造成Gls內(nèi)發(fā)生局部放電的原因是多方面的，引發(fā)絕緣故障的缺陷類型及故障的平均分布如圖所示。
GIS內(nèi)不同缺陷類型引發(fā)的絕緣故障率
(1)自由導(dǎo)電微粒
自由導(dǎo)電微粒是氣體絕緣裝置中最常見的缺陷，它是導(dǎo)致GIS絕緣故障的主要原因。這些微粒可能是制造或裝配過程中未清洗干凈而產(chǎn)生的遺留物，也可能是機(jī)械裝置動作過程中金屬磨擦而產(chǎn)生的金屬粉末。自由導(dǎo)電微粒的形狀有粉末狀或片狀或大尺寸固體顆粒等，它們能夠在外電場作用下感應(yīng)電荷以獲得足夠的電場能量，并在電場力的作用下發(fā)生跳動或位移，如果電場足夠強(qiáng)，自由導(dǎo)電微粒獲得的能量足夠大，就完全有可能越過外殼和高壓導(dǎo)體之間的間隙或移動到有損絕緣的地方。金屬微粒運(yùn)動的程度既取決于材料和形狀，又取決外電場的強(qiáng)度和作用時間等因素。當(dāng)金屬微粒接近而未接觸到高壓導(dǎo)體時，最容易表現(xiàn)的電氣特征是產(chǎn)生PD現(xiàn)象。同時，金屬微粒在遷移過程中和附著在絕緣子表面時也會產(chǎn)生PD現(xiàn)象，只是不同的運(yùn)動形式所產(chǎn)生的PD指紋譜圖各異。(2)固定金屬突出物
固定金屬突出物通常有兩種存在形式：一是金屬突起毛刺，二是金屬微粒附著在固體絕緣表面。它是因加工不良、機(jī)械破壞或裝配時的相互擦刮而產(chǎn)生，通常異常尖銳，以致在尖頭突出部位形成絕緣氣體中的高場強(qiáng)區(qū)。在穩(wěn)態(tài)工作條件下，這些高場強(qiáng)區(qū)所產(chǎn)生的電暈有時顯得較為穩(wěn)定，不一定會引起擊穿。然而，在快速暫態(tài)過電壓下，譬如在操作過電壓或雷電過電壓下，往往會引發(fā)故障。另外，絕緣子表面吸附的固體金屬微粒，若是暫時粘在絕緣子表面，通常會移動到低場強(qiáng)區(qū)而不發(fā)生PD，但在某些情況下會長期地固定在絕緣子表面，作為固定金屬微粒，它粘貼在絕緣表面的作用類似于金屬突起物。然而，絕緣子表面微粒有以下幾個主要不同特征：①絕緣子上的微粒有時在交接時并不存在，而是過一段時間才出現(xiàn)。有些微粒起初可能并不危險，但由于機(jī)械振動和操作過電壓引起的靜電力，會有輕微的運(yùn)動并最終朝著危險的方向發(fā)展。
②絕緣子表面的微粒會形成表面電荷聚集，從而在某種程度上加大了故障的可能性。
③微粒處的放電會導(dǎo)致絕緣子表面損傷，在工頻場下產(chǎn)生表面樹痕，最終出現(xiàn)故障。
(3)絕緣子缺陷
絕緣子缺陷有可能發(fā)生在絕緣子表面或內(nèi)部。表面缺陷是由其它的缺陷類型引起的二次效應(yīng)，比如PD產(chǎn)生的分解物、金屬微粒或者絕緣氣體中可能過多的水氣引起的破壞；在現(xiàn)場測試時，閃絡(luò)產(chǎn)生的樹痕在某種情況下也可以被視為絕緣表面缺陷。內(nèi)部缺陷通常很小，常常是一些在制造過程中形成但又很難檢測到的缺陷，比如在制造過程中滲入的金屬微粒、環(huán)氧樹脂在固化過程中的收縮以及環(huán)氧樹脂和金屬電極不同的熱膨脹系數(shù)而出現(xiàn)的內(nèi)部空隙和層離；由于裝配誤差，導(dǎo)體的機(jī)械運(yùn)動也可能給絕緣子造成損傷。(4)懸浮電位體
在GIS內(nèi)部，被廣泛地用來改善危險部位的電場分布的屏蔽電極與高壓導(dǎo)體或接地導(dǎo)體間的電氣連接通常是所謂輕負(fù)載接觸(即連接部分只傳輸很小的容性電流)，然而，一些連接部件在最初安裝時雖然接觸良好，但隨著開關(guān)電器操作所產(chǎn)生的機(jī)械振動會導(dǎo)致移位或隨時間推移帶來的老化，都有可能造成靜電屏蔽體的接觸不良，從而出現(xiàn)浮動電位。同時，靜電屏蔽體或?qū)w連接點(diǎn)機(jī)械上的不良接觸又會加劇因靜電力引起的機(jī)械振動，從而進(jìn)一步導(dǎo)致接觸不良，最終出現(xiàn)電極電位浮動。對于大多數(shù)電位浮動的電極，所形成的等效電容在充電過程中會產(chǎn)生PD，并伴有較強(qiáng)的電磁輻射和超聲波，同時，放電還會形成腐蝕性的分解物和微粒，從而加速惡化，污染附近的絕緣表面直致造成絕緣故障。(5)微水含量
在實(shí)際設(shè)計中，GIS中的高氣壓SF6絕緣氣體添加某些少量其它氣體(如N2)有利于提高SF6的氣體介質(zhì)絕緣性能，但少量的微水混入會使SF6的絕緣性能大大下降。當(dāng)溫度下降時，微水就會出現(xiàn)凝露，結(jié)合其它混合物附著在固體絕緣表面，影響絕緣表面的導(dǎo)電性。此外，有些影響絕緣性能的裝配錯誤在交接試驗(yàn)時可能會被漏檢，比如，只做運(yùn)輸途中使用的袋裝干燥劑，在組裝時卻忘了從GIS部件中取出來，交接試驗(yàn)時又沒有被檢測到，它雖然不會立即引起故障，但卻對今后GIS的運(yùn)行帶來隱患。
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