组合电器内部放电故障分析及预防处理措施的研究

摘要

SF6气体绝缘全封闭组合电器（以下简称GIS），将多种电器设备组合在一起，大大减少了土地占用面积、受外界环境影响较少，具有更高的运行可靠性、日常维护方便、检修周期叫传统电力设备更长等优点，成为电力系统高压电气设备最常用的使用方式。自20世纪80年代，GIS设备在中国进入高速发展期。但当GIS运行一定年限之后，其存在的问题也逐步暴露出来:GIS内部存在设备隐患不易被发现，待隐患发生成为故障后，故障位置和原因的判断以及设备检修相当困难，需要对处理故障时停电范围比常规敞开式电器设备要大，需要对设备解体检查，检修时间跨度较大。因此，迫切需要对GIS设备内部常见故障进行研究，分析故障原理及特征，提高预防手段和处理流程。
　　本论文首先对SF6气体的绝缘特性进行了研究，明确了影响其绝缘特性的主要因素。SF6气体具有优良的绝缘性能，然而其绝缘强度受到很多因素的影响。例如，电极表面状态、气体中的导电杂质等。因此，当外施电场强度高达10-20kV/mm时，均匀电场中SF6气体的击穿电压值开始偏离巴申定律。为了消除电极表面微小毛刺及气体中导电微粒对SF6气体击穿强度的影响，对SF6气体绝缘系统实行“净化”处理。
　　然后对局部放电的机理和常用的带电检测技术进行研究分析，介绍了常见的GIS内部故障种类，指出内部放电是引发内部故障的重要因素之一。分析GIS在制造、运输及安装过程中，由于制造工艺、碰撞损伤以及人员安装、检查不到位等因素，造成部件损伤或内部留有杂质，容易造成设备在运行中发生局部放电，甚至引起设备击穿。并对常见的几种内部放电型式的放电过程及危害进行了分析。
　　组合电器内部放电故障常见于温度升高、绝缘损坏及金属部件损坏产生，基于以上原理，在组合电器故障处理领域国内外学者作了多方面研究，提出了多种解决方案，但是仍存在各项不足，因此文章在带电检测方法的基础上提出了多种手段联合运用、质量监控关口前移的思路，对组合电器故障进行实时监测及事故预警，以及时发现故障，避免故障的进一步扩大。
　　本文通过分析内部放电故障发生的原因，从设备运行和维护方面提出了预防措施，为GIS内部故障处理及风险预控提出了新的思路，具有广泛适用性。

目录

声明

摘要

1．1 高压组合电器

1．1．1 组合电器的定义

1．1．2 高压组合电器的分类

1．1．3 GIS设备的特点

1．1．4 高压组合电器的发展

1．2 论文选题背景与研究内容

1．2．1 选题背景

1．2．2 研究内容

第二章 SF6气体的绝缘特性

2．2 SF6气体的击穿特性

2．2．1 均匀电场中SF6气体的击穿

2．2．2 不均匀电场中SF6气体的击穿

2．3 SF6气体绝缘的冲击特性

2．3．1 放电时延

2．3．2 伏秒特性

2．3．3 冲击系数

2．4 影响SF6气体绝缘强度的因素

2．4．1 电极表面粗糙度的影响

2．4．2 电极材料的影响

2．4．3 电极表面面积的影响

2．4．4 电极表面覆盖层的影响

2．4．5 导电杂质的影响

2．4．6 水分和其它气态杂质的影响

2．4．7 电压波形和极性的影响

2．5 小结

第三章 GIS内部放电

3．1 局部放电的原理

3．2 GIS内部典型故障

3．2．1 自由颗粒放电

3．2．2 电晕放电

3．2．3 悬浮电位放电

3．2．4 绝缘子空隙和树枝化放电

3．3 带电检测技术

3．3．1 红外测温技术

3．3．2 超声波局放检测技术

3．3．3 特高频(UHF)局放检测技术

3．4 局部放电在线监测技术

3．4．1 几种局部放电检测方法的比较

3．4．2 特高频局部放电在线检测系统

3．5 小结

第四章 内部放电故障案例分析及预防措施

4．1 支持绝缘子沿面放电

4．1．1 故障发生过程

4．1．2 故障原因分析

4．1．3 处理措施

4．2 GIS壳体与绝缘盆发生闪络

4．2．1 故障发生过程

4．2．2 故障设备检查情况

4．2．3 故障原因分析

4．2．4 故障处理

4．3 预防处理措施

第五章 结论与展望

5．2 展望

参考文献

致谢