Аналіз внутрішніх аварій ізоляції в обладнанні GIS та методи перевірки ізоляції

Високовольтові стрибки провідників

Під час встановлення високовольтових провідників непередбачені стукання або подряпини можуть спричинити появи металевих стрибків на поверхні провідника, як показано на рисунку 1. При напругі мережевого частотного струму іонізаційний ефект сильних електричних полів на вершинах стрибків генерує заряджені частинки, які можуть пригнічувати локальні розряди (PD) або пробій. Однак при імпульсній напрузі процес іонізації, спричинений сильним електричним полем, не має достатньо часу для розвитку, що збільшує ймовірність виникнення PD та пробою.

Забруднювачі на поверхні ізолятора

Під час зборки GIS місцеве очищення часто буває недостатнім, що дозволяє пилу потрапляти в GIS і осідати на поверхні ізоляторів. У деяких випадках, поганий процес виробництва залишає клейкі залишки на ізоляторах. Ці дефекти часто призводять до пробою під час місцевих тестів на витривалість напруги. Енергія, виділена під час пробою, зазвичай видаляє забруднювачі, що робить важким виявлення будь-яких слідів на поверхні ізолятора або інших компонентів під час аналізу після пробою. Рисунок 2 показує ізолятор, який пережив пробій на місці, без видимих аномалій на його поверхні.

Незакріплені металеві деталі

Під час транспортування або експлуатації механічні вібрації можуть призводити до розслаблення захисних криш, інших металевих деталей та кріплячих шурупів. Поганий електричний контакт у таких випадках призводить до локальних розрядів (PD), які з часом можуть перетворитися на аварії через пробій. Рисунок 3 ілюструє конструкцію установки захисної кришки, яка підвержена таким проблемам.

Металевий порошок всередині корпуса

Під час транспортування або експлуатації механічні вібрації можуть призводити до тертя між металевими деталями, що генерує металевий порошок. Недостатня гігієна на місці під час встановлення може залишити пил або металеві частинки на внутрішній поверхні корпуса. Крім того, локальні розряди через поганий електричний контакт можуть виробляти металеві або металеві сполуки частинок. Рисунок 3 показує порошок, що виробляється через розряд від поганого контакту в захисній кришці. Під час експлуатації стрибки металевого порошку можуть призводити до аварій через пробій.

Методи перевірки дефектів ізоляції GIS
Тест на витривалість напруги

Тести на витривалість напруги необхідні під час передачі та після великих ремонтів. DL/T 555-2004 Рекомендації з місцевих тестів на витривалість напруги та ізоляційних тестів газово-ізольованого металевого закритого комутаційного обладнання визначає вимоги та методи для місцевих тестів [4]. Перемінна напруга чутлива до вільних провідних частинок та інших забруднювачів, що робить її придатною для виявлення дефектів, таких як забруднювачі на поверхні ізоляторів, незакріплені металеві деталі та металевий порошок всередині корпуса. Імпульсна напруга, ефективна для виявлення забруднювачів та аномальних електричних структур, ідеально підходить для виявлення металевих стрибків та внутрішнього металевого порошку.

Тест на локальні розряди (PD)

Під час місцевих тестів на витривалість напруги повинні одночасно проводитися вимірювання PD. Метод імпульсного струму є основним підходом для вимірювання сигналів PD при тестовій напрузі мережевого частотного струму. Однак цей метод часто не здатен виявити дефекти, такі як металеві стрибки та внутрішній металевий порошок. Тому необхідне вимірювання PD під час імпульсних тестів на витривалість напруги. Для уникнення заважень в тестовій схемі при імпульсній напрузі можна використовувати високочастотні, надвисокочастотні (UHF) або ультразвукові методи виявлення.

Живий вияв PD та он-лайн моніторинг

Для дефектів, таких як незакріплені металеві деталі та металевий порошок, що виробляється під час експлуатації, повинні активно впроваджуватися живий вияв PD та он-лайн моніторинг. В залежності від принципу працювання датчиків, методи живого виявлення включають UHF та ультразвукові техніки. Живий вияв придатний для періодичних перевірок, а он-лайн моніторинг ідеальний для відстеження відомих дефектів.

Висновки та перспективи

Основні внутрішні дефекти ізоляції GIS включають чотири типи: високовольтові стрибки провідників, забруднювачі на поверхні ізоляторів, незакріплені металеві деталі та внутрішній металевий порошок. Для запобігання тому, щоб ці дефекти не перетворилися на аварії, повинні проводитися тестування ізоляції та виявлення PD під час передачі та експлуатації. Для загальних дефектів, таких як металеві стрибки та порошок під час передавальних тестів, виявлення PD при імпульсній напрузі повинно бути пріоритетним.