1 GIS設備內(nèi)部常見缺陷

引起絕緣故障主要是由于GIS內(nèi)部存在著各種缺陷，這些缺陷畸變了GIS內(nèi)部的電場。從缺陷的種類來看主要有嚴重的裝配錯誤、自由導電微粒、金屬突出物、絕緣子表面與內(nèi)部缺陷、導體之間電氣或機械接觸不良等，各種缺陷在GIS內(nèi)部的示意如圖1-1所示。

圖1-1 GIS內(nèi)部可能出現(xiàn)的缺陷類型示意圖

（1）自由導電微粒

自由導電微粒是氣體絕緣裝置中最常見的缺陷，它是導致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，也可能是機械裝置動作過程中金屬磨擦而產(chǎn)生的金屬粉末。

自由導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，自由導電微粒獲得的能量足夠大，就有可能越過外殼和高壓導體之間的間隙或移動到有損絕緣的地方。金屬微粒運動的程度既取決于材料和形狀，又取決外電場的強度和作用時間等因素。當金屬微粒接近而未接觸到高壓導體時，最容易表現(xiàn)的電氣特征是產(chǎn)生局部放電現(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)生局部放電現(xiàn)象，只是不同的運動形式所產(chǎn)生的局部放電指紋譜圖各異。

（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區(qū)。在穩(wěn)態(tài)工作條件下，這些高場強區(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區(qū)而不發(fā)生局部放電，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。

（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，比如局部放電產(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，導體的機械運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體或接地導體間的電氣連接通常是所謂輕負載接觸（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，但隨著開關電器操作所產(chǎn)生的機械振動會導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連接點機械上的不良接觸又會加劇因靜電力引起的機械振動，從而進一步導致接觸不良，最終出現(xiàn)電極電位浮動。

參數(shù)表

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)生局部放電，并伴有較強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。