不同施加電壓下GIS絕緣狀態檢測及絕緣缺陷分類

來源：揚州國浩電氣有限公司 2025年07月04日 07:19

GIS電氣組合開關

近年來，隨著我國工業水平的提升，以及大規模電網建設對電力設備生產技術發展的要求，氣體絕緣金屬全封閉式開關電器(Gas-Insulated metal-enclosed Switchgear,GIS)逐步實現了國產化。但因GIS在生產過程中出現的質量問題(如材料缺陷和主附件裝配失誤)以及在運輸和安裝過程中產生的潛在缺陷(如部件松動脫落、電極刮傷、錯位及絕緣裂紋等)所導致的故障和事故呈逐年增多的趨勢。相關研究機構和國際大電網組織(CIGRE)的統計表明：交流耐壓試驗和交流局部放電試驗一般能夠暴露GIS中大多數缺陷，但對于電極刮傷、尖刺等存在電場異常的潛在缺陷，其檢測有效性有限。為了預防GIS事故的發生，保證電力系統的安全，函需更加可靠的手段來提高GIS設備絕緣診斷水平。研究表明，不同類型施加電壓的作用機制有較大差異，相比工頻電壓，沖擊電壓能夠有效限制局部放電電暈穩定性，促進放電的產生和發展。從絕緣診斷角度而言，在沖擊耐壓試驗的同時進行局部放電檢測，能夠更有效地發現GIS中電場異常等絕緣缺陷，從而更好地了解GIS絕緣狀態。

根據2003年以來的高壓輸變電設備事故分析報告所進行的不統計，造成運行中的絕緣類型故障的原因有以下幾大類：

1）因設計不合理、不完善引起的故障。此類故障大多是由于較高電壓等級下的GIS設備運行經驗缺乏，以及設計人員對GIS設備在快速暫態過電壓下的絕緣特性認識不足造成的；

2）因生產加工缺陷導致的故障。對于一些隱形缺陷(如微小的絕緣氣隙、導體突刺等)，在出廠試驗和現場試驗中未能被及時發現，這些缺陷在設備長期運行中不斷積累加重，最終導致嚴重的絕緣故障；

3）因運輸問題或現場安裝時產生的故障。這類故障主要由運輸和現場安裝過程中的零件脫落，金屬碎屑、絕緣開裂等問題造成；

4）其它。該類缺陷在例行試驗或發生故障后的解體設備中被發現，但未能確定造成該缺陷的初始原因，因此無法歸為以上三大類。

上述前三類故障共占80%。將GIS中具體的絕緣缺陷類型和其造成絕緣事故的比例總結如下：

1）屏蔽和電接觸：事故由屏蔽松動或不良的電接觸引起，占29%，此類絕緣故障如圖(a)和(b)所示；

2）隔離開關設計：在開合電容負荷時由于隔離開關的絕緣耐受電壓不夠而引起的事故，占10% ;

3）高壓導體上的突起/刮傷：由高壓導體上的尖銳突起、異物刮傷或安裝錯位引起的造成的事故，占5%，此類絕緣故障如圖(c)所示；

4）殼體內部件遺落、絕緣子外來顆粒污染：占15%，此類絕緣故障如圖(d)和(約所示；

5）絕緣子缺陷：由于絕緣子裂紋、氣隙或其它缺陷而產生的絕緣事故，占10%，此類絕緣故障如圖(e)所示；

6）接觸不良：占11%，此類絕緣故障如圖(g)和(h)所示。

通過出廠和現場的工頻耐壓、交流局部放電檢測以及沖擊耐壓試驗，能夠檢驗出含有上述大多數缺陷類型的GIS設備，但實際中仍有相當比例存在潛在絕緣缺陷的GIS雖能夠通過常規的出廠試驗和現場試驗而投入運行，但在投入運行后不久發展為絕緣
故障，導致電力事故。

GIS設備具體絕緣故障實例照片

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