GIS局部放電檢測的目的和意義

氣體絕緣組合開關(guān)電器（Gas Insulated Switchgear，簡稱GIS）是20世紀(jì)60年代中期出現(xiàn)的一種新型電氣裝置，它將斷路器、母線、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、套管等多種電氣元件封閉組合在接地的金屬外殼中，絕緣支撐部分采用環(huán)氧樹脂盆式絕緣子，絕緣介質(zhì)采用SF6氣體，該氣體具有良好的滅弧性能和絕緣特性，可以滿足導(dǎo)體對斷口、相間及斷口間絕緣的需要。GIS的作用相當(dāng)于一個開關(guān)站，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。

                           GIS標(biāo)準(zhǔn)間隔

GIS給高壓變電所的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行帶來了巨大的變化。相對于傳統(tǒng)的敞開式高壓配電裝置，GIS具有占地面積?。ɡ?00kV的GIS變電所占地面積僅敞開式的5%）、安裝方便、結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)工作量小、檢修周期長和對環(huán)境影響小等突出的優(yōu)點。隨著近年來設(shè)計工藝和制造水平的提高，近年來GIS每臺設(shè)備的年平均故障率已經(jīng)由6.1%（300kV≤Un≤500kV）降低到了3.9%?？紤]到近年來城市建筑規(guī)模的不斷擴(kuò)大和空閑土地面積的大幅減少，建設(shè)傳統(tǒng)的敞開式高壓配電裝置已經(jīng)變得很困難，因此國內(nèi)外大城市新建的高電壓等級的變電站基本上都采用了GIS，以緩解城市建筑用地緊張的局面。

盡管GIS運(yùn)行可靠性非常高，并且現(xiàn)場安裝投入運(yùn)行的GIS總體運(yùn)行情況是良好的，但由于GIS是全封閉的組合電器設(shè)備，一旦有事故發(fā)生，會比一般的分離式敞開設(shè)備引發(fā)更為嚴(yán)重的后果，且故障維修將會非常復(fù)雜，修復(fù)時間長，修復(fù)過程長達(dá)兩周以上。影響范圍大，GIS一個間隔中設(shè)備的故障容易波及臨近的非故障設(shè)備，造成檢修不便和故障擴(kuò)大化，一旦發(fā)生故障，必將引起所轄局部區(qū)域乃至全部區(qū)域的停電，后果嚴(yán)重。目前，對于GIS狀態(tài)檢測有多種方法，例如：出廠前的型式試驗、安裝后的現(xiàn)場試驗、運(yùn)行后的監(jiān)測方法、現(xiàn)場電氣試驗等。運(yùn)行經(jīng)驗表明，GIS在制造、運(yùn)輸和安裝過程中由于工藝問題不可避免的遺留下來或差錯造成的絕緣缺陷是造成GIS故障的主因。據(jù)CIGRE23.10工作組發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，絕緣故障占1985年以前投入使用的GIS的562次故障中的60%，在1985年以后投入使用的GIS的247次故障中，絕緣故障則占51%。根據(jù)2002年我國電力系統(tǒng)高壓開關(guān)事故分析報告統(tǒng)計，發(fā)生的5起GIS事故均由絕緣故障所導(dǎo)致。其中內(nèi)絕緣對地閃絡(luò)3起、雷擊過電壓1起、拉桿斷裂1起。2005年上海超高壓GIS運(yùn)行故障統(tǒng)計分析顯示絕緣故障占65.1%。

由上述數(shù)據(jù)可知，絕緣問題是影響GIS安全、穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素。由于絕緣故障大多數(shù)發(fā)生在較高電壓的設(shè)備中，一旦發(fā)生擊穿，后果比較嚴(yán)重，因而受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。如果能夠在GIS發(fā)生故障之前檢測GIS內(nèi)部的絕緣缺陷狀況，發(fā)現(xiàn)問題并及時解決，就可能避免嚴(yán)重停電事故的發(fā)生。

GIS的絕緣故障常常伴有局部放電（Partial Discharge，縮寫為PD）現(xiàn)象的發(fā)生。局部放電現(xiàn)象指的是在高壓電力設(shè)備絕緣系統(tǒng)中，只有局部區(qū)域發(fā)生放電，但在放電區(qū)域內(nèi)沒有形成固定放電通道，即導(dǎo)體尚未完全擊穿時的放電現(xiàn)象。局部放電信號包含了豐富的絕緣狀態(tài)信息，是高壓電氣設(shè)備絕緣狀態(tài)的一個重要標(biāo)志。局部放電檢測是一種可用于發(fā)現(xiàn)GIS絕緣缺陷的科學(xué)有效的方法。局部放電檢測以局部放電所產(chǎn)生的各種現(xiàn)象為依據(jù)。不僅能夠檢測到GIS制造與安裝過程中引入的絕緣缺陷，而且在線監(jiān)測中能有效地檢測出絕緣狀態(tài)的發(fā)生及嚴(yán)重程度，以便及時采取應(yīng)對措施，避免絕緣故障的進(jìn)一步惡化。因此，開展局部放電檢測對于保證GIS的安全可靠運(yùn)行具有十分重要的意義。