電氣開關設備GIS內部絕緣故障研究

陳璇

國網鄂州供電公司 湖北鄂州 436000

1 電氣開關設備GIS內部絕緣常見的故障點

1.1 零部件制造缺陷及機械損傷

GIS內部絕緣設備的結構相對緊湊，長時間在高壓的環境下運行，受絕緣擊穿電壓等因素的影響，具體而言包括電場的均勻度、極性、氣體氣壓以及間隙距離等因素。根據工作實踐不難看出，GIS內部絕緣的原因大致可以分4類，但其中零部件制造的缺陷及機械損傷是其出現故障的主要類型，其出現的機率在4種常見故障點中高達將近40%。構成GIS設備的絕緣組件主要有絕緣棒、盆式絕緣子、支柱絕緣子三類，缺陷主要有裂縫、金屬雜質以及起泡。以盆式絕緣子為例，其機械強度較弱，因此在運行的過程中由于長久受應力的作用，導致局部容易出現裂縫，在碰撞或者施工的過程中容易遭受損傷。裂縫出現后，其表面的閃絡電壓進而降低，造成設備的絕緣能力降低，往往容易引發絕緣子閃絡的問題出現。并且伴隨裂縫的不斷擴大，還容易因發生擊穿接地的情況[1]。

1.2 絕緣零件的表面積累粉塵雜質

在實際工作中，GIS絕緣零件的表面出現粉塵和雜志堆積的情況難以避免，在設備制造的組裝、運輸等環節中，都有可能因為灰塵、油脂、汗漬等推擠形成污垢，諸如金屬顆粒和粉末的導電雜質可能殘留在氣室的隱藏區域中，如果不嚴格清潔，就會在絕緣表面、氣室內部等隱蔽的地方留下不利于絕緣隱患。另外，在對開關設備進行試驗的過程中，也會在不同程度上產生電荷或其它導電性雜質。導電性雜質對著電流附著在絕緣子的表面，導致其表面局部出現電場集中的現行，閃絡電壓被降低，當達到一個臨界點時就會出現放點現象，不利于絕緣。有數據表明，當絕緣子表面的導電性雜質不斷增加，絕緣表面的閃絡電壓至少減少10%，因此雜質在零部件表面推擠對設備整體的絕緣形成的影響不容小覷，嚴重的引起放電事故，為工人的生命安全帶來威脅[2]。

1.3 導體的表面出現毛刺和劃痕

在GIS內部絕緣設備結構中，導體表面的光滑程度和清潔程度要求較高，不能出現毛刺和劃痕等明前的凹凸之處。但是在實際工作中，導體表面存在毛刺、劃痕的情況較多。毛刺、劃痕的制造通常都是在組裝過程中，由于工作人員不嚴謹導致的。另外，在GIS內部絕緣設備遭受了較大的電壓沖擊后，當在諸如均壓蓋的薄導體附近有放電的情況時，所釋放的能量容易導致表面出現凹凸的情況，從而導致其表面上的不均勻。當毛刺和劃痕導致了導體表面不平時，會進一步導致其楞角因曲率增大，提高導體表面的電荷密度。因此附近的電場強度也比較強。由于SF6的絕緣性能較好，因此在電壓正常的情況下，尖端的部位可以保持穩定的運行。如果遇到電壓的情況，那么周圍的SF6就容易發生電離的情況，進而引發尖端放電現象，出現跳機的情況。

1.4 緊固的零部件出現松動或脫落

GIS內部絕緣的零部件松動也是一個常見的問題，這個問題出現的根本原因就是質量組裝存在薄弱。在制造廠家生產安裝零部件的過程中，沒有對控制裝配的工藝和檢驗的水平進行嚴格把控，進而造成金具和屏蔽罩等用于緊固設備的零部件沒有達到相關標準。按照嚴格的流程規范來控制，這種松動和脫落是可以避免的。

2 電氣開關設備GIS內部絕緣故障的處理對策

2.1 加強質量管控

根據前面的常見故障點分析不難看出，出現GIS內部絕緣的因素大多與設備制造、設備運輸、設備安裝等環節的工作質量管控不嚴有關。為了盡量避免出現上述隱患和缺陷，最大程度避免故障發生的可能性。在對電氣開關設備進行安裝的過程中就應當加強對質量的管控，做好檢查和驗收工作等。首先，在對GIS設備進行選擇是，用戶除了要對比設備的性價比，還應當對重點配套設備的質量進行嚴格把關，避免設備質量為電氣開關設備運行帶來影響，進而引起GIS內部絕緣設備出現故障；其次，對絕緣零部件的質量、安裝工藝、才智、清潔情況等進行監督，同時在試驗、安裝等關鍵環節設置關鍵風險見證點，確保GIS內部絕緣設備在正式投入使用前都經過了嚴密的檢查和實驗；最后，對GIS內部絕緣設備在出場環境和組裝環境進行檢查監管，確保其在出場和安裝的過程中受作業環境、工藝、污染、潮濕等環境影響因素降到最低，讓GIS內部絕緣常見故障點的可能出現的風險得到有效的管理[3]。

2.2 現場絕緣試驗的完善

在GIS內部絕緣設備的絕緣試驗中，現場絕緣試驗是保障設備最終穩定運行的關鍵屏障，如果設備的額絕緣性能存在問題，在現場絕緣試驗中往往能夠有所察覺。所以，現場絕緣試驗有利于對設備提前查漏補缺，發現問題及時進行處理。當前，GIS設備在進行現場絕緣試驗時主要是對SF6氣體的濕度、交流耐壓能力以及設備泄露等情況開展測試。其中，要想保障設備獲得良好的絕緣性能，SF6的壓力測試就必須符合要求，在交流耐壓測試中能夠對GIS設備的絕緣子污染以及工具遺留狀況缺陷等形成全面的掌握。

3 結語

綜上所述，隨著我國工業領域的不斷發展，對電氣開關設備的安全、穩定運行也提出了更高的要求。GIS內部絕緣的性能在很大程度上決定了設備能否安全、可靠運行。本文對GIS內部絕緣的常見故障進行了分析，并提出加強GIS內部絕緣的管理建議，只有在各個環節都做到對質量的嚴加把控，方能最大限度實現GIS內部絕緣性能不受影響，為電氣設備穩定運營提供保障。