Analiza awarii wewnętrznej izolacji w urządzeniach GIS oraz metody testowania izolacji

Wysokie-napięciowe szpice przewodników

Podczas montażu wysokonapięciowych przewodników przypadkowe uderzenia lub zadrapania mogą powodować powstanie metalowych szpiców na powierzchni przewodnika, jak pokazano na rysunku 1. Przy napięciu sieciowym efekt jonizacji silnych pól elektrycznych na końcach szpiców generuje cząsteczki ładunku, które mogą hamować częściowe wyładowania (PD) lub przebicie. Jednak przy impulsowym napięciu proces jonizacji indukowany przez silne pole elektryczne nie ma wystarczająco dużo czasu na rozwinięcie się, co zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia PD i przebicia.

Zanieczyszczenia na powierzchni izolatora

Podczas montażu GIS, czyszczenie na miejscu często jest niewystarczające, co pozwala kurzu wejść do GIS i osadzać się na powierzchni izolatorów. W niektórych przypadkach, słabe procesy produkcyjne pozostawiają lepkie pozostałości na izolatorach. Te wady często powodują przebicia podczas testów wytrzymałościowych na miejscu. Energia uwolniona podczas przebicia zwykle usuwa zanieczyszczenia, co utrudnia znalezienie jakichkolwiek śladów na powierzchni izolatora lub innych elementach podczas analizy po przebiciu. Rysunek 2 przedstawia izolator, który doznał przebicia na miejscu, bez widocznych anomalii na jego powierzchni.

Luźne komponenty metalowe

Podczas transportu lub eksploatacji, drgania mechaniczne mogą powodować luźność pokryw ekranujących, innych komponentów metalowych i śrub mocujących. Słaba kontakt elektryczny w takich przypadkach prowadzi do częściowych wyładowań (PD), które z czasem mogą przerodzić się w awarie przebicia. Rysunek 3 ilustruje konstrukcję montażową pokrywy ekranującej podatnej na tego typu problemy.

Metalowe proszki wewnątrz obudowy

Podczas transportu lub eksploatacji, drgania mechaniczne mogą powodować tarcie między komponentami metalowymi, generując metalowe proszki. Niedostateczna higiena na miejscu podczas montażu może zostawić kurz lub cząstki metalowe na wewnętrznej powierzchni obudowy. Ponadto, częściowe wyładowania spowodowane słabym kontaktem elektrycznym mogą tworzyć cząsteczki metalu lub związków metali. Rysunek 3 przedstawia proszki wytworzone przez wyładowanie z powodu słabego kontaktu w pokrywie ekranującej. Podczas eksploatacji skoki metalowych proszków mogą prowadzić do awarii przebicia.

Metody testowania wad izolacji GIS
Test wytrzymałościowy

Testy wytrzymałościowe są wymagane podczas przekazywania i po dużych naprawach. DL/T 555-2004 Wytyczne dotyczące lokalnych testów wytrzymałościowych i izolacyjnych dla gazuizolowanych metalowych zamkniętych urządzeń rozdzielczych określa wymagania i metody lokalnych testów [4]. Napiecie przemiennicze jest wrażliwe na wolne przewodzące cząsteczki i inne zanieczyszczenia, co sprawia, że jest odpowiednie do wykrywania wad takich jak zanieczyszczenia na powierzchni izolatorów, luźne komponenty metalowe i metalowe proszki wewnątrz obudowy. Impulsowe napięcie, skuteczne w identyfikacji zanieczyszczeń i nietypowych struktur pola elektrycznego, jest idealne do wykrywania metalowych szpiców i wewnętrznych metalowych proszków.

Test częściowego wyładowania (PD)

Podczas lokalnych testów wytrzymałościowych, powinno być jednocześnie przeprowadzane pomiary PD. Metoda prądowa pulsacyjna jest obecnie głównym podejściem do pomiaru sygnałów PD pod napieżeniem sieciowym. Jednak ta metoda często nie wykrywa wad takich jak metalowe szpice i wewnętrzne metalowe proszki. Dlatego niezbędne są pomiary PD podczas testów wytrzymałościowych impulsowych napięć. Aby uniknąć zakłóceń w obwodzie testowym pod napieżeniem impulsowym, można używać metod detekcji o wysokiej częstotliwości, ultra-wysokiej częstotliwości (UHF) lub ultradźwiękowej.

Detekcja PD w trybie online i monitorowanie online

Dla wad takich jak luźne komponenty metalowe i metalowe proszki generowane podczas eksploatacji, powinna być aktywnie wprowadzana detekcja PD w trybie online i monitorowanie online. W zależności od zasady działania czujników, metody detekcji w trybie online obejmują techniki UHF i ultradźwiękowe. Detekcja w trybie online jest odpowiednia do okresowych inspekcji, podczas gdy monitorowanie online jest idealne do śledzenia znanych wad.

Wnioski i perspektywy

Główne wady wewnętrznej izolacji GIS obejmują cztery typy: wysokie-napięciowe szpice przewodników, zanieczyszczenia na powierzchni izolatorów, luźne komponenty metalowe i wewnętrzne metalowe proszki. Aby zapobiec eskalacji tych wad do awarii, testy izolacji i detekcja PD powinny być przeprowadzane podczas przekazywania i eksploatacji. Dla typowych wad, takich jak metalowe szpice i proszki podczas testów przekazania, powinna być priorytetowo stosowana detekcja PD pod napieżeniem impulsowym.