Analyse av interne isoleringsfeil i GIS-utstyr og isoleringsprøvemetoder

Høyspenningslederutstikker

Under installasjon av høyspenningsledere kan uforsettige støt eller skader forårsake metalliske utstikker på lederoverflaten, som vist i figur 1. Under nettspenning kan ioniseringseffekten av høye elektriske felt ved utstikkertoppene generere ladete partikler, som kan undertrykke delvis utslipp (PD) eller nedbryting. Under impulsbelastning har imidlertid ioniseringsprosessen induksert av det sterke elektriske feltet ikke nok tid til å utvikle seg, noe som gjør at PD og nedbryting er mer sannsynlig.

Forurenset isolatoroverflate

Under montering av GIS er ofte rensingen på stedet utilstrekkelig, noe som tillater støv å tre inn i GIS-enheten og deponere seg på isolatoroverflater. I noen tilfeller etterlater dårlige produksjonsprosesser klistrige rester på isolatorene. Disse feilene fører ofte til nedbrytinger under påstedelige spenningstester. Energien som frigjøres under nedbryting fjerner typisk forurensningen, noe som gjør det vanskelig å finne spor på isolatoroverflaten eller andre komponenter under etternedbrytningsanalyse. Figur 2 viser en isolator som har opplevd nedbryting på stedet, uten synlige anormaliteter på overflaten.

Løse metallkomponenter

Under transport eller drift kan mekaniske vibrasjoner føre til at skjermende dekker, andre metallkomponenter og fasteningskruer løsner. Dårlig elektrisk kontakt i slike tilfeller fører til partielle utslipp (PD), som over tid kan eskalere til nedbrytingsulykker. Figur 3 illustrerer installasjonsstrukturen til en skjermende dekke som er utsatt for slike problemer.

Metallpulver inne i omslutningen

Under transport eller drift kan mekaniske vibrasjoner føre til friksjon mellom metallkomponenter, noe som genererer metallpulver. Utilstrekkelig hygien på stedet under installasjon kan la støv eller metallpartikler igjen på den indre overflaten av omslutningen. I tillegg kan partielle utslipp på grunn av dårlig elektrisk kontakt produsere metall- eller metallforbindelsespulver. Figur 3 viser pulver generert av utslipp fra dårlig kontakt i en skjermende dekke. Under drift kan hopp av metallpulver føre til nedbrytingsulykker.

GIS-isolasjonsdefekttestmetoder
Spenningstest

Spenningstester er nødvendige under overdragelse og etter store revisjoner. DL/T 555-2004 Retningslinjer for påstedelige spenningstester og isolasjonstester av gassisolerte metallskjelettslukser spesifiserer kravene og metodene for påstedelige tester [4]. Vekselstrøm er sensitiv for frie ledende partikler og andre urenheter, noe som gjør den egnet for å oppdage defekter som forurensninger på isolatoroverflater, løse metallkomponenter og metallpulver inne i omslutningen. Impulsbelastning, effektiv for identifisering av forurensninger og anormale elektriske feltstrukturer, er ideell for å oppdage metallutstikker og interne metallpulver.

Partielt utslipp (PD)-test

Under påstedelige spenningstester bør PD-måling utføres samtidig. Pulsjestrømmetoden er for tiden den primære metoden for å måle PD-signaler under nettspenning. Imidlertid mislykkes denne metoden ofte med å oppdage defekter som metallutstikker og interne metallpulver. Derfor er PD-måling under impulsbelastningstester nødvendig. For å unngå støy i testkretsen under impulsbelastning kan høyfrekvens, ultra-høyfrekvens (UHF) eller ultralydmetoder brukes.

Live PD-deteksjon og online overvåking

For defekter som løse metallkomponenter og metallpulver generert under drift, bør live PD-deteksjon og online overvåking aktivt implementeres. Avhengig av sensorprinsipper inkluderer livedeteksjonsmetoder UHF og ultralyd. Livedeteksjon er egnet for periodiske inspeksjoner, mens online overvåking er ideell for å spore kjente defekter.

Konklusjoner og utsikt

GIS-interne isolasjonsdefekter inkluderer hovedsakelig fire typer: høyspenningslederutstikker, forurenset isolatoroverflate, løse metallkomponenter og interne metallpulver. For å forebygge at disse defektene utvikler seg til feil, bør isolasjonstester og PD-deteksjon utføres under overdragelse og drift. For vanlige defekter som metallutstikker og pulver under overdragstester, bør PD-deteksjon under impulsbelastning prioriteres.