兩種電壓模式下GIS內部異物動態特性研究

陳磊，馬飛越，馬波，李奇超，劉威峰

(國網寧夏電力有限公司電力科學研究院，寧夏 銀川 750011)

隨著氣體絕緣封閉開關設備(gas insulated switchgear,GIS)裝用量迅速增長，GIS設備引發的故障占比逐年上升[1-3]。GIS設備內部異物可引起氣室內部支柱絕緣子或盆式絕緣子表面閃絡，GIS內部氣體絕緣間隙擊穿等故障。結合GIS設備設計、制造、安裝、運行等環節分析，異物引發故障主要原因為GIS內嵌件連接部位裝配過程中金屬件緊固(如螺栓緊固)造成金屬碎屑脫落，或設備內部部件安裝及檢修環節金屬微粒帶入到GIS腔體內部，運行交流電壓下微小的異物顆粒在GIS設備內部受到電場力作用發生起舉、跳躍且隨機性較強，跳動過程導致絕緣強度急劇下降，從而引發GIS閃絡擊穿故障[4-5]。超聲波局部放電檢測作為GIS設備內部異物顆粒檢測的有效手段，利用超聲波傳感器接收異物碰撞殼體的超聲波信號，分析信號特征判斷設備內部是否存在異物，但由于運行電壓下異物運動特性隨機性較強，難以判斷內部異物的準確情況。因此，本文通過改變施加電壓模式，研究脈沖電壓條件下內部異物的受力情況，并與交流電壓模式下進行比對，分析2種電壓模式下GIS內部異物動態特性。

1 GIS內部異物受力分析

GIS設備母線、斷路器、隔離開關等部件一般為水平布置型式，元件均封裝在GIS圓柱型殼體內部，當設備內部存在異物時受本身重力影響，顆粒靜止時主要分布在GIS殼體底部。運行電壓下內部導體為交變電壓，由于靜電感應效應，異物顆粒會帶有相應的電荷，在電場中庫侖力的作用下，顆粒會從GIS殼體底部浮起，并發生跳躍現象。……