【摘要】本文主要分析了气体绝缘封闭组合电器(GIS)的自身特征及存在的问题，要想较好的解决问题就应该采取科学的方法积极做好故障检测试验，还可以通过SF6分解物完成GIS的故障检测，经分析不难看出，局部放电试验及分解物检测能够有效发现GIS设备的内部故障，提升GIS的工作效率。
【关键词】气体绝缘封闭组合电器；故障检测；电气试验；化学分析
1前言
因为GIS具有不可比拟的优势，其已经被广泛应用在国内各行各业中。它的主要优势就是能够稳定运行，占据的空间较小，基本不需维护等。通常情况下，GIS变电站的选址主要在大型城市或者大型企业周围，担负着重要的供电职责。加之GIS变电设备出现故障后会带来较为严重的影响，并且修复故障所需的时间较长，所以我们应该重点关注GIS设备的故障检测与处理，只有这样才能确保城市居民与大型企业的正常供电。
2GIS设备的自身特征及存在的问题
2．1自身特征
我们都知道，GIS设备内的绝缘介质是SF6气体，该气体本身具有较稳定的化学性质，负电性较强，并且吸收电子的能力很强，密度、分子半径较大，移动速度缓慢，所以具有较好的绝缘性及灭弧性，是首选的绝缘介质。SF6气体与空气相比，气体中带电质点的数量随场强增加的速率比空气大，而电晕的屏蔽效应却比空气弱，因此SF6气体在极不均匀电场中的击穿电压比在均匀电场低得多。GIS设备中的电场为典型不均匀电场，其SF6间隙的耐受电压决定于场强，若GIS内部有缺陷，如金属微粒、毛刺、焊疤或装配错误，将造成电场严重畸变，击穿电压将变得很低。SF6电气设备的绝缘水平主要决定于负极性下的雷电冲击水平。
2．2存在的问题
GIS的绝缘性能直接关系到设备的稳定性，GIS绝缘性降低就会引发一系列的设备问题。比如在制造过程中绝缘介质中可能会出现的一些空隙，电极上出现的一些金属毛刺，在运输或安装过程中也会由于接触不良导致电极电位的浮动，运行中的绝缘老化以及可能出现的自由金属微粒等缺陷，都严重威胁GIS的安全运行。根据相关统计，自由微粒或外来物所造成的故障在所有故障中所占的比例最大。微粒或外来物有两种来源:一种是制造或安装过程中遗留下来的;另一种是在运行中产生的，如屏蔽罩松动、触头磨损等。
3GIS设备故障检测方法
3．1电气试验检测方法
3．1．1交流耐压试验结合相关的电气设备试验要求可以得知，当前的GIS绝缘试验主要是老练试验及交流耐压试验，具体情况见图1。在交流电压局势下，GIS电场中的自由微粒容易增加安全风险，采用老练试验方法能够有效增加自有微粒的幅值，进而把微粒转移到相对安全的低电场区域，这样能够有效消除电晕危险，降低电场强度;通过放电还可烧掉小的微粒、毛刺、附着尘埃等:因此老练试验应在交流耐压试验之前进行。交流耐压试验是鉴定电气设备主回路绝缘强度的最严格、最直接的方法，它对电气设备能否投入运行具有决定意义。高压交流试验对检测存在自由微粒缺陷比较有效，但对其他一些GIS中的常见缺陷检测效果不明显。3．1．2局部放电试验所谓的局部放电就是指GIS设备出现了绝缘故障而引发的电气放电现状，GIS设备问题经常会导致局部放电，尤其是在长时间的工作后，不间断放电会降低绝缘性能，最终可能产生故障。通过检测局部放电可以发现GIS内部的多种缺陷。局部放电试验可结合交流耐压试验进行开展，也可在设备运行时进行局部放电带电检测。由于局部放电带电检测技术不受设备停电的限制，在设备运行时进行检测，能更真实地反映设备的运行状况，且进行GIS设备局部放电带电检测能够提前地发现设备存在的一些缺陷，因此现场主要通过局部放电带电检测来进行GIS设备故障的发现和检测。GIS设备局部放电带电检测目前主要有特高频局放带电检测和超声波局放带电检测两种方式，不同类型的绝缘缺陷的局部放电所产生的特高频和超声波信号具有不同频谱特征，通过分析特高频和超声波信号的时域分布特征和频域分布特征等，可以实现GIS设备绝缘缺陷的诊断。同时结合两种测试方法进行特高频法定位、超声波法电位或声电联合定位，可准确判断故障所在位置，进而有利于故障的准确判断和后续的跟踪处理。3．1．3雷电冲击试验在GIS设备的绝缘因素中，雷电冲击耐受电压发挥着非常重要的作用，一般情况下，设备绝缘在雷电冲击时容易出现电击穿，在工频电压作用下容易出现热击穿或者游离击穿。绝缘的工频击穿电压与温度、绝缘受潮度以及电压作用时间等因素有关，而雷电冲击击穿电压则与这些因素关系不大。雷电冲击试验对发现GIS内部的一些缺陷非常有效，例如当高压导体上或壳体上的存在尖锐突出物时，雷电冲击击穿电压明显下降。但考虑试验设备原因及现场实际情况，雷电冲击试验不适合在现场开展。
3．2化学分析检测方法
尽管SF6气体拥有良好的电气性能，且化学性质较稳定，GIS内部的绝缘材料也具有较好的绝缘性能及较稳定的化学性能，但是其设计、安装及维护工作依然存在缺陷，进而导致了GIS内部的故障。若将带有故障隐患的设备并入电网，设备投运后在热和电的作用下故障隐患会不断扩大，引起故障区域的SF6气体和固体绝缘材料分解，绝缘性能不断下降，直至发生事故。根据有关资料报道，近几年，我国SF6电气设备的故障率在0．5%左右，严重影响了电力生产的安全经济运行。而目前对GIS电气设备采用的电气试验方法一般都要在停电时才能进行，GIS设备特高频局放带电检测和超声波局放带电检测也存在一定的局限性(如特高频法对电晕放电不够敏感，对粉尘飞舞不够敏感，而超声波局放带电检测易受振动噪声影响，且对绝缘盆内部绝缘缺陷不敏感)，因此可以通过SF6气体分解产物、气体纯度等带电检测手段来进一步对故障进行检测和确认。当GIS设备内部发生放电或过热等故障时，在放电、热分解和水分的作用下，SF6电气设备内将产生SO2、HF和H2S等分解产物。所以对SF6气体进行分析检测，能有效判断GIS设备内部是否有故障发生。
4结语
GIS设备的内部故障直接关系到供电的稳定与否，只有认真检测设备内部存在的问题并提出相应的完善对策，才能有效提升供用电的稳定性，提升GIS设备的工作效率。高压交流试验、局部放电试验、SF6气体分析三种方法能实现互补，综合使用三种方法能更有效地完成GIS设备故障的检测工作，促进GIS设备的安全稳定运行。
参考文献:
［1］徐国政，张节容，钱家骊，等．高压断路器原理和应用［M］．北京:清华法律期刊大学计量经济论文出版社，2000．
［2］金立军，刘卫东，黄家旗，等．GIS金属颗粒局部放电的试验研究［J］．高压电器，2002(3):10．
作者：魏兰兰 单位：国网宁德供电公司
