气体绝缘组合电器（GIS）典型绝缘缺陷的局部放电模型研究

李德 郭海

摘  要：GIS简称气体绝缘组合电器设备，此设备具有较强特性，并且占地面积相对较小，能够有效保证特高压电网的稳定运行，因此，GIS配电装置一经推出便被广泛应用至特高压电网运行过程中。但就国内外GIS维护现状分析，影响GIS设备稳定运行的主要原因即为绝缘故障。在GIS出现绝缘故障期间，电网将出现局部放电现象，此现象不但影响GIS运行，还对电网安全性造成影响。该文即针对气体绝缘组合电气进行分析，并以实验形式探究GIS设备典型剧院缺陷模型。以解决GIS设备出现局部放电现象。

关键词：气体绝缘组合电器  绝缘缺陷  局部放电  模型

中图分类号：TM855                                文献标识码：A                         文章编号：1672-3791（2019）04（c）-0036-02

1  電特性实验

1.1 电压电流波形测试

该实验将钨钢作为主要材料进行尖刺缺陷放电实验，为保证模型整体安全性及可靠性，相关人员需及时对电压电流波形进行检测，保证模型能够符合实验标准，而后研究模型的放电特性。实验过程中，需及时对尖刺模型进行测试，观察其电压电流波形在处于空气以及SF6状态下的变化，相关人员需在实验开始后，记录放电电流波形，在保证放电击穿环节结束后，方可完成记录工作。尖刺放电不论在SF6气体还是在空气中，皆具有以下特质：首先，立足于放电电压电流分析，尖刺电流在不同电压环境下，电流分布也将出现改变，但变化方式主要围绕一簇以及二蔟。在尖刺放电电流处于一簇状态下则表示，电压持续处于负半轴峰值。而若电压出现升高趋势且处于正负峰值状态下，尖刺电流将会呈现两簇放电形态。但就幅值分布状态分析，处于负半峰值状态下的尖刺放电较为密集并且电流相对较小，而处于半周峰值状态下电流虽稀松但相对较大。一般情况下，电压处于负半周状态下，尖刺放电出现，而尖刺放电将随着电流幅值而产生变化。

1.2 电压局放量测试

在进行放电模型测试过程中，应及时制定曲线图，以观察GIS设备的局放量电压变化。测试开始过程中，相关人员可将电压起点作为测局放量，并对电压进行测试，保证测试次数能够达到3次以上，测试时间应在1min左右，另外，相关人员还需及时对1min内的局放量值进行记录，保证数据准确性。在电力处于升压状态时应对其采取同样方法进行数据记录，从而根据数据进行模型检测。

2  放电的发射光谱测量实验

2.1 实验原理及方法

金属尖刺若处于一定强度电场下，其出现局部放电现象几率也将增加，局部放电将引起等离子区域出现，而区域内部存在大量粒子，随着粒子的不断碰撞，粒子间能量将逐渐交换，而部分粒子在此过程中将会被激发，粒子不断激发从而出现能级跃迁现象，由此产生大量光子。以上带有元素的信息光子主要通过光谱仪进入光纤范围，通过光谱仪对内部光栅的处理，能够明确光谱的长度及大小。光谱在信号传输过程中主要通过CCD元件，而后利用计算机对光信号进行处理，光谱所呈现的强度值也将随着发射频率而产生变化。光谱仪以及光纤属于非电接触式测量，而利用二者进行放电光信号测试，将一定程度上提高实验装置整体抗干扰性。

2.2 空气中放电发射光谱测量

2.2.1 电晕放电发射光谱

在实验开展过程中，为保证实验准确性，可准备四种不同金属针作为实验材料，其一为铁针，其二为钨针，其三为铜针，其四为铝针。在材料准备过程中，应保证四种材料尺寸存在一致性。实验过程中应利用光谱仪对放电信号进行检测，并针对电压进行记录，将记录数值作为电压起始值，而后将电压击穿现象作为结束点，每10s频率记录一次电压值。四种金属材料在空气下所出现的尖刺放电现象一般300～450mm左右。为实现对发射光谱谱线成分的深入研究，应针对四种材料的尖刺缺陷进行分析，并对其产生的光谱数据进行采集，从而选择出最为优质的波长段，以保证波长段满足强度标准。由表1可看出，四种尖刺放电发射光谱谱线主要为325.14m、345.89m、368.21m、387.37m。

2.2.2 火花放电发射光谱

在进行放电发射光谱测量实验过程中，可按照电晕放电发射光谱实验进行。一般情况下，四种金属材料在空气中检测电压值为7.00kV，并且电压强度相对较高，但光强相对较低。若通过光谱仪对电机火花进行统计可总结出最为明显的谱线。

2.3 SF6气体中放电发射光谱测量

实验过程中，相关人员可利用SF6进行缺陷模型检测实验，实验开展过程中依然采用铝针、铁针、钨针以及铜针作为金属针，在实验开始过程中，应保证四种金属针材料的尖端曲率半径存在一致性。另外，在实验开展过程中，相关人员需及时对放电光信号进行检测，此期间主要应用光谱仪设备进行。在SF6气体中的尖刺电源不具备较强的放电强度。就采集以及火花放电过程可知，材料分布主要集中于600～800nm段，具有较高强度。而在200～300nm段并无任何光谱线，导致此现象的主要原因即放电装置为密封罐体，并且材料为玻璃，因此，电晕放电需透穿玻璃才能产生光源，直至光谱仪内部。一般情况下，玻璃能够将350nm入射光进行过滤，而若入射光能够达到350～1100nm段，那么玻强度将不会受到任何影响。

3  结语

随着电力企业的发展，人们开始提高对于特高压电网的关注度，而电力企业为满足人们用电需求，亦开始加大建设特高压电网。GIS为特高压电网内部主要设备之一，其能够有效保证特高压电网的稳定运行。但GIS设备较易出现绝缘缺陷的局部放电现象，为使此现象得到有效解决，相关人员可通过尖刺缺陷实验模型开展电特性实验，并通过实验对放电重复性及稳定性进行探究。分析GIS设备的运行特点，研究发射光谱与高频信号的关系，同时，针对实验过程中存在问题进行解决，从而保证GIS设备的稳定性，进而促进特高压电网的持续发展。

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