杨旭

摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，GIS设备具有结构紧凑、可行性高、易维护等优点，在电网中得到广泛应用，由于其结构复杂、绝缘零件使用较多且存在老化现象，在其生产、安装过程中内部不可避免地存在绝缘隐患，局部放电是GIS设备发生绝缘故障的先兆和表现形式，长期存在的局部放电使得绝缘劣化并扩大，造成最终的绝缘击穿和沿面闪络，因此必须给予严重关注，以提高电网运行的可靠性。

关键词：气体绝缘金属封闭组合电器;局部放电;盆式绝缘子;在线监测

引言

局部放电主要是变压器、互感器以及其它一些高压电气设备在高电压的作用下，其内部绝缘发生的放电。这种放电只存在于绝缘的局部位置，不会立即形成整个绝缘贯通性击穿或闪络，所以称为局部放电。局部放电对绝缘的破坏作用是一个缓慢的过程，而且是从局部区域开始的，它会降低绝缘寿命，影响设备安全运行，对高压设备来说是一种隐患，因此局部放电越来越受到高压电工产品使用单位的重视。为防止局部放电的发生，首先要了解它产生的原因及其严重的危害性，使制造单位对高压电工产品进行合理的结构设计，精心施工，提高材料纯净度，严格处理各个环节的质量。运行单位应加强高压设备的维护、监测等工作。以便有效地防止高压设备局部放电的发生。

1开展局部放电试验的必要性分析

局部放电一般是由于绝缘体内部或绝缘表面局部电场特别集中而引起的。而局部场强过高会导致绝缘介质中局部放电或击穿，这是造成绝缘劣化的主要原因，也是劣化的重要征兆和表现形式，与绝缘材料的劣化和击穿密切相关。因此，局部放电测量有助于探测现场试验期间的某类故障，也有助于确定经过一段时间运行后设备是否需要维护。局部放电测试以局部放电所产生的电信号作为需要采集的信号源，并通过数学换算把采集到的信号源进行量化，用可描述的物理量来表示局部放电信号的类型、大小、种类等。通过参考对比局部放电的信号数据库，我们就可以初步判定产生局部放电的原因、类型。根据局部放电的过程中可能会产生的超声波、电脉冲、电磁辐射、光以及化学生成物，通过合适的传感器对这些物理电磁信号和气体进行采样，局部放电检测方法也相应地衍生出脉冲电流法、超声波法、超高频（UHF）法等。脉冲电流检测法具有较高的灵敏度，但很容易受其他信号的干扰，故此法一般只在实验室应用。超声波局部放电检测法技术相对比较成熟，而声音信号在真空中的传输速度较慢，大约140m/s，且超声波中的频率较高部分衰减较快，声波信号在不同的介质中传播的速率不一样，在不同介质的边界会发生折射和衍射，如果发生的局部放电较为复杂，那么超声波耦合器采集到的声波信号模式就变得相当复杂。此外，超声波传感器监测有效范围较小，对大型设备需要装设很多传感器，现场应用很不方便。超高频检测方法将测试传感器放置在盆式绝缘子处，在UHF频段（300MHz以上）接收及耦合GIS内部信号，既能避开一般的电磁干扰，又能准确测量GIS内部的放电信号，因此该方法在现场得到广泛的应用。

2设备运行后GIS局部放电产生的原因及预防措施

2.1水分含量的影响

GIS设备在投入运行时，水分含量均控制在国家标准要求之内，运行状态下，有电弧分解物的气室水分含量需小于300ppm，無电弧分解物的气室水分含量需小于500ppm。GIS筒体内部SF6气体的压力比外界高，但外界的水分压力比内部高。而水分子等效分子直径仅为SF6分子的0.7倍，渗透力极强，在内外巨大压差作用下，大气中的水分会逐渐通过密封件渗入筒体内部SF6气室中。排除设备生产厂家的原因，运行过程中SF6气室中水分含量是会上升的。在正常情况下，SF6气体是一种化学性质十分稳定、不易分解的无色、无味、不可燃的气体，但在GIS内部出现局部放电（PartialDischarge，简称PD）时，SF6会发生不同程度的分解，生成如SF4、SF3等低氟化物，对于纯净的SF6气体，绝大部分的低氟化物会复合还原成SF6;但是由于SF6气体中水分含量的上升，使得SF6气体中不可避免地会含有微量水分（H2O），它会与这些低氟化物反应，使得这种分解-复合平衡被打破，同时生成更多更复杂的组分，如SOF2、SO2F2、SOF4、SO2、HF、H2S等，其中一些生成物水解后形成的酸性物质，对GIS设备内部固件有腐蚀作用，严重时会损坏设备内部固体绝缘，从而降低了设备的整体绝缘性能，对设备的安全稳定运行造成威胁。另外，SF6气体中的微水通常以水蒸气的形式存在，当温度降低时，可能在设备内部结露，与内部的各种污染物混合后，附着在固体绝缘子的表面，容易引起沿面放电。因此，在GIS设备运行中，要定期对SF6气室水分含量进行监督和处理。

2.2环境良好

产品在装配过程中，如果生产环境洁净度不好，降尘量较大，使器身及油箱中附着许多杂质颗粒，产品注油后，这些杂质就会溶入油中，并对强电场周围造成威胁。所以，对重点产品，可以考虑在一些重要的绝缘件上用酒精擦拭纤维粉末灰尘。局部放电较大的部位多在引线附近，其原因是制造工艺存在缺陷。降低引线周围电场强度的方法：①增加引线每边绝缘厚度。②加大引线的绝缘距离。③加大引线的直径。从经济和制作角度考虑，可采用增加引线每边绝缘厚度的办法。工艺缺陷对引线电场的影响有：干燥不彻底、油质低劣、器身暴露在空气中的时间过长及充油时真空度不够高等都是变压器质量达不到标准要求的原因。另外，电极不光滑出现小尖角或者绝缘有缺陷，都会使油中出现极不均匀电场，若高场强大于局部许用场强时，局部放电就发生了。高压引线出头屏蔽包扎易出现的问题：①金属化皱纹纸没有拉紧，包扎时出现折叠，使屏蔽纸（电极）出现小尖角，尖角和绝缘纸间形成小油隙，成为电极缺陷。②外包绝缘纸未拉紧，绝缘纸出现折叠，折叠处形成小油隙，成为绝缘缺陷。应用电场软件计算得知，电极有缺陷时局部场强增大15%左右，绝缘有缺陷局部场强增大20%左右。

2.3特高频法检测

特高频法是GIS局部放电检测技术应用中较为常用的一种技术，在应用过程中需要注意的是对整个技术应用中电磁波信号的检测，通常情况下，特高频法检测中，需要以局部放电检测技术作为检测技术实施基础，也就是将两种检测技术结合，保障在技术结合中，能够实现其整个技术检测的科学性提升。特高频检测法采用的是时差定位法，借助这种时差定位法能够将GIS局部电源检测中的位置信息明确，这样才能控制好整个检测技术应用的传播控制，保障在控制传播中能够将整体的系统传播控制要点处理好，这样才能满足整体的放电检测需求。

结语

总之，GIS设备是电力系统的关键设备，保证其安全可靠运行对于提高电网供电可靠性意义重大。而局部放电检测作为GIS在安装完毕及正常运行中的必试项目，因此，加强对GIS局部放电的监测，是有效发现GIS设备产生的各种缺陷并及时加以排除的重要举措。

参考文献

[1]西安高压电器研究所，中国电力科学研究院高压开关研究所，西安西开高压电气股份有限公司，等.GB7674—2008额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备[S].北京：中国标准出版社，2008.

[2]西安高压电器研究所，武汉高压研究所.GB/T7354—2003局部放电测量[S].北京：中国标准出版社，2003.