Analyse van interne isolatiefouten in GIS-apparatuur en isolatietestmethoden

Hoogspanningsleidingpunten

Tijdens de installatie van hoogspanningsleidingen kunnen onbedoelde botsingen of schrammen metaalpunten op het leidingsoppervlak veroorzaken, zoals weergegeven in Figuur 1. Onder netspanning kan de ionisatie-effect van hoge elektrische velden bij de topjes van deze punten geladen deeltjes genereren, die partiële ontladen (PD) of doorbraak kunnen onderdrukken. Bij impulsspanning heeft het ionisatieproces dat wordt geïnduceerd door het sterke elektrische veld echter niet genoeg tijd om zich te ontwikkelen, waardoor PD en doorbraak waarschijnlijker zijn.

Verontreinigingen op isolatoroppervlak

Tijdens de assemblage van GIS is de ter plaatse uitgevoerde reiniging vaak ontoereikend, waardoor stof het GIS binnenkomt en op isolatoroppervlakken neerslaat. In sommige gevallen laten slechte productieprocessen lijmachtige reststoffen achter op isolatoren. Deze defecten veroorzaken vaak doorbraak tijdens ter plaatse uitgevoerde spanningstesten. De energie die tijdens de doorbraak vrijkomt verwijdert meestal de verontreinigingen, waardoor het moeilijk is sporen op het isolatoroppervlak of andere componenten te vinden tijdens een post-doorbraak afbreekanalyse. Figuur 2 toont een isolator die ter plaatse doorbraak heeft ervaren, zonder zichtbare anomalieën op het oppervlak.

Losse metalen componenten

Tijdens transport of bedrijf kunnen mechanische trillingen schildkapjes, andere metalen componenten en vastzethbouten losmaken. Slecht elektrisch contact in dergelijke gevallen leidt tot partiële ontladen (PD), die met de tijd kunnen escaleren naar doorbraak-ongevallen. Figuur 3 illustreert de installatiestructuur van een schildkapje dat gevoelig is voor dergelijke problemen.

Metaaldust binnen de behuizing

Tijdens transport of bedrijf kunnen mechanische trillingen wrijving tussen metalen componenten veroorzaken, wat leidt tot het vormen van metaaldust. Onvoldoende hygiëne ter plaatse tijdens de installatie kan stof of metaaldeeltjes op het binnenoppervlak van de behuizing achterlaten. Daarnaast kunnen partiële ontladen als gevolg van slecht elektrisch contact metaal of metaalverbindingdeeltjes produceren. Figuur 3 toont dust die wordt geproduceerd door ontladen als gevolg van slecht contact in een schildkapje. Tijdens het bedrijf kan het springen van metaaldust leiden tot doorbraak-ongevallen.

GIS-isolatiedefectentestmethoden
Spanningstest

Spanningstesten zijn vereist tijdens overdracht en na grote revisies. DL/T 555-2004 Richtlijnen voor ter plaatse uitgevoerde spanningstesten en isolatietesten van gasgeïsoleerde metalen omsloten schakelapparatuur specificeert de eisen en methoden voor ter plaatse tests [4]. Wisselspanning is gevoelig voor vrije geleidende deeltjes en andere verontreinigingen, waardoor het geschikt is voor het detecteren van defecten zoals verontreinigingen op isolatoroppervlakken, losse metalen componenten en metaaldust binnen de behuizing. Impulsspanning, effectief voor het identificeren van verontreinigingen en abnormale elektrische veldstructuren, is ideaal voor het detecteren van metaalpunten en interne metaaldust.

Partiële Ontladings (PD) Test

Tijdens ter plaatse uitgevoerde spanningstesten moet PD-meting gelijktijdig worden uitgevoerd. De pulskoortsmethode is momenteel de belangrijkste benadering voor het meten van PD-signalen onder netspanningstestspanning. Echter, deze methode slaagt vaak niet in het detecteren van defecten zoals metaalpunten en interne metaaldust. Daarom is PD-meting tijdens impulsspanningstesten noodzakelijk. Om interferentie in het testcircuit onder impulsspanning te voorkomen, kunnen hogefrequentie, ultrahogefrequentie (UHF) of ultrasoon detectiemethoden worden gebruikt.

Levende PD-detectie en online monitoring

Voor defecten zoals losse metalen componenten en metaaldust die tijdens het bedrijf worden geproduceerd, moet levende PD-detectie en online monitoring actief worden toegepast. Afhankelijk van sensorprincipes omvatten levende detectiemethoden UHF en ultrasoon technieken. Levende detectie is geschikt voor periodieke inspecties, terwijl online monitoring ideaal is voor het volgen van bekende defecten.

Conclusies en uitzicht

Interne isolatiedefecten in GIS omvatten voornamelijk vier types: hoogspanningsleidingpunten, verontreinigingen op isolatoroppervlakken, losse metalen componenten en interne metaaldust. Om te voorkomen dat deze defecten uitgroeien tot storingen, moeten isolatietests en PD-detectie worden uitgevoerd tijdens overdracht en bedrijf. Voor algemene defecten zoals metaalpunten en dust tijdens overdrachtstesten, moet PD-detectie onder impulsspanning prioriteit krijgen.