Anàlisi de les fallades d'aislament intern en equipament GIS i mètodes de prova d'aislament

Picots de conductor d'alta tensió

Durant la instal·lació dels conductors d'alta tensió, els xocs o aranyades accidentals poden causar picots metàl·lics a la superfície del conductor, com es mostra a la Figura 1. Sota la tensió de freqüència d'ona, l'efecte d'ionització dels camps elèctrics alts a les puntes dels picots genera partícules carregades, que poden suprimir la descàrrega parcial (DP) o la ruptura. No obstant això, sota la tensió d'impuls, el procés d'ionització induït pel fort camp elèctric no té temps suficient per desenvolupar-se, fent més probable la DP i la ruptura.

Contaminants a la superfície de l'aislant

Durant la montatge del GIS, la neteja in situ sovint és insuficient, permetent que la pols entre al GIS i s'asseque a la superfície dels aislants. En alguns casos, processos de fabricació defectuosos deixen residus gomosos als aislants. Aquests defectes sovint provoquen ruptures durant els tests de resistència a la tensió in situ. L'energia alliberada durant la ruptura normalment elimina els contaminants, fent difícil trobar-ne traces a la superfície de l'aislant o altres components durant l'anàlisi després de la ruptura. La Figura 2 mostra un aislant que va experimentar una ruptura in situ, sense anomalies visibles a la seva superfície.

Components metàl·lics suaus

Durant el transport o la operació, les vibracions mecàniques poden fer que cobertes protectora, altres components metàl·lics i viscs es suau. Un contacte elèctric deficient en aquests casos porta a descàrregues parcials (DP), que amb el temps poden escalonar-se en accidents de ruptura. La Figura 3 il·lustra l'estructura d'instal·lació d'una coberta protectora propensa a aquest tipus de problemes.

Pols metàl·lica dins l'enclusa

Durant el transport o la operació, les vibracions mecàniques poden causar fricció entre els components metàl·lics, generant pols metàl·lica. Una higiene in situ inadeuada durant la instal·lació pot deixar pols o partícules metàl·liques a la superfície interna de l'enclusa. A més, les descàrregues parcials degudes al contacte elèctric deficient poden produir partícules de metall o compostos metàl·lics. La Figura 3 mostra pols generada per la descàrrega deguda al contacte deficient en una coberta protectora. Durant la operació, el salt de la pols metàl·lica pot provocar accidents de ruptura.

Mètodes de prova de defectes d'aislament del GIS
Prova de resistència a la tensió

Les proves de resistència a la tensió són necessàries durant la transició i després de les revisions majors. DL/T 555-2004 Directrius per a les proves de resistència a la tensió i aislament in situ de maquinari de commutació metàl·lic tancat aïllat a gas especifica els requisits i mètodes per a les proves in situ [4]. La tensió alternada és sensible a les partícules conductores lliures i altres impuretes, fent-la adequada per detectar defectes com contaminants a la superfície dels aislants, components metàl·lics suaus i pols metàl·lica dins l'enclusa. La tensió d'impuls, eficaç per identificar contaminants i estructures de camp elèctric anòmals, és ideal per detectar picots metàl·lics i pols metàl·lica interna.

Prova de descàrrega parcial (DP)

Durant les proves de resistència a la tensió in situ, s'hauria de realitzar simultàniament la mesura de DP. El mètode de corrent d'impuls actualment és l'abordatge principal per mesurar senyals de DP sota la tensió de prova de freqüència d'ona. No obstant això, aquest mètode sovint no detecta defectes com picots metàl·lics i pols metàl·lica interna. Per tant, és necessària la mesura de DP durant les proves de resistència a la tensió d'impuls. Per evitar interferències en el circuit de prova sota la tensió d'impuls, es poden utilitzar mètodes de detecció d'alta freqüència, ultra-alta freqüència (UHF) o ultrasònic.

Detecció de DP en directe i monitorització en línia

Per defectes com components metàl·lics suaus i pols metàl·lica generada durant la operació, s'hauria de implementar activament la detecció de DP en directe i la monitorització en línia. Depenent dels principis del sensor, els mètodes de detecció en directe inclouen tècniques UHF i ultrasòniques. La detecció en directe és adequada per a inspeccions periòdiques, mentre que la monitorització en línia és ideal per a seguir defectes coneguts.

Conclusions i perspectiva

Els defectes d'aislament interns del GIS inclouen principalment quatre tipus: picots de conductor d'alta tensió, contaminants a la superfície dels aislants, components metàl·lics suaus i pols metàl·lica interna. Per prevenir que aquests defectes es converteixin en fallades, s'haurien de realitzar proves d'aislament i detecció de DP durant la transició i la operació. Per defectes comuns com picots metàl·lics i pols durant les proves de transició, s'hauria de priorititzar la detecció de DP sota la tensió d'impuls.