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GIS局部放电检测及其模式识别的意义
点击次数:85 发布时间:2019-09-06

气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear,简称GIS)是20世纪60年代中期才出现的一种新型电器装置,它是把变电所里各种电气设备除变压器外全部组合装配在一个封闭的金属外壳里,常充0.4-0.5MPa的SF6气体,以实现导体对外壳、相间以及断口间的可靠绝缘。GIS是由若干相互直接联结在一起的单独元件,如母线、断路器、隔离开关、接地开关、避雷器、互感器等构成。气体绝缘组合电器与传统敞开式高压配电装置相比,具有占地面积小、结构非常紧凑、安装快、不受外界环境的影响(如污染等)、运行可靠性高、检修周期长、安装方便等优点。

 

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随着城市建设规模的不断扩大和现代化发展,建设敞开式的变电站已显得困难,由于GIS结构非常紧凑,整个装置的占地空间大为缩小,其占地面积可小到户外变电站的30%,且随电压升高占地显著减小,因此国内大城市近年来在主城区新建的变电站基本上都采用GIS,以缓解城市建设用地紧张的矛盾,特别在城市高密度建筑群中,更是受到使用者的青睐。

 

在现场安装后,经验收投运的GIS,总的来说运行情况是良好的,但运行经验表明,尽管GIS设备运行的可靠性非常高,因其内部不可避免的缺陷仍会引发故障并逐步扩大,常常导致重大事故的发生。根据CIGRE 23.10工作组国际调查报告的统计数据,1985年以前口本投运的GIS 562次故障中绝缘故障占60%,1985年以后投入的GIS的247次故障中绝缘故障占51%,而且绝缘故障又较多发生在较高电压的设备中。GIS电压等级越高,停电造成的损失越大,维修成本也越高。

 

对于GIS内部,由于制造时可能在电极上出现金属毛刺、绝缘介质中存在空隙、安装运输时部件松动或接触不良引起电极电位浮动、运行中的绝缘老化、以及各种情况下可能出现金属自由微粒等各种缺陷,都可能导致不同程度的局部放电。长期的局部放电使绝缘劣化并逐步扩大,甚至造成整个绝缘击穿或沿面闪络,从而对设备的安全运行造成威胁,导致设备在运行时出现故障,以至引起系统停电。

 

GIS最通常的电气故障特征是在绝缘完全击穿或闪络前产生(Partial Discharge,简称PD。由于GIS事故主要由绝缘故障引起,而绝缘故障早期的主要表现形式是PD,它既是引起绝缘劣化的主要原因,又是表征绝缘状况的特征量。因此,通过开展对GIS的PD在线监测,可以在一定程度上发现许多内部存在的缺陷,对保证GIS的安全可靠运行具有重要的现实意义。

 

由于GIS自身的特点,对其进行有效地局部放电检测有着很大的难度。如何在现场伴有强大的电磁干扰情况下设法接收和传输这些微弱的局部放电信号,从而进行GIS内的局部放电检测的研究,显得非常重要。从80年代以来,如何提供足够灵敏度的局部放电测量系统,并对缺陷类型进行分类以及故障定位,已成为各国绝缘领域关注的热点。掌握GIS内缺陷类型特征,区分各种缺陷类型,研究其严重程度,这对于GIS的检修工作有着十分重要的意义。

 

要准确地了解和掌握GIS内缺陷类型性质和特征,有效的方法是对获得的局部放电信号进行模式识别。大量的研究表明,不同的放电模式对绝缘的危害程度不同。对于GIS来说,内部的电晕放电和金属微粒虽然会导致双气体的分解,但是由于绝大部分分解气体又复合成SF6和新的SF6气体不断补充,对其绝缘性能影响并不大,只有缓慢的老化作用;但是发生在盆式绝缘子处的气隙、金属污染的放电将会给绝缘造成不可恢复的损伤,甚至使整个绝缘系统在短时间内失效。因此,GIS局部放电检测及其模式识别的研究,对于保证GIS的安全可靠运行,掌握GIS的绝缘状况及指导GIS的检修工作有着十分重要的意义。国内外对GIS局部放电在线监测进行了大量的研究,并成为各国绝缘诊断领域研究关注的热点。

 

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