缘性能好，在正常运行电压下，尖端部位可以保持稳定；但当遭遇较大的过电压时，尖端附近的SF6就可能被电离，发生尖端放电，引发跳机事件。
1.3绝缘构件表面污染问题
在GIS设备的运行过程中，内部绝缘构件不可避免的会积聚灰尘杂质，在GIS设备的生产、装配和运输过程中，也可能受到污染，在表面留有油垢等杂质。如果不能定期对其进行清理，会引发绝缘故障问题。在气室内，导电杂质自由运动，对SF6气体纯度产生影响，进而导致其绝缘性质降低。在交直流电压的作用下，导电介质容易附着在绝缘子表面，导致其表面局部电场集中，容易出现沿面放电现象。随绝缘子的表面电荷量增加，其沿面闪络电压会出现明显下降，引起GIS设备内部绝缘故障。
2GIS设备内部绝缘故障处理方法
2.1加强设备质量控制
通过对GIS设备内部绝缘故障的分析，可以看出GIS设备的生产和安装过程，使造成潜在故障的主要原因。通过质量检验和产品验收能有效避免内部绝缘失效。应采取以下具体措施：合理选择GIS设备，认真选择重要的辅助产品，严格控制产品质量，防止选型不当；加强绝缘零件质量检验，严格检查生产安装作业，使用的测试人员应具有扎实、熟练的专业技能，而且具有很高的责任感。
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2.2交接时进行局部放电试验
实际故障的统计分析表明，所有风险因素造成绝缘劣化的现象，都是从局部放电开始发展的。绝缘劣化的程度越严重，局部放电的产生放电量就越大。目前的GIS局放检测仪灵敏度很高，可以通过检测局放过程中产生的超高频电磁波或超声波来准确感应GIS内部很小的放电，从而可检测到比较轻微的绝缘劣化现象，这对于捕捉GIS的早期缺陷非常有利。例如上海某公司生产的PD-iGMS-P8A型便携式GIS局部放电检测仪，应用超高频(UHF)传感器信号探测技术以及专用的诊断软件，可完成GIS内部局放及噪声信号的自动识别，从而检测到最低约1pC的局部放电量。由于现场布置、干扰或试验设备等条件限制，部分用户在GIS设备安装完毕后的主回路绝缘试验中，没有安排局部放电试验，只是进行了交流耐压试验。但调研中发现，交接时交流耐压试验通过后，GIS设备仍发生绝缘故障的事件有多起，其中在投运1年内故障暴露的情况较多。可见，投运前存在的制造或装配缺陷，在交接时的交流耐压试验中并没有被检测到，而这些缺陷便在投运1年内陆续暴露。交接时，若在交流耐压试验后安排局部放电试验，由于其灵敏度很高，则必能成为交流耐压试验的很好补充，发现一些较小的缺陷，从而大大降低绝缘故障率。
2.3加强质量管控
根据前面的常见故障点分析不难看出，出现GIS内部绝缘的因素大多与设备制造、设备运输、设备安装等环节的工作质量管控不严有关。为了最大可能避免出现上述隐患和缺陷，最大程度避免故障发生的可能性，在对电气开关设备进行安装的过程中就应当加强对质量的管控，做好检查和验收等工作。首先，在对GIS设备进行选择时，用户除了考虑设备的经济性外，还应当对重点配套设备的质量进行严格把关，避免设备质量为电气开关设备运行带来影响，进而引起GIS内部绝缘设备出现故障；其次，对绝缘零部件的质量、安装工艺、材质、清洁情况等进行监督，同时在试验、安装等关键环节设置关键风险管控点，确保GIS内部绝缘设备在正式投入使用前都经过了严密的检查和试验；最后，对GIS内部绝缘设备在出场环境和组装环境进行检查监管，确保其在出厂和安装的过程中受作业环境、工艺、污染、潮湿等环境影响因素降到最低，让GIS内部绝缘常见故障点的可能出现的风险得到有效的管控。
2.4局部放电试验
根据GIS设备故障统计结果显示，无论是何种原因导致的绝缘故障问题，都是从局部放电现象开始的，而且绝缘故障问题越严重，局部放电现象越明显。因此，对GIS设备进行局部放电试验，可以有效诊断出GIS设备是否存在内部绝缘故障。目前使用的技术手段主要包括超高频电磁波、超声波等，可以准确捕捉到微小的局部放电现象。一些先进的专用局部放电检测仪，可以捕捉到1pC的局部放电量。在此基础上，进行SF6气体分解试验，可以找出具体的故障位置，判断故障性质及严重程度。一般在GIS设备投入运行后的1个月以内，要进行一次SF6气体分解物检测，3~6个月时进行一次复测，若无异常，则应每年检测1次。
结语
综上所述，随着我国工业领域的不断发展，对电气开关设备的安全、稳定运行也提出了更高的要求。GIS内部绝缘的性能在很大程度上决定了设备能否安全、可靠运行。本文对GIS内部绝缘的常见故障进行了分析，并提出加强GIS内部绝缘的管理建议，只有在各个环节都做到对质量的严加把控，方能最大限度实现GIS内部绝缘性能不受影响，为电气设备稳定运行提供保障。
参考文献
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[2]蔡智超.电气开关设备GIS内部绝缘故障的分析及处理研究[J].科技视界,2017.
[3]王艳秋.GIS内部故障电弧引起压力升高及烧穿时间的分析与计算[J].电气开关,2011(01):63-65.
论文作者:李存
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年13期
论文发表时间:2019/11/18
标签：设备论文; 故障论文; 局部论文; 绝缘子论文; 表面论文; 电气论文; 缺陷论文; 《当代电力文化》2019年13期论文;