GIS典型絕緣缺陷的局部放電機理（2）

接著上文我（wǒ）們繼續介紹GIS典型絕緣缺陷的局部放電機理。

（3）絕緣子氣隙
絕緣子氣隙缺陷主要包括絕緣子內部（bù）氣隙缺陷和絕緣子（zǐ）與（yǔ）高壓導體交界麵的間隙（xì）缺陷。絕（jué）緣子內部氣隙缺（quē）陷通常很小，常常是一些在製造過程（chéng）中形成（chéng）但（dàn）又很難檢測到的缺陷，比如環氧樹（shù）脂在固化過程中的收縮而出現的內（nèi）部空隙。關於這種（zhǒng）局部放電機理的解釋較（jiào）多，其主要表現形式為（wéi）流注放電與沿氣隙表麵（miàn）的沿麵放電。隨著生產工藝水平以及出廠試驗要（yào）求的不斷提高，絕緣子內（nèi）部氣隙（xì）出現（xiàn）的可能性很小。

另外，由於裝配誤差（chà）、導（dǎo）體的機械運動以及絕緣子與導體的熱膨脹係（xì）數不同等原因，在導體與絕緣子之間可（kě）能產生間隙或層離，它的尺寸和整個高壓導體電極及絕緣子的尺寸（cùn）相比非常小，可以用平行板或（huò）同軸（zhóu）圓柱結構的電極來近似等效（xiào）。在這個氣隙或間（jiān）隙處會積聚大量電荷，從而影響了局部電場分（fèn）析，使此處的電場強度變為原來的ε倍，ε為絕緣子的相對介電常（cháng）數，其數值約為3.5-6，從而可能引起局部放電。同時，積（jī）聚的電荷（hé）以及局部放電形成的正負電（diàn）荷會在電場的作用下漂移到絕緣子表麵，使（shǐ）絕緣子的沿（yán）麵閃絡電壓下降。而且絕緣（yuán）子表麵電荷的極性會（huì）在電（diàn）暈起（qǐ）始電（diàn）壓處發（fā）生（shēng）翻轉（zhuǎn），從而使絕緣子（zǐ）的沿麵（miàn）閃絡發生如下異常現象：①絕緣子閃絡電壓明顯下降；②絕緣（yuán）擊穿時表現出極性效應，即正極性的衝擊擊穿電壓小於負極性的衝（chōng）擊擊穿電壓，這與通常GIS中所采用的稍不均勻電場間隙的極性效應（yīng）正好相反；③隨著氣壓的（de）增大，極性效應變得更加明顯。GIS實際運行經驗表明，這種絕緣缺陷也較為少見。

這種放電（diàn）的主要表現（xiàn）形式為電暈、流注以及氣隙的沿麵放電，正負極性電壓下都可能發（fā）生（shēng），但在負極性電壓（yā）下更容易發生，嚴（yán）重（chóng）時（shí）可能造成絕緣子的沿麵閃絡。

（4）絕緣（yuán）子表麵金（jīn）屬汙染物
絕緣子的表麵汙（wū）染物缺陷可（kě）能是由於局部放電產生的分解物、金屬微粒或者（zhě）絕（jué）緣氣體中過多的水氣引起破壞導（dǎo）致的。在（zài）現場耐壓及（jí）老煉試驗時，閃絡產生的樹狀放電痕跡在某種情況下也可以被視為絕緣（yuán）表子表（biǎo）麵缺陷。其中危害最大的金屬微粒，在（zài）電場作用下運動並附著於絕緣（yuán）子表（biǎo）麵，導致大量表麵電荷的形成，改變了表麵電（diàn）場分布，可能會導致局部放電。局部放（fàng）電及金屬微粒在固體絕緣子與氣體界麵上產生的法向分量上的電場，都會（huì）造成絕緣子表麵電荷（hé）的進一步積聚。在外加電壓與絕緣（yuán）子積聚的表（biǎo）麵電荷極性（xìng）相反時，絕（jué）緣表麵電場分布會嚴重畸變，使沿麵閃絡電壓明顯降低。另外，絕緣子表麵的電荷積聚（jù）使“臨界波（bō）頭時間”向更短（duǎn）波頭方向移動，表麵電荷的存在使VFTO作用下沿麵閃絡電壓大大降低，容易引（yǐn）起絕緣（yuán）擊穿事故。在過電壓及VFTO作用下，絕緣子附著金（jīn）屬微（wēi）粒不會在導致閃（shǎn）絡擊穿前出現局部放（fàng）電等（děng）預兆（zhào）現（xiàn）象，而是（shì）直接擊穿。

這種局部放電的主要表現形式是（shì）以流注電暈以及前（qián）驅先導機理為主的沿麵放（fàng）電（diàn），在正負極性電壓下均（jun1）可能發生（shēng）。

（5）懸浮（fú）電極
為（wéi）了改（gǎi）善危（wēi）險部位電場分（fèn）布，GIS內部安裝有若幹屏（píng）蔽電極，其作用相當於（yú）空氣絕緣中的（de）均（jun1）壓環、均壓罩。正（zhèng）常狀態下，這（zhè）些屏蔽電極與高壓導體或接地外殼間的接觸良好，但隨著開（kāi）關電器的操作產生的機械振動，以及隨時間推移帶來的熱應力及老化，可能使（shǐ）一些在最初安裝時接觸（chù）良好（hǎo）的屏蔽體接觸不良，從而形成（chéng）懸浮電極。同時，屏蔽電（diàn）極或導（dǎo）體連接點機械上的不（bú）良（liáng）接觸又會加劇因靜電力引起的機械（xiè）振動，從而進一步導致接觸不良。SF6氣體中的懸（xuán）浮電極在外電場的作用下，會釋放出電子，在其表麵積聚正電荷。當接觸電阻較小時，懸浮（fú）電極會從高壓導體上捕獲（huò）電子，使電場能得到釋（shì）放；若接觸電阻較大，電荷會越積累越多，進而導致電極附近的電場集中，電場強度（dù）增大（dà），直至發生局部放電；若接觸電阻很大，則可能會引（yǐn）起直接（jiē）擊穿。

多次試驗發（fā）現，當懸浮電極的接觸電阻很大時（如距離為0.13mm的SF6間隙或厚度為0.2mm的聚乙烯絕緣紙（zhǐ）），並不會產生持續的局（jú）部放電，而是當電場強度增大到（dào）一定值時，引發直接擊穿當接觸電阻較小時(如靠錫鉑（bó）紙的（de）自重敷在高壓導體上)，才會產生持續的局部放電（diàn）。因此，懸浮電極局部放電的幅值（zhí）、頻次主要取決於接觸電阻的大小。

這種局（jú）部放電以流注放（fàng）電或流注直接擊穿為主要表現形式。由於懸浮電（diàn）極一般（bān）接（jiē）近高壓導體，故多發生在（zài）負極性電（diàn）壓下。

綜上所述，GIS不同的絕（jué）緣缺陷所引發的局部放電機理（lǐ）不盡相同，其放電電流（liú）及其激發的電磁波也應（yīng）該不同，從而為基於UHF PD包絡信號的缺陷類型模式識別奠定了理論基礎。