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摘要：为了研究利用气体绝缘组合电器当中的绝缘子表面固定金属颗粒的放电的现象和特征，本篇文章准备了一系列的实验平台，来针对绝缘子表面固定局部放电进行实验观察。根据试验的情况分析局部放电的特征。
关键词：绝缘子；金属颗粒；局部放电
Abstract:inordertostudythegasdischargephenomenonandthecharacteristicsoffixedmetalparticlesoninsulatorsurfaceofthecombinedelectricalinsulation,thisarticlehaspreparedaseriesofexperimentalplatform,experimentalobservationonthesurfaceoftheinsulatortofixedpartialdischarge.Basedonthetest,weanalyzethecharacteristicsoflocaldischarge..
Keywords:insulators;metalparticles;partialdischarge
1.前言：
气体绝缘组合电器由于它所应用的空间十分小，所需要进行维修维护的后续工作也十分简单，它的一些性能十分优良，而且价格也十分公道。针对这些特征，人们将它广泛的应用于高压输电的领域，随着人们数量的不断增加和一些经济的发展方面的需要。GIS内部出现一系列故障的几率也在不断的增加，要针对这些故障积极的去进行探究。
2研究局部放电的意义
为了研究自由金属微粒对三相共箱式GIS设备运行的影响，提高局部放电检测水平，试验设计了不同形状、尺寸的自由金属微粒模型。采用逐步升压法对其进行试验，用超高频法测量了不同模型试品的局放起始电压，局放信号波形，对不同类型的自由金属微粒放电过程做了分析，建立了局部放电变化灰度图和脉冲分布图，获得了相应的图谱特征。试验结果表明，自由金属微粒尺寸较大，形状较规则，其局部放电正负半周差异性较小，放电幅值也相对较小；当微粒较小且形状越不规则，其局部放电越剧烈，放电量越大。
经过大量的实验测试和对GIS设备的可靠性统计表明，在其内部最常见的缺陷是存在自由金属微粒，这种金属颗粒在电场的作用下会附着在绝缘子表面，在挂网运行中，很容易产生局部放电，严重时，会在绝缘子表面形成贯穿性的闪络。产生局部放电时，会严重影响GIS的性能。从金属颗粒开始产生局部放电到最终发生闪络是一个非常复杂的过程。判断局部放电发展情况以及对设备的危害程度是工程运行人员非常关注的问题。目前，国内外学者对GIS内故障缺陷造成局部放电主要集中在检测方法的应用、缺陷定位的判断等方面，并取得了重要的进展。然而以往研究多集中在同轴结构GIS，关于三相共箱式GIS局部放电方面的研究报道不多。三相共箱式GIS是目前应用最广泛的一种GIS，如图一，绝缘子结构内导体布置方式、绝缘子的形状与同轴结构的GIS具有明显差别。特别是由于三相共箱式GIS其三相内导体间具有相互屏蔽作用使得其内部电场分布相对于同轴结构GIS变得复杂，因此需要开展其内部三维电场分布规律、绝缘缺陷典型局放图谱及识别方面的研究。
近年来，国内外对GIS设备中绝缘子表面固定金属颗粒所引起的沿面放电进行了大量的研究工作，主要集中在放电缺陷的在线或离线检测、放电模式识别、放电点定位、计算机仿真及绝缘结构优化设计等方面，取得了一定的进展。然而，在GIS设备的状态评估中除需要确定放电的类型和放电位置以外，还需要了解放电的严重程度。目前，仅根据局部放电幅值大小很难确定GIS放电的严重程度，GIS局部放电严重程度的辨识与评估一直是一个悬而未解的难题，是GIS内部状态评估亟待解决的问题。
GIS设备中的三相共相式绝缘子局部放电主要由下列缺陷引发,载流导体表面缺陷：如毛刺，尖角，等引起导体表面电场强度不均匀，这种缺陷通常是在制造或安装时造成的，在稳定的工频电压下不易引起击穿，但在操作或冲击电压下很可能引起击穿。绝缘子表面缺陷：如制造质量不良，绝缘子有气泡或裂纹，安装遗留下的污迹，尘埃等。在GIS中，三相共相式绝缘子能构成大小不等的气室，各气室内充以试验设计压力下的SF6气体，以保证试验条件与设备实际运行情况相同。在实验室环境中，试验筒体经过单独设计。装有石英玻璃观察窗、安装孔和手孔，分别用于试验过程中光信号的观测、特高频传感器和超声波传感器的安装以及放电模型的设置。本文的所有试验均在试验筒体内进行。电压变化时局部放电的特征为对GIS充0.2MPaSF6气体,分别施加91kV和98kV的电压时,研究内部金属颗粒局放情况。当电压为77kV时的初始电压,放电量约为80pC,每个半波只有1次放电。当电压增至91kV时,,每个周波出现2次放电,放电次数增加,放电量基本不变。
图1三相共相式绝缘子
电压升至69.9kV时，UHF传感器开始在负半周检测到微弱且不稳定的放电信号，此时常规脉冲电流信号以及光信号检测系统中均无明显的放电脉冲出现。电压缓慢升高至71.0kV后，UHF传感器和ZST–4型局部放电检测仪均检测到较为稳定的放电信号；PMT仅检测到极少量的放电脉冲,且光通量极为微弱；超声波传感器的输出信号基本为背景噪声，未检测到明显的放电脉冲。在试验阶段1，放电幅值小，放电次数少，随着试验时间的延伸，放电次数和放电幅值均有减小的趋势。
3.实验表明
(1)初始局放电压与充气压力及金属颗粒大小有关,气压愈高,颗粒愈小,放电的初始电压愈高。(2)充气压力一定时,电压增大,放电次数增多,并会出现不同大小的金属颗粒产生局部放电的现象,放电量与颗粒对的大小密切相关。(3)便携式仪器采用UHF电磁波传感技术,具有抗干扰能力强,灵敏度高,使用方便等优点。通过常规局放测试仪来间接标定UHF测试仪信号的大小在工程应用上是可行的。
GIS腔体内壁中存在小金属铜片时，铜片周围电场在高压条件下发生严重畸变，导致局部放电的发生。其发生局部放电的起始电压为92kV，当电压较低时，局部放电首先出现在工频负半周，由于此时局部放电还处于初始阶段，放电幅值小，放电次数也较少。
4.结束语：
三相共相式绝缘子表面固定金属颗粒沿面放电是电力设备中最常见、也是最需要避免的一种情况，试验中所阐述的观点可以解决试验过程中有关局部放电的问题，继而判断三相共相式绝缘子是否存在质量问题，根据这些问题的严重程度，采取适当的保护的作用，才能够真正的满足人们的需求，不断满足人们的生命财产健康等方面的需求。
参考文献：
[1]耿弼博.GIS金属颗粒放电发展的试验研究[J].电网与清洁能源,2011,27(7):16-20.