Analys av interna isoleringsfel i GIS-utrustning och isoleringsprovsmetoder

Högspegeliga ledarfjädral

Under installation av högspänningsledare kan oavsiktliga stötar eller skavningar orsaka metalliska fjädrar på ledarytans yta, som visas i figur 1. Under nätspänning kan joniseringsverkan av höga elektriska fält vid fjädrarnas spets generera laddade partiklar, vilket kan undertrycka partiella utsläpp (PD) eller brytning. Emellertid under impulsiv spänning har joniseringsprocessen inducerad av det starka elektriska fältet inte tillräckligt med tid att utvecklas, vilket gör PD och brytning mer trolig att inträffa.

Föroreningar på isolatorns yta

Under GIS-montering är den lokala rengöringen ofta otillräcklig, vilket gör att damm kan tränga in i GIS och deponeras på isolatorernas ytor. I vissa fall lämnar dåliga tillverkningsprocesser klibbiga rester på isolatorerna. Dessa defekter orsakar ofta brytningar under lokala spänningsmotståndstester. Energin frigjord under brytningen tar vanligtvis bort föroreningarna, vilket gör det svårt att hitta några spår på isolatorns yta eller andra komponenter under efterbrytningsanalys. Figur 2 visar en isolator som upplevt en lokal brytning, utan synliga anomalin på dess yta.

Lösa metallkomponenter

Under transport eller drift kan mekaniska vibrationer orsaka att skyddslock, andra metallkomponenter och fastighetskruvar lossnar. Dålig elektrisk kontakt i sådana fall leder till partiella utsläpp (PD), vilka över tid kan eskalera till brytningsolyckor. Figur 3 illustrerar installationsstrukturen för ett skyddslock som är sårbart för sådana problem.

Metallpulver inuti behållaren

Under transport eller drift kan mekaniska vibrationer orsaka friktion mellan metallkomponenter, vilket genererar metallpulver. Otillräcklig hygien på plats under installation kan lämna damm eller metallpartiklar på den inre ytan av behållaren. Dessutom kan partiella utsläpp på grund av dålig elektrisk kontakt producera metall- eller metallförbindelspartiklar. Figur 3 visar pulver genererat av utsläpp från dålig kontakt i ett skyddslock. Under drift kan hoppandet av metallpulver leda till brytningsolyckor.

GIS-isolationsdefekts testmetoder
Spänningsmotståndstest

Spänningsmotståndstester krävs under överlämning och efter stora ombyggnader. DL/T 555-2004 Riktlinjer för lokala spänningsmotståndstester och isolationsprov av gasisolereda metallinkapslade växlingsutrustningar specificerar kraven och metoderna för lokala tester [4]. Växlande spänning är känslig för fria ledande partiklar och andra föroreningar, vilket gör den lämplig för att upptäcka defekter som föroreningar på isolatorernas ytor, lösa metallkomponenter och metallpulver inuti behållaren. Impulsiv spänning, effektiv för identifiering av föroreningar och abnorma elektriska fältskonfigurationer, är idealisk för att upptäcka metallfjädrar och interna metallpulver.

Partiellt utsläpp (PD)-test

Under lokala spänningsmotståndstester bör PD-mätning genomföras samtidigt. Pulsspanningsmetoden är för närvarande den primära metoden för att mäta PD-signaler under nätspänningsprov. Men denna metod misslyckas ofta med att upptäcka defekter som metallfjädrar och interna metallpulver. Därför är PD-mätning under impulsiva spänningsmotståndstester nödvändig. För att undvika störningar i provkretsen under impulsiv spänning kan högfrekventa, ultrahögfrekventa (UHF) eller ultraljudsmetoder användas.

Liv-PD-detektion och on-line övervakning

För defekter som lösa metallkomponenter och metallpulver genererade under drift bör liv-PD-detektion och on-line övervakning aktivt implementeras. Beroende på sensorprinciper inkluderar livdetektionsmetoder UHF och ultraljudstekniker. Livdetektion är lämplig för periodiska inspektioner, medan on-line övervakning är idealisk för att spåra kända defekter.

Slutsatser och utblick

GIS-interna isolationsdefekter inkluderar huvudsakligen fyra typer: högspänningsledarfjädrar, föroreningar på isolatorns yta, lösa metallkomponenter och interna metallpulver. För att förhindra att dessa defekter utvecklas till fel bör isolationsprov och PD-detektion utföras under överlämning och drift. För vanliga defekter som metallfjädrar och pulver under överlämningsprov bör PD-detektion under impulsiv spänning prioriteras.