1 GIS設(shè)備內(nèi)部常見(jiàn)缺陷

引起絕緣故障主要是由于GIS內(nèi)部存在著各種缺陷，這些缺陷畸變了GIS內(nèi)部的電場(chǎng)。從缺陷的種類來(lái)看主要有嚴(yán)重的裝配錯(cuò)誤、自由導(dǎo)電微粒、金屬突出物、絕緣子表面與內(nèi)部缺陷、導(dǎo)體之間電氣或機(jī)械接觸不良等，各種缺陷在GIS內(nèi)部的示意如圖1-1所示。

圖1-1 GIS內(nèi)部可能出現(xiàn)的缺陷類型示意圖

（1）自由導(dǎo)電微粒

自由導(dǎo)電微粒是氣體絕緣裝置中最常見(jiàn)的缺陷，它是導(dǎo)致GIS絕緣故障的主要原因。這些微粒可能是制造或裝配過(guò)程中未清洗干凈而產(chǎn)生的遺留物，也可能是機(jī)械裝置動(dòng)作過(guò)程中金屬磨擦而產(chǎn)生的金屬粉末。

自由導(dǎo)電微粒的形狀有粉末狀或片狀或大尺寸固體顆粒等，它們能夠在外電場(chǎng)作用下感應(yīng)電荷以獲得足夠的電場(chǎng)能量，并在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生跳動(dòng)或位移。如果電場(chǎng)足夠強(qiáng)，自由導(dǎo)電微粒獲得的能量足夠大，就有可能越過(guò)外殼和高壓導(dǎo)體之間的間隙或移動(dòng)到有損絕緣的地方。金屬微粒運(yùn)動(dòng)的程度既取決于材料和形狀，又取決外電場(chǎng)的強(qiáng)度和作用時(shí)間等因素。當(dāng)金屬微粒接近而未接觸到高壓導(dǎo)體時(shí)，最容易表現(xiàn)的電氣特征是產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象。同時(shí)，金屬微粒在遷移過(guò)程中和附著在絕緣子表面時(shí)也會(huì)產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，只是不同的運(yùn)動(dòng)形式所產(chǎn)生的局部放電指紋譜圖各異。

（2）固定金屬突出物固定金屬突出物通常有兩種存在形式：一是金屬突起毛刺，二是金屬微粒附著在固體絕緣表面。它是因加工不良、機(jī)械破壞或裝配時(shí)的相互擦刮而產(chǎn)生，通常異常尖銳，以致在尖頭突出部位形成絕緣氣體中的高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)。在穩(wěn)態(tài)工作條件下，這些高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)所產(chǎn)生的電暈有時(shí)顯得較為穩(wěn)定，不一定會(huì)引起擊穿。然而，在快速暫態(tài)過(guò)電壓下，譬如在操作過(guò)電壓或雷電過(guò)電壓下，往往會(huì)引發(fā)故障。

另外，絕緣子表面吸附的固體金屬微粒，若是暫時(shí)粘在絕緣子表面，通常會(huì)移動(dòng)到低場(chǎng)強(qiáng)區(qū)而不發(fā)生局部放電，但在某些情況下會(huì)長(zhǎng)期地固定在絕緣子表面。作為固定金屬微粒，它粘貼在絕緣表面的作用類似于金屬突起物。

（3）絕緣子缺陷絕緣子缺陷

有可能發(fā)生在絕緣子表面或內(nèi)部。

表面缺陷是由其它的缺陷類型引起的二次效應(yīng)，比如局部放電產(chǎn)生的分解物、金屬微粒或者絕緣氣體中可能過(guò)多的水氣引起的破壞；在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，閃絡(luò)產(chǎn)生的樹(shù)痕在某種情況下也可以被視為絕緣表面缺陷。

內(nèi)部缺陷通常很小，常常是一些在制造過(guò)程中形成但又很難檢測(cè)到的缺陷，比如在制造過(guò)程中滲入的金屬微粒、環(huán)氧樹(shù)脂在固化過(guò)程中的收縮以及環(huán)氧樹(shù)脂和金屬電極不同的熱膨脹系數(shù)而出現(xiàn)的內(nèi)部空隙和層離；由于裝配誤差，導(dǎo)體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)也可能給絕緣子造成損傷。

（4）懸浮電位體在GIS內(nèi)部，被廣泛地用來(lái)改善危險(xiǎn)部位的電場(chǎng)分布的屏蔽電極與高壓導(dǎo)體或接地導(dǎo)體間的電氣連接通常是所謂輕負(fù)載接觸（即連接部分只傳輸很小的容性電流）。然而，一些連接部件在最初安裝時(shí)雖然接觸良好，但隨著開(kāi)關(guān)電器操作所產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致移位或隨時(shí)間推移帶來(lái)的老化，都有可能造成靜電屏蔽體的接觸不良，從而出現(xiàn)浮動(dòng)電位。同時(shí)，靜電屏蔽體或?qū)w連接點(diǎn)機(jī)械上的不良接觸又會(huì)加劇因靜電力引起的機(jī)械振動(dòng)，從而進(jìn)一步導(dǎo)致接觸不良，最終出現(xiàn)電極電位浮動(dòng)。

參數(shù)表

對(duì)于大多數(shù)電位浮動(dòng)的電極，所形成的等效電容在充電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生局部放電，并伴有較強(qiáng)的電磁輻射和超聲波，同時(shí)，放電還會(huì)形成腐蝕性的分解物和微粒，從而加速惡化，污染附近的絕緣表面直致造成絕緣故障。