Analýza vnitřních poruch izolace v GIS zařízeních a metody testování izolace

Vysokonapěťové vedení s hroty

Během instalace vysokonapěťových vodičů mohou náhodné srážky nebo škrábance způsobit kovové hroty na povrchu vodiče, jak je znázorněno na obrázku 1. Při sítirovém napětí může ionizační efekt vysokých elektrických polí na koncích hrotů generovat nabité částice, které mohou potlačit částečný výboj (PD) nebo průraz. V případě impulsního napětí však není proces ionizace vyvolaný silným elektrickým polem dostatečně dlouhý na to, aby se vyvinul, což zvyšuje pravděpodobnost výskytu PD a průrazu.

Znečištění povrchu izolátoru

Během montáže GIS je často místní čištění nedostatečné, což umožňuje prach proniknout do GIS a usadit se na povrchu izolátorů. V některých případech chudé výrobní procesy zanechávají lepkavé rezidua na izolátorech. Tyto defekty často způsobují průrazy během místních zkoušek odolnosti napětí. Energie uvolněná během průrazu obvykle odstraní znečišťující látky, což komplikuje nalezení jakýchkoli stop na povrchu izolátoru nebo jiných komponentech během rozmontování po průrazu. Obrázek 2 ukazuje izolátor, který prošel místním průrazem, bez viditelných anomálií na jeho povrchu.

Uvolněné kovové součásti

Během přepravy nebo provozu mohou mechanické vlnění způsobit, že ochranné poklopy, jiné kovové součásti a uzavírací šrouby se uvolní. Špatný elektrický kontakt v těchto případech vedou k částečným výbojům (PD), které se s časem mohou vyvinout v průrazy. Obrázek 3 ilustruje instalační strukturu ochranného poklopu, který je náchylný k těmto problémům.

Kovové prášky uvnitř obalu

Během přepravy nebo provozu mohou mechanická vlnění způsobit tření mezi kovovými součástmi, což vede k vytvoření kovových prášků. Nedostatečná hygiena místního prostředí během instalace může zanechat prach nebo kovové částice na vnitřním povrchu obalu. Kromě toho mohou částečné výboje způsobené špatným elektrickým kontaktem produkovat kovové nebo kovové složité částice. Obrázek 3 ukazuje prášky vyprodukované výbojem z špatného kontaktu v ochranném poklopu. Během provozu může skákání kovových prášků vést k průrazům.

Metody testování defektů izolace GIS
Zkouška odolnosti napětí

Zkoušky odolnosti napětí jsou požadovány během předávání a po hlavních opravách. DL/T 555-2004 Doporučení pro místní zkoušky odolnosti napětí a izolační zkoušky plynově izolovaného kovového uzavřeného spínacího zařízení specifikuje požadavky a metody pro místní zkoušky [4]. Střídavé napětí je citlivé na volné vodičové částice a jiné znečišťující látky, což ho činí vhodným pro detekci defektů jako jsou znečišťující látky na povrchu izolátoru, uvolněné kovové součásti a kovové prášky uvnitř obalu. Impulsní napětí, efektivní pro identifikaci znečišťujících látek a neobvyklých struktur elektrického pole, je ideální pro detekci kovových hrotů a vnitřních kovových prášků.

Částečný výboj (PD) Test

Během místních zkoušek odolnosti napětí by měla být současně prováděna měření částečného výboje. Metoda pulzního proudu je v současné době hlavním přístupem k měření signálů částečného výboje při sítirovém zkouškovém napětí. Tento přístup však často selhává při detekci defektů jako jsou kovové hroty a vnitřní kovové prášky. Proto je nutné měření částečného výboje během zkoušek odolnosti impulsnímu napětí. Aby bylo možné zabránit rušení v zkouškovém obvodu při impulsním napětí, lze použít metody detekce vysoké frekvence, ultra-vysoké frekvence (UHF) nebo ultrazvukové detekce.

Živé detekce částečného výboje a online monitorování

Pro defekty jako jsou uvolněné kovové součásti a kovové prášky vygenerované během provozu by měly být aktivně prováděny živé detekce částečného výboje a online monitorování. Podle principu senzorů zahrnují živé detekční metody UHF a ultrazvukové techniky. Živé detekce jsou vhodné pro pravidelné inspekce, zatímco online monitorování je ideální pro sledování známých defektů.

Závěry a výhled

Hlavní typy interních defektů izolace GIS zahrnují čtyři kategorie: vysokonapěťové vedení s hroty, znečištění povrchu izolátoru, uvolněné kovové součásti a vnitřní kovové prášky. Aby se zabránilo tomu, aby tyto defekty přerostly v poruchy, by měly být prováděny izolační zkoušky a detekce částečného výboje během předávání a provozu. Pro běžné defekty jako jsou kovové hroty a prášky během předávacích zkoušek by měla být upřednostňována detekce částečného výboje při impulsním napětí.