李德 郭海

摘? 要：GIS簡(jiǎn)稱氣體絕緣組合電器設(shè)備，此設(shè)備具有較強(qiáng)特性，并且占地面積相對(duì)較小，能夠有效保證特高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此，GIS配電裝置一經(jīng)推出便被廣泛應(yīng)用至特高壓電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中。但就國(guó)內(nèi)外GIS維護(hù)現(xiàn)狀分析，影響GIS設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的主要原因即為絕緣故障。在GIS出現(xiàn)絕緣故障期間，電網(wǎng)將出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，此現(xiàn)象不但影響GIS運(yùn)行，還對(duì)電網(wǎng)安全性造成影響。該文即針對(duì)氣體絕緣組合電氣進(jìn)行分析，并以實(shí)驗(yàn)形式探究GIS設(shè)備典型劇院缺陷模型。以解決GIS設(shè)備出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：氣體絕緣組合電器? 絕緣缺陷? 局部放電? 模型

中圖分類號(hào)：TM855? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2019）04（c）-0036-02

1? 電特性實(shí)驗(yàn)

1.1 電壓電流波形測(cè)試

該實(shí)驗(yàn)將鎢鋼作為主要材料進(jìn)行尖刺缺陷放電實(shí)驗(yàn)，為保證模型整體安全性及可靠性，相關(guān)人員需及時(shí)對(duì)電壓電流波形進(jìn)行檢測(cè)，保證模型能夠符合實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，而后研究模型的放電特性。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需及時(shí)對(duì)尖刺模型進(jìn)行測(cè)試，觀察其電壓電流波形在處于空氣以及SF6狀態(tài)下的變化，相關(guān)人員需在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，記錄放電電流波形，在保證放電擊穿環(huán)節(jié)結(jié)束后，方可完成記錄工作。尖刺放電不論在SF6氣體還是在空氣中，皆具有以下特質(zhì)：首先，立足于放電電壓電流分析，尖刺電流在不同電壓環(huán)境下，電流分布也將出現(xiàn)改變，但變化方式主要圍繞一簇以及二蔟。在尖刺放電電流處于一簇狀態(tài)下則表示，電壓持續(xù)處于負(fù)半軸峰值。而若電壓出現(xiàn)升高趨勢(shì)且處于正負(fù)峰值狀態(tài)下，尖刺電流將會(huì)呈現(xiàn)兩簇放電形態(tài)。但就幅值分布狀態(tài)分析，處于負(fù)半峰值狀態(tài)下的尖刺放電較為密集并且電流相對(duì)較小，而處于半周峰值狀態(tài)下電流雖稀松但相對(duì)較大。一般情況下，電壓處于負(fù)半周狀態(tài)下，尖刺放電出現(xiàn)，而尖刺放電將隨著電流幅值而產(chǎn)生變化。

1.2 電壓局放量測(cè)試

在進(jìn)行放電模型測(cè)試過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)制定曲線圖，以觀察GIS設(shè)備的局放量電壓變化。測(cè)試開(kāi)始過(guò)程中，相關(guān)人員可將電壓起點(diǎn)作為測(cè)局放量，并對(duì)電壓進(jìn)行測(cè)試，保證測(cè)試次數(shù)能夠達(dá)到3次以上，測(cè)試時(shí)間應(yīng)在1min左右，另外，相關(guān)人員還需及時(shí)對(duì)1min內(nèi)的局放量值進(jìn)行記錄，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。在電力處于升壓狀態(tài)時(shí)應(yīng)對(duì)其采取同樣方法進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，從而根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型檢測(cè)。

2? 放電的發(fā)射光譜測(cè)量實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)原理及方法

金屬尖刺若處于一定強(qiáng)度電場(chǎng)下，其出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象幾率也將增加，局部放電將引起等離子區(qū)域出現(xiàn)，而區(qū)域內(nèi)部存在大量粒子，隨著粒子的不斷碰撞，粒子間能量將逐漸交換，而部分粒子在此過(guò)程中將會(huì)被激發(fā)，粒子不斷激發(fā)從而出現(xiàn)能級(jí)躍遷現(xiàn)象，由此產(chǎn)生大量光子。以上帶有元素的信息光子主要通過(guò)光譜儀進(jìn)入光纖范圍，通過(guò)光譜儀對(duì)內(nèi)部光柵的處理，能夠明確光譜的長(zhǎng)度及大小。光譜在信號(hào)傳輸過(guò)程中主要通過(guò)CCD元件，而后利用計(jì)算機(jī)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行處理，光譜所呈現(xiàn)的強(qiáng)度值也將隨著發(fā)射頻率而產(chǎn)生變化。光譜儀以及光纖屬于非電接觸式測(cè)量，而利用二者進(jìn)行放電光信號(hào)測(cè)試，將一定程度上提高實(shí)驗(yàn)裝置整體抗干擾性。

2.2 空氣中放電發(fā)射光譜測(cè)量

2.2.1 電暈放電發(fā)射光譜

在實(shí)驗(yàn)開(kāi)展過(guò)程中，為保證實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性，可準(zhǔn)備四種不同金屬針作為實(shí)驗(yàn)材料，其一為鐵針，其二為鎢針，其三為銅針，其四為鋁針。在材料準(zhǔn)備過(guò)程中，應(yīng)保證四種材料尺寸存在一致性。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)利用光譜儀對(duì)放電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并針對(duì)電壓進(jìn)行記錄，將記錄數(shù)值作為電壓起始值，而后將電壓擊穿現(xiàn)象作為結(jié)束點(diǎn)，每10s頻率記錄一次電壓值。四種金屬材料在空氣下所出現(xiàn)的尖刺放電現(xiàn)象一般300～450mm左右。為實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射光譜譜線成分的深入研究，應(yīng)針對(duì)四種材料的尖刺缺陷進(jìn)行分析，并對(duì)其產(chǎn)生的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，從而選擇出最為優(yōu)質(zhì)的波長(zhǎng)段，以保證波長(zhǎng)段滿足強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。由表1可看出，四種尖刺放電發(fā)射光譜譜線主要為325.14m、345.89m、368.21m、387.37m。

2.2.2 火花放電發(fā)射光譜

在進(jìn)行放電發(fā)射光譜測(cè)量實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可按照電暈放電發(fā)射光譜實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。一般情況下，四種金屬材料在空氣中檢測(cè)電壓值為7.00kV，并且電壓強(qiáng)度相對(duì)較高，但光強(qiáng)相對(duì)較低。若通過(guò)光譜儀對(duì)電機(jī)火花進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可總結(jié)出最為明顯的譜線。

2.3 SF6氣體中放電發(fā)射光譜測(cè)量

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，相關(guān)人員可利用SF6進(jìn)行缺陷模型檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)開(kāi)展過(guò)程中依然采用鋁針、鐵針、鎢針以及銅針作為金屬針，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始過(guò)程中，應(yīng)保證四種金屬針材料的尖端曲率半徑存在一致性。另外，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)展過(guò)程中，相關(guān)人員需及時(shí)對(duì)放電光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，此期間主要應(yīng)用光譜儀設(shè)備進(jìn)行。在SF6氣體中的尖刺電源不具備較強(qiáng)的放電強(qiáng)度。就采集以及火花放電過(guò)程可知，材料分布主要集中于600～800nm段，具有較高強(qiáng)度。而在200～300nm段并無(wú)任何光譜線，導(dǎo)致此現(xiàn)象的主要原因即放電裝置為密封罐體，并且材料為玻璃，因此，電暈放電需透穿玻璃才能產(chǎn)生光源，直至光譜儀內(nèi)部。一般情況下，玻璃能夠?qū)?50nm入射光進(jìn)行過(guò)濾，而若入射光能夠達(dá)到350～1100nm段，那么玻強(qiáng)度將不會(huì)受到任何影響。

3? 結(jié)語(yǔ)

隨著電力企業(yè)的發(fā)展，人們開(kāi)始提高對(duì)于特高壓電網(wǎng)的關(guān)注度，而電力企業(yè)為滿足人們用電需求，亦開(kāi)始加大建設(shè)特高壓電網(wǎng)。GIS為特高壓電網(wǎng)內(nèi)部主要設(shè)備之一，其能夠有效保證特高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。但GIS設(shè)備較易出現(xiàn)絕緣缺陷的局部放電現(xiàn)象，為使此現(xiàn)象得到有效解決，相關(guān)人員可通過(guò)尖刺缺陷實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ烷_(kāi)展電特性實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)放電重復(fù)性及穩(wěn)定性進(jìn)行探究。分析GIS設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)，研究發(fā)射光譜與高頻信號(hào)的關(guān)系，同時(shí)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在問(wèn)題進(jìn)行解決，從而保證GIS設(shè)備的穩(wěn)定性，進(jìn)而促進(jìn)特高壓電網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展。

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