110kVGIS設備內部放電原因及處理策略

摘要：目前，GIS設備獲得了廣泛的應用，其具有非常多的優點，占地面積小，結構精密，抗干擾能力強，具有很高的運行可靠性，但是GIS設備也存在一些缺點，需要去尋找到應對之法，這樣才能更好地保障電力工業的安全發展。文章對110kV GIS設備內部放電原因及處理策略進行了探究。

關鍵詞：GIS設備；內部放電；處理對策；電力設備；電力系統；變電站 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM93 文章編號：1009-2374（2016）36-0191-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.095

1 概述

GIS設備的主要作用就是將變電站中除了變壓器之外的所有設備集中到一個封閉的金屬空間中去，然后在這個封閉的金屬空間中充入具有絕緣特性的氣體，從而達到各種斷口之間的絕緣，進而保證電力系統的工作穩定。GIS設備與傳統的開放式變電站相比，具有非常多的優點，首先就是占地面積大大減小，GIS設備的占地面積僅為傳統開放式變電站的十分之一；其次就是因為所有的設備都處在一個密閉的金屬空間中，因此可以有效地抵抗外界的各種干擾，具有很強的工作穩定性。因此GIS設備現在已經獲得了大規模的推廣，但是GIS設備也不是萬能的，也存在著一些缺點。其中內部放電就是一個非常需要注意的問題，也是電力領域亟需攻克的一道難關。GIS設備的模擬圖如圖1所示：

2 GIS設備內部放電產生原因

隨著GIS設備的大規模使用，在設備運行的過程中也出現了一些問題，從而也造成了一定的經濟損失，而出現這些問題的原因有很多種。首先，就是絕緣上的缺陷，這跟設計水平及制造技術有著重要的關系；其次，就是封閉金屬體內出現漏氣的情況，一旦內部的絕緣性氣體發生泄漏，就會使其中的電氣設備發生電弧的概率大大增加，因此做好GIS設備的密封工序也是非常重要的一環。還有就是機械故障，因為機械問題產生的故障也是造成內部放電的一個重要因素，這跟機械的設計水平和制造水平有著密切的聯系；最后，就是其他類型的原因，這種類型的原因需要具體問題具體分析。具體產生內部放電的原因分析見表1：

2.1 絕緣缺陷造成內部放電

絕緣缺陷是造成內部放電的一個非常重要的因素，因此研究人員應該重點分析此類問題。絕緣缺陷產生的原因分為很多種，因此我們就將這些產生絕緣缺陷的原因進行一一分析，以求研究人員更好地將這些問題

解決。

首先，就是在制造GIS設備的過程中，內壁存在一些金屬突起。這些突起產生的原因有很多，譬如在加工過程中打磨得不精密，還有就是在運輸安裝的過程中存在磕碰。金屬突起在高強度的電場中，非常容易發生尖端放電的現象。這是因為在金屬突起的部分，強度會比其他地方的電場強度要強，然后在交流電壓的來回作用下，就容易產生內部放電的現象；其次，就是在安裝的過程中，GIS設備內部混入了雜物和一些微粒。這在GIS設備的日后工作過程中，也會產生內部放電的情況。造成這種情況的原因主要是在GIS設備安裝的過程中，外界的環境不達標，無法有效清除GIS設備內部的一切異物和微粒。這些異物和微粒長期處在電場強度特別高的情況下，就非常容易與內部的電氣設備產生接觸，從而擊穿絕緣造成內部放電。尤其是其中的金屬微粒，在獲得了足夠的電場能量后，就會克服重力發生移動，當移動到高壓電極附近，就會擊穿絕緣，導致內部放電；最后，就是充入到GIS設備中的氣體中混有水蒸氣，這就會嚴重影響內部氣體所產生的空氣絕緣，因為在溫度不斷的變化過程中，水蒸氣會不斷變換形態附著在電氣設備中，從而嚴重影響內部的絕緣，從而產生內部放電

現象。

2.2 機械故障造成內部放電

因為機械故障也是造成的內部放電的一個主要原因，機械故障發生的概率一般比較低，但是一旦機械設備發生故障，也會造成嚴重的內部放電現象。產生這種情況的原因主要是因為設計上的缺陷以及制造工藝存在問題。電氣設備的機械部位經過長時間的反復工作后，設計方面的缺陷可能就會顯現出來，從而造成內部機械損壞。還有就是在制造的過程中，制造出來的產品不達標，在日后的使用過程中也會出現問題，從而發生故障，造成GIS設備內部放電。

2.3 漏氣造成內部放電

GIS設備是一個封閉的金屬體，其中需要充入SF6氣體來達到更好的絕緣效果，但是如果氣體一旦發生泄漏，就會導致其中的空氣絕緣性能降低，當電場中的電荷積累到一定程度時，就會擊穿空氣絕緣，發生內部放電現象。這也是讓GIS設備內部產生放電的一個重要原因。而產生氣體泄漏的主要原因就是GIS設備的密封性存在問題，這可能跟制造水平有關系，因此為了更好地保障GIS設備的安全，可以想一些辦法來及時處理這些情況。

3 處理GIS設備內部放電的對策

保證GIS設備的安全對于電力系統具有重要的意義，因此我們應該制定一些策略，來更好地保證GIS設備的安全。應該從監控GIS設備內部情況入手，定期對各種特性進行檢查，這樣才能有效地避免GIS設備內部放電情況的發生。

3.1 加強對GIS設備內部的檢測

隨著技術的不斷進步，設計人員尋找到很多辦法來用于檢測GIS設備內部放電的情況。加強對GIS設備內部的檢測對于人們及時了解GIS設備內部的情況具有重要的意義。因為隨著內部放電的產生，其中的絕緣特性就會大大降低，因此想要更好地讓GIS設備進行穩定的工作，就需要及時了解設備內部的情況。

在檢測方法上，主要分為電檢測法和非電檢測法兩種，它們都具有各自的特點。首先就是電檢測法中的脈沖電流法，這種方法對設備內部的各個回路有特殊的要求，因此在實際操作過程中存在一定局限性，而且抗干擾能力還非常有限；其次就是特高頻檢測法，這是一種非常常用的檢測內部放電的方法，因為空氣中的放電現象一般頻率在200MHz以下，但是在GIS設備內部，所產生的放電現象一般持續時間非常短，這跟設備內部充入的絕緣性氣體有很大的關系。因此，為了更好地檢測GIS設備內部的放電，需要我們提高檢測的頻率，這樣才能收集到內部放電所產生的信號，這種方法具有非常高的抗干擾性，但是無法檢測內部放電所產生電量的大小。

在非電檢測法中，常用的檢測方法有超聲波檢測法和光檢測法等。首先，超聲波檢測法的原理是根據放電的瞬間產生分子間的碰撞從而形成脈沖，然后通過超聲波檢測器將信號收集。這種檢測方法具有很好的便捷性，但是超聲波信號具有衰減快的特點，因此這種檢測方法的靈敏度還存在一些不足；其次，光檢測法具有非常高的靈敏性，通過光電二極管來檢測光信號，但是GIS設備內部存在很多的死角，如果想要實現完美的檢測，就需要在內部安裝大量的光電二極管，因此在實用性上這種方法就大打折扣了。在進行GIS設備內部放電檢測的過程中，需要綜合各種方法來進行檢測，這樣才能全面有效地對設備內部的放電情況進行檢測。

3.2 加強對GIS設備內部的監測

研究人員應該加強對GIS設備內部情況的監測，及時通過監測手段來預測可能發生的內部放電現象。通過對GIS設備內部放電情況的檢測，研究人員需要根據這些數據來建立一個監測模型，通過計算機技術來對這些數據進行分析，通過計算來預測哪些部位還有可能在未來的使用過程中發生內部放電現象。通過這樣的一種手段，就可以及時對可能發生內部放電的部位采取一些措施，這樣就能在未來的使用過程中減少很多實際的

故障。

3.3 建立完善的GIS設備驗收制度

完善GIS設備驗收制度也是保障設備正常工作、減少內部放電的一種重要方法，因為很多內部放電的原因都是因為制造技術的缺陷造成的，因此加強對GIS設備的驗收機制，可以有效地將很多人為的因素降到最低。首先就是要保證GIS設備內部的平整，在驗收階段重點檢查內部是否有金屬突起；其次就是在設備安裝的過程中，要嚴格對周圍的施工環境進行檢驗，只有達到要求的水平，才能進行安裝作業，在安裝完成后要對內部進行細致的檢查，確保沒有異物遺留在其中；最后就是對其中的電氣設備進行合格驗收，保證這些電氣設備不會因為質量問題而產生內部放電。這些內容都是需要在GIS設備驗收階段需要注意的問題，只有把好這一關，才能更好地保證設備的安全運行。

3.4 及時對GIS設備內部的氣體進行監測

SF6氣體是保證設備內部絕緣的一個重要組成部分，內部的氣體一定要在適宜的濃度范圍內，這樣才能有效地保證設備內部的絕緣特性，但是因為GIS設備制造工藝的限制，時常會出現漏氣的現象，這就需要在設備內部安裝一個氣體檢測傳感器，能夠及時對內部的氣體進行檢測，在氣壓不足的情況下進行報警。

4 結語

總而言之，在處理110kV GIS設備內部放電的過程中，需要充分了解內部放電的原因，并根據這些原因來制定相應的對策，這樣才能保證GIS設備的穩定工作，從而促進社會的不斷進步。

參考文獻

[1] 郭雷，張海杰，陳仁剛，等.一起220kV GIS設備內部 放電故障分析及處理措施[J].電氣技術，2016，（1）.

[2] 陳志雄.變電站GIS故障分析與處理[J].科技風， 2013，（23）.

作者簡介：葉福志（1988-），男，廣東東莞人，供職于深圳市粵網電力建設發展有限公司，研究方向：電力建設。

（責任編輯：秦遜玉）