绝缘缺陷

主要内容 一、开关设备绝缘性能评估的相关最新标准及其内容介绍 二、运行一定年限后开关设备绝缘缺陷或者失效的概况 三、运行一定年限后开关设备绝缘件性能评估与案例

大长度海底电缆运行环境复杂，可能存在悬空、受损等情况，准确的绝缘诊断和缺陷定位是海底电缆安全运行的重要技术保障。基于极化-去极化电流法（PDC）对海缆绝缘状态进行诊断，明确电导率、介损、不对称系数、时间稳定性等测试参数，可判断电缆绝缘不同老化程度。基于频域反射法（FDR）对海缆典型绝缘缺陷进行定位，可识别由受潮、过热、外力破坏、化学、辐照、水树等原因形成的局部缺陷，实现局部缺陷、接头位置的精确定位。已研发现场检测装置并形成配套测试方法，具备小型便携、无损测试等优势，应用于多回海底电缆线路状态诊断及缺陷定位，实测效果与海缆实际状态对应，预计可用于部分场景下的陆缆检测。

辐射电场测量系统由电场传感器与光接收机组成。由棒状电小天线感应电场信号，利用宽带运放组成的调理电路来处理信号，并将该信号调制在激光器上输出到远端的光接收机，光接收机将光信号转换为电信号输出至示波器中。电场传感器采用金属外壳进行屏蔽，且测量系统间采用光纤连接，因而该系统不易受到电磁环境干扰。 提出了包含幅值、前沿、振荡主频及阻尼因子等在内的G引S开关暂态辐射场特征参量表征方法：提出了依据暂态辐射场电场脉冲裙的高频脉冲个数和电场脉冲特征频段的小波包分解能量来实现对开关早期绝缘缺陷故障诊断方法：研制出基于开关暂态辐射场测量的G1S绝缘故障诊断系统。

目前国内诊断开关柜的绝缘状况主要还是运用预防性局部放电试验,需要停电进行,由于预防性试验周期间隔可能较长,很难发现在两次预防性试验间隔之间发展起来的绝缘缺陷。介绍一种新型的高压开关柜绝缘性能检测与故障诊断技术,包括基于超声波和TEV检测方法的原理,应用这两种方法都可以在线检测绝缘性能,为电力设备的状态检修工作提供丰富的数据依据,全面保障高压开关柜的安全运行。

电力变压器是电力系统中能量变换的重要设备，其故障会对电力系统供电可靠性和运行稳定性带来严重影响，因此对于变压器内部不同故障类型的判断就变得尤为重要。变压器发生故障时会产生明显的可闻声和可见光信号，研究不同放电形式下的信号特征，有助于变压器内部故障的准确判别。该文设计3种放电模型分别用于模拟变压器内极不均匀场放电、沿面放电和均匀场放电，测量并获得了各类缺陷下的可闻声和可见光信号，对比分析各信号间的差异和规律。研究发现：可闻声信号方面，极不均匀场放电主频为1980 Hz，沿面放电为200 Hz，均匀场放电为611 Hz；此外，沿面放电的可见光波长则集中在360~540 nm，极不均匀场和均匀场下的放电可见光能量均集中在482.8 nm和660.8 nm附近；单独通过可见光信号无法实现故障判别，但两类缺陷的可闻声信号主频特征并不同，两类信号结合起来可以更好地实现故障判别。研究结果可为变压器在线监测提供数据支撑和指导。

在G1S制造、安装、调试过程中，不可避免地出现导体表面尖刺、自由导电微粒等局部电场集中造成的绝缘缺陷。该类绝缘缺陷在GIS设备运行及遭受过电压情况下可能导致异常放电，影响系统安全稳定运行。 2014年至2018年，国家电网公司投运的组合电器发生了47起绝缘故障，占比85.5%；其中由微粒起的绝缘击穿放电共计39起。 由于金属微粒导致的绝缘故障仍然是GIS设备可靠运行亟待解决的问题。 金属微粒按照出现的位置可分为导体附着微粒、绝缘界面附着微粒和自由导电微粒三类，下面分别论述工频局部放电试验对这三类缺陷的检测有效性。

针对现场气体绝缘组合电器(gas insulated substation，GIS)局部放电绝缘缺陷漏报、误报情况频发的问题，文中根据GIS实际运行温度范围对GIS内部常见固体绝缘缺陷开展不同温度下间歇性放电特性试验研究，搭建GIS电-热耦合间歇性放电模拟试验平台，采用脉冲电流法、特高频(ultra high frequency,UHF)法、超声波法和气体特征组分检测法获取不同温度下固体绝缘缺陷间歇性放电特征数据并进行分析。研究发现：UHF法和脉冲电流法在不同温度下均能有效检测到试验缺陷间歇性放电UHF信号，超声波法和气体特征组分检测法无法有效采集到有效放电数据；固体绝缘表面金属污秽缺陷和内部气隙缺陷间歇性放电电压与温度呈负相关，污秽缺陷间歇性放电电压呈较为明显的线性下降趋势，气隙缺陷间歇性放电电压呈先大幅下降后较平缓线性下降趋势；污秽缺陷间歇性放电的平均放电量和UHF信号幅值与温度的升高呈正相关；污秽缺陷放电间歇性在不同温度下随放电时间的增加会增强，而气隙缺陷放电时间间隔在26 ℃、40 ℃、50 ℃下能由秒级发展为毫秒级，存在演变成击穿放电的风险。文中研究成果进一步丰富了GIS间歇性放电理论体系，有助于提升现场GIS间歇性放电的有效诊断率。

随着我国电网的快速发展，气体绝缘组合电器（GIS）得到大规模应用，近三年国网公司330kV以上GIS间隔平均增长率达22.5%。GIS设备在运输、储存和安装中可能发生的多种间题原因产生各种绝缘缺陷，仅2017年国网系统中发由于绝缘间题导致的故障跳闸占到84%以上。说明交流耐压试验对发现GIS设备潜在故障的局限性，而冲击耐压试验的必要性也因此而体现，对于及时发现GIS设备所存在的问题进而确保GIS的安全运行有重要的实际意义。现有冲击试验装置由于体积等间题造成试验成本较高，本课题针对现场高效试验开展相关研究。 国网宁夏电力公司电力科学研究院自2015年起，开展了散开自立式GJS现场冲击耐压试验装置及试验方法进行了针对性的研究，并取得了圆满的成功。项目成果已在多个现场得到了应用，丰富了现场检测手段，有效提高了入网GIS设备的可靠性，经济社会效益显著。

绝缘杆用于短时间内对带电设备进行操作，是直接操作带电设备或接触及可能接触带电体的工器具，为电力工作中景常用的基本绝缘工器具之一。耐压试验是检验其绝缘耐电强度的有效方法，可鉴定性能状态，及时发现绝缘缺陷，保障操作人员的安全。绝缘操作杆作为基层班组必备的绝缘工器具，总体数量庞大，每年应按照《电力安全工器具预防性试验规程》要求对其进行试验，校验任务繁重。 简易绝缘试验台虽可实现绝缘杆耐压试验，但却存在着请多问题。因此，如何在绝缘杆校验中提高工作效率、缩减劳动成本、优化装置结构成为本次创新活动的核心要素，决定研制一种新型绝缘杆耐压试验台。

GLL局部放电在线监测技术借鉴了GIS的局放在线监测技术，同时由于GⅡ的结构简单所需布置的探头也很少，以溪洛渡电站GL为例，单相最大长度为634m,只需要安装4个探头即可。从监测的灵敏度来看，完全满足要求。通过在线监测探头，利用高速示波器可以很便捷地定位出局放部位，同时在定位的过程中完全不影响GL设备的正常运行。GⅡ绝缘故障精确定位技术利用改进型的时差法，可以消除光纤敷设误差，提高了定位的精度，可以从根本上解决GL故障定位困难的难题。目前，长江电力溪洛渡电厂联合上海格鲁布信息科技有限公司正在将该技术申请为发明专利。 GⅡ作为一种新型输电技术，其具有很多优点，特别是对环境的影响很小，可以预见GL将具有很广泛的应用前景。GL绝缘故障精确定位技术可以发现GIL的早期绝缘缺陷，避免GIL的非计划停电，大大缩短了检修工期。同时GⅡ绝缘故障定位技术投资较少，在电力行业具有较大的推广价值。