Análise de fallos na aislación interna do equipo GIS e métodos de proba da aislación

Espigas de condutores de alta tensión

Durante a instalación de condutores de alta tensión, os golpes ou arranxos accidentais poden causar espigas metálicas na superficie do conductor, como se mostra na Figura 1. Baixo voltaxe de frecuencia industrial, o efecto de ionización dos campos eléctricos altos nas puntas das espigas xera partículas cargadas, que poden suprimir a descarga parcial (DP) ou a ruptura. No entanto, baixo voltaxe de impulso, o proceso de ionización inducido polo campo eléctrico forte non ten tempo suficiente para desenvolverse, facendo que a DP e a ruptura sexan máis probables.

Contaminantes na superficie do aislante

Durante a montaxe do GIS, a limpeza no lugar é a miúdo insuficiente, permitindo que o polvo entre no GIS e se depose na superficie dos aislantes. En algúns casos, procesos de fabricación deficientes deixan residuos pegajosos nos aislantes. Estas deficiencias causan con frecuencia rupturas durante as probas de resistencia ao voltaxe no lugar. A enerxía liberada durante a ruptura xeralmente elimina os contaminantes, dificultando atopar calquera rastro na superficie do aislante ou noutras compoñentes durante a análise desmontaxe posterior á ruptura. A Figura 2 amosa un aislante que experimentou unha ruptura no lugar, sen anomalias visibles na súa superficie.

Compoñentes metálicos afloitados

Durante o transporte ou a operación, as vibracións mecánicas poden facer que as cubertas protectoras, outras compoñentes metálicas e os parafusos de fixación se afloiten. Un mal contacto eléctrico nestes casos leva a descargas parciais (DP), que coa temporalidade poden escalarse en accidentes de ruptura. A Figura 3 ilustra a estrutura de montaxe dunha cuberta protectora propensa a estes problemas.

Pó de metal dentro da caixa

Durante o transporte ou a operación, as vibracións mecánicas poden provocar fricción entre as compoñentes metálicas, xerando pó de metal. Unha hixiene inadecuada no lugar durante a instalación pode deixar polvo ou partículas metálicas na superficie interior da caixa. Ademais, as descargas parciais debido a un mal contacto eléctrico poden producir partículas de metal ou composto metálico. A Figura 3 amosa pós xerados por descarga debido a un mal contacto nunha cuberta protectora. Durante a operación, o salto do pó de metal pode levar a accidentes de ruptura.

Métodos de proba de defectos de aislamento de GIS
Proba de resistencia ao voltaxe

As probas de resistencia ao voltaxe son necesarias durante a entrega e despois das grandes revisiones. DL/T 555-2004 Directrices para probas de resistencia ao voltaxe e aislamento no lugar de equipos de manobra metálicos aislados a gas especifica os requisitos e métodos para as probas no lugar [4]. O voltaxe alternativo é sensible a partículas conductoras libres e outras impurezas, facéndoo adecuado para detectar defectos como contaminantes na superficie dos aislantes, compoñentes metálicos afloitados e pós de metal dentro da caixa. O voltaxe de impulso, eficaz para identificar contaminantes e estruturas anormais de campo eléctrico, é ideal para detectar espigas metálicas e pós de metal internos.

Proba de descarga parcial (DP)

Durante as probas de resistencia ao voltaxe no lugar, debe realizarse simultaneamente a medida de DP. O método da corrente de pulso é actualmente o enfoque principal para medir sinais de DP baixo voltaxe de proba de frecuencia industrial. No entanto, este método adoita non detectar defectos como espigas metálicas e pós de metal internos. Polo tanto, é necesario realizar a medida de DP durante as probas de resistencia ao voltaxe de impulso. Para evitar interferencias no circuito de proba baixo voltaxe de impulso, poden usarse métodos de detección de alta frecuencia, ultra-alta frecuencia (UHF) ou ultrasonidos.

Detección de DP en directo e monitorización en liña

Para defectos como compoñentes metálicos afloitados e pós de metal xerados durante a operación, debe implementarse activamente a detección de DP en directo e a monitorización en liña. Dependendo dos principios do sensor, os métodos de detección en directo inclúen técnicas UHF e ultrasonidos. A detección en directo é adecuada para inspeccións periódicas, mentres que a monitorización en liña é ideal para seguir defectos coñecidos.

Conclusións e perspectivas

Os defectos de aislamento internos do GIS inclúen principalmente catro tipos: espigas de conductores de alta tensión, contaminantes na superficie dos aislantes, compoñentes metálicos afloitados e pós de metal internos. Para prevenir que estes defectos escalem en fallos, deben realizarse probas de aislamento e detección de DP durante a entrega e a operación. Para defectos comúns como espigas metálicas e pós durante as probas de entrega, debe dar prioridade á detección de DP baixo voltaxe de impulso.