卢兆艳
山东鲁昂电气有限公司250100
【摘要】 GIS 发生局部放电的原因很多，如绝缘材料内部存在气泡或裂纹、绝缘设计裕度不足、导体表面存在划痕等尖端、安装或解体引入异物、绝缘老化等，这些都会导致设备内部电场发生严重畸变，从而引发局部放电。初期的局部放电危害性较小，一般可以在设备运行过程中存在几个月乃至几年，不过随着局部放电的加剧，电、热化学效应等会加速材料的进一步老化和劣化，并将最终导致绝缘击穿故障。因此，在运行期间对 GIS 定期开展局部放电检测工作是非常必要的。基于此，本论文针对高压GIS设备局部放电检测特性展开研究探析如下。
【关键词】GIS；局部放电； 检测特性
GIS 是保证电力系统正常运行的重要设备，但 GIS 设备故障也时有发生，其中因绝缘性能下降引起的故障占了很大比例。GIS 的寿命一般取决于绝缘介质的老化影响，导体和外壳等金属材料没有寿期要求。GIS 长期处于高电压下运行，如果设备本身无缺陷及隐患，运行可靠性还是极高的。但 GIS 内部若有异常的局部放电产生，日积月累会逐渐发展成为绝缘故障，威胁设备的安全稳定运行。GIS 一旦出现绝缘故障，危害后果非常严重，故障修复时间大约要两周，并且处理难度极大。鉴于此，电力运维部门提出了 GIS 带电局部放电检测的需求，在设备运行期间开展局部放电检测工作，及时发现可能存在的绝缘缺陷和隐患，以便及时停电处理，避免故障扩大。本课题研究 GIS 局部放电检测技术，通过提前发现局部放电隐患，预判绝缘故障及类型，以保障 GIS 的安全运行。
1、 GIS 局部放电机理的研究
局部放电，指的是高压设备内部尚未击穿的放电现象，放电仅仅局限于某一小区域范围内，还处于放电的初期阶段。对于高压电气设备来说，局部放电很难完全避免，这是由于某部位的电场强度过高或畸变所致。局部放电是一种复杂的物理过程，除了伴随着电荷的转移和能量损耗之外，还会产生一系列的电磁辐射、超声波、光、热等。局部放电所产生的声、光、热等效应及化学反应所产生的臭氧和氧化氮等气体对绝缘都有腐蚀作用，使绝缘加速老化，缩短绝缘寿命，破坏电气强度，危害电气设备健康。在高压电气设备结构中，均匀电场几乎是不存在的，绝缘系统承受的电场一般都是不均匀的，不良的设计和制造可能会出现极不均匀电场，比如零部件有尖角，导体有深划痕，都可能会造成电场严重畸变，使导体和绝缘部件承受极不均匀电场，导致局部放电发生的概率大为增加。
GIS 发生局部放电的原因很多，如绝缘材料内部存在气泡或裂纹、绝缘设计裕度不足、导体表面存在划痕等尖端、安装或解体引入异物、绝缘老化等，这些都会导致设备内部电场发生严重畸变，从而引发局部放电。初期的局部放电危害性较小，一般可以在设备运行过程中存在几个月乃至几年，不过随着局部放电的加剧，电、热化学效应等会加速材料的进一步老化和劣化，并将最终导致绝缘击穿故障。在运行期间对 GIS 定期开展局部放电检测工作是非常必要的，获取 GIS设备局部放电情况的基础数据，通过放电波形特征判读 GIS 局部放电情况，从而对 GIS设备局部放电情况和运行状态进行评估，提高了 GIS 运行的可靠性。
2、 GIS 局部放电检测试验研究
SF6 气体的绝缘强度很高，而且 GIS 在设计时采用的绝缘裕度也较大，正常情况下
不易发生放电性故障。但若在 GIS 装配过程中有异物遗留、受潮、绝缘件损伤等情况，
则往往引起放电性故障。本章通过对三种主要的绝缘缺陷，包括 GIS 内金属微粒放电、
GIS 内绝缘物放电及尖端放电，在试验电压下进行局部放电特性的研究 并进行归纳总结如下。
2.1 GIS 内金属微粒的放电
在交流耐压中闪络或运行中击穿的 GIS 内部，往往发现金属微粒。
这些微粒可能来自机加工碎屑、装配遗留、开关触头摩损等。金属微粒会改变 GIS 内电场的分布，造成局部场强的升高，也会感应带电，从而引起放电性故障。若金属自由微粒在极间发生跳动，则对 SF6 气体的绝缘性能产生更不利的影响，危害性极大，最终导致接地故障。
（1）水平绝缘子上散落的金属微粒。现在 GIS 在设计中往往尽量避免出现水平布置的盆式绝缘子，其主要目的是防止绝缘子落有金属微粒后导致放电。GIS 避雷器一般是立式结构，盆式绝缘子为水平布置。实际中，绝缘子上落有金属微粒并不能完全避免，金属微粒的尺寸、重量不同，放电呈现不同的特点。
（2） GIS 外壳内壁遗落的金属微粒。从空间电场角度分析，通常金属微粒距高压导体越近，它对于电场的畸变作用越明显，也越容易引起放电。当金属微粒遗落在外壳内壁时，它已经处于距高压导体相对最远的位置，对电场的影响比较弱，因而不容易放电。
2.2 GIS 内绝缘物体的放电
GIS 的盆式绝缘子表面若清洁度不够，灰尘多，会产生表面闪络。如 GIS 生产工艺控制不严，筒内会遗留漆皮、棉布丝、头发丝等，这些绝缘物体也会引起放电。
（1）盆式绝缘子的放电。目前在 GIS 交流耐压试验中，往往允许在老练过程中出现 1~2 次放电击穿，如果重新升压后，GIS 耐受了 1min，无击穿或闪络，仍认为 GIS 耐压试验合格。这样做的原因是认为老练中的击穿会将电极毛刺和遗留异物烧掉，不会对主绝缘构成破坏。但是如果在耐压中发生了绝缘子表面的闪络，则很有可能对绝缘子固体绝缘造成损伤。闪络后的绝缘子经过一段恢复时间后通常能够承受工频耐压，目前的交流耐压试验中还不能判断老练击穿的发生部位，因此很多 GIS 中很可能已经有这些表面闪络的绝缘子在运行。这些绝缘子的性能会逐渐劣化，具有安全隐患，研究表明可以通过局部放电检测发现经受了闪络的绝缘子。试验研究在 GIS 内安装闪络后的绝缘子，使其交流耐压合格，然后检测 GIS 内部是否有局部放电出现。
（2）GIS 内绝缘丝线的放电。在 GIS 组装的最后工序中，有清洁内部壳体和导体的要求，在用棉布清理的过程中，若不注意可能会留下棉线。在 GIS 现场装配和解体过程中，要求尽量使用专用的清洁纸，避免棉布掉毛或棉线刮到导体和绝缘子上。作业人员在施工时，劳保衣服也有可能存在线头掉落，所以在设备封口前，必须仔细检查并确认无任何异物遗留。
3、结语
本文以GIS 内金属微粒放电、GIS 内绝缘物放电两种种典型绝缘缺陷进行了论述，得出结论为，（1）GIS 内金属微粒放电与金属微粒的重量、大小、位置均有关。（2）GIS 内部如果棉线和发丝等清理不干净，也会产生放电。放电发生的原因是这些绝缘体上吸附了自由电子，在外施电压峰值或极性变换的时候，电荷泄放产生放电。
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