Analyse af interne isoleringsfejl i GIS-udstyr og isoleringsprøvemetoder

Højspændingsleder-spids

Under installation af højspændingsledere kan uheldige stød eller skraber forårsage metaliske spidser på lederoverfladen, som vist på figur 1. Under netspænding genererer ioniserings effekten af høje elektriske felt ved spidsen opladte partikler, hvilket kan undertrykke partielle udladninger (PU) eller nedbrydning. Imidlertid under impuls spænding har den inducerede ioniseringsproces ikke tilstrækkelig tid til at udvikle sig, hvilket gør PU og nedbrydning mere sandsynlig.

Forurening på isolatoroverflade

Under GIS-samling er rensningen på stedet ofte utilstrækkelig, hvilket giver støv mulighed for at trænge ind i GIS og deponere sig på isolatoroverflader. I nogle tilfælde efterlader dårlige produktionsteknikker klibskabe rester på isolatorer. Disse defekter forårsager ofte nedbrydninger under påstedsvoldståndsprøver. Energien, der frigives under nedbrydningen, fjerner typisk forureningerne, hvilket gør det svært at finde spor på isolatoroverfladen eller andre komponenter under efter-nedbrydningssammenbrudsanalyse. Figur 2 viser en isolator, der har oplevet nedbrydning på stedet, uden synlige anomalier på overfladen.

Løse metalkomponenter

Under transport eller drift kan mekaniske vibrationer forårsage, at skjoldede dæk, andre metalkomponenter og fastgørende skruer løsner. Dårligt elektrisk kontakt i sådanne tilfælde fører til partielle udladninger (PU), som med tiden kan eskalere til nedbrydningshændelser. Figur 3 illustrerer installationsstrukturen for et skjoldedæk, der er udsat for sådanne problemer.

Metalpulver indeni beholderen

Under transport eller drift kan mekaniske vibrationer forårsage friktion mellem metalkomponenter, hvilket genererer metalpulver. Utilstrækkelig hygiejne på stedet under installation kan efterlade støv eller metalpartikler på indersiden af beholderen. Desuden kan partielle udladninger på grund af dårligt elektrisk kontakt producere metal eller metalforbindelsespartikler. Figur 3 viser pulver, der er genereret af udladninger fra dårlig kontakt i et skjoldedæk. Under drift kan springende metalpulver føre til nedbrydningshændelser.

GIS-isolationsdefekttestmetoder
Voldståndsprøve

Voldståndsprøver er påkrævet under overdragelse og efter store revisioner. DL/T 555-2004 Retningslinjer for påstedsvoldstånds- og isolationsprøver af gasisolerede metaldækkede spændingsafsnit specificerer kravene og metoderne for påstedsprøver [4]. Vexelstrøm er følsom over for frie ledekapartikler og andre urenheder, hvilket gør den egnet til at opdage defekter som forurening på isolatoroverflader, løse metalkomponenter og metalpulver indeni beholderen. Impulsstrøm, effektiv til identifikation af forurening og abnorme elektriske feltstrukturer, er ideel til at opdage metalspids og interne metalpulver.

Partiel udladningsprøve (PU-prøve)

Under påstedsvoldståndsprøver bør PU-måling samtidigt foretages. Pulsmetoden er i øjeblikket den primære tilgang til måling af PU-signaler under netspændingsprøvestrøm. Dog mislykkes denne metode ofte i at opdage defekter som metalspids og interne metalpulver. Derfor er PU-måling under impuls voldståndsprøver nødvendig. For at undgå støj i prøvecircuitet under impulsstrøm kan højfrekvens, ultrahøjfrekvens (UHF) eller ultralyd-detectionsmetoder anvendes.

Live PU-detektion og online overvågning

For defekter som løse metalkomponenter og metalpulver, der dannes under drift, bør live PU-detektion og online overvågning aktivt implementeres. Afhængigt af sensorprincipper omfatter livedetektionsmetoder UHF og ultralyd. Livedetektion er egnet til periodiske inspektioner, mens online overvågning er ideel til at følge kendte defekter.

Konklusioner og udsigt

GIS-interne isolationsdefekter inkluderer primært fire typer: højspændingsleder-spids, forurening på isolatoroverfladen, løse metalkomponenter og interne metalpulver. For at forhindre, at disse defekter eskalerer til fejl, bør isolationsprøver og PU-detektion udføres under overdragelse og drift. For almindelige defekter som metalspids og pulver under overdragsprøver, bør PU-detektion under impulsstrøm prioriteres.