引(yin)發GIS的故(gu)障(zhang)缺陷類(lei)型分(fen)布(bu)如(ru)圖(tu)所(suo)示(shi)。可見故障(zhang)中(zhong)接觸不良(liang)、自(zi)由(you)金(jin)屬微粒、絕緣子上(shang)發生的故障占了(le)大多(duo)數。

                 GIS內部不同(tong)缺(que)陷類(lei)型引(yin)發的故(gu)障(zhang)率(lv)

局部(bu)放(fang)電(dian)的(de)發(fa)生和(he)發展(zhan)是導(dao)致(zhi)GIS故(gu)障(zhang)的主(zhu)因，而局部(bu)放(fang)電(dian)與(yu)局部(bu)電(dian)場(chang)發生畸變有(you)不可(ke)忽(hu)視(shi)的(de)關(guan)系。長期(qi)的(de)運行經驗(yan)表明(ming)，可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)GIS電(dian)場(chang)畸變的主(zhu)要絕緣缺陷主(zhu)要(yao)包括：針狀突(tu)起(qi)物(wu)、自(zi)由(you)金(jin)屬微粒、懸(xuan)浮電(dian)極(ji)、固(gu)體(ti)絕緣氣(qi)隙(xi)等，各種絕緣缺陷在(zai)GIS內(nei)部(bu)的示(shi)意圖(tu)如(ru)圖(tu)所(suo)示(shi)。

                      GIS內(nei)部(bu)的(de)絕緣缺陷

1.1 針(zhen)狀突(tu)起(qi)物(wu)

在制造(zao)、安(an)裝(zhuang)及(ji)操(cao)作(zuo)GIS的過程(cheng)中(zhong)，可(ke)能(neng)會(hui)在高壓導(dao)體(ti)或(huo)金(jin)屬外殼上(shang)留(liu)下比較尖(jian)銳(rui)的針狀突(tu)起(qi)物(wu)。當設備兩(liang)端加(jia)上(shang)穩態(tai)交(jiao)流(liu)電(dian)壓(ya)時(shi)，針狀突(tu)起(qi)物(wu)的存(cun)在會(hui)改(gai)變場(chang)強分布(bu)，其周圍會形成高場(chang)強區(qu)，若(ruo)場(chang)強繼(ji)續(xu)增(zeng)高並達(da)到SF6氣(qi)體(ti)的(de)擊穿場(chang)強時(shi)，穩定(ding)的電(dian)暈(yun)放(fang)電(dian)就會發(fa)生(sheng)，這將有(you)利(li)於(yu)間隙(xi)中的電(dian)場(chang)分布(bu)的(de)改(gai)善，使電(dian)場(chang)分布(bu)變得(de)更加(jia)均(jun)勻，故此(ci)時(shi)不易(yi)導(dao)致(zhi)電(dian)極(ji)間(jian)的貫穿(chuan)性(xing)擊穿。但是在(zai)快速(su)電(dian)壓(ya)如(ru)沖擊、快速(su)暫態(tai)過(guo)電(dian)壓(ya)(VETO)下，電(dian)場(chang)強度和(he)電(dian)壓(ya)變化梯(ti)度都很大(da)，針狀突(tu)起(qi)物(wu)則很(hen)容(rong)易(yi)引(yin)發GIS的局部(bu)擊穿，造(zao)成絕緣故障。因此(ci)，若(ruo)能(neng)在(zai)放電(dian)初期(qi)就對(dui)此(ci)類(lei)針狀突(tu)起(qi)物(wu)進行檢(jian)測(ce)，對(dui)預防(fang)絕緣擊穿具有(you)重要(yao)的(de)意義(yi)。針狀突(tu)起(qi)物(wu)有(you)的位(wei)於GIS外(wai)殼(ke)內(nei)壁上(shang)，有(you)的則出(chu)現在(zai)GIS內(nei)部(bu)的高壓(ya)導體(ti)上(shang)，由(you)於(yu)外殼與(yu)高壓(ya)導體(ti)的(de)曲率(lv)半徑(jing)不同(tong)，前(qian)者的曲率(lv)半徑(jing)大(da)於(yu)後(hou)者的曲率(lv)半徑(jing)，而(er)場(chang)強與(yu)曲率(lv)半徑(jing)成反比，故高壓(ya)導(dao)體(ti)周圍的電(dian)場(chang)強度相(xiang)對(dui)較高，出(chu)現在(zai)該(gai)位(wei)置的(de)針(zhen)狀突(tu)起(qi)物(wu)更容(rong)易(yi)引(yin)發局部(bu)放(fang)電(dian)。

1.2 自(zi)由(you)金(jin)屬微粒

自(zi)由(you)金(jin)屬微粒是GIS中(zhong)普遍(bian)的(de)絕緣缺陷，同(tong)時(shi)也(ye)是引(yin)發GIS絕緣故障的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因之壹。可(ke)能(neng)造(zao)成此(ci)缺陷(xian)的原(yuan)因壹般是由(you)於(yu)GIS制造(zao)或(huo)裝(zhuang)配(pei)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)清(qing)洗(xi)不到位(wei)，或(huo)者機(ji)械(xie)裝置動(dong)作(zuo)時(shi)金(jin)屬摩擦(ca)產(chan)生的金(jin)屬粉(fen)末(mo)。金(jin)屬微粒具有(you)積累(lei)電(dian)荷的(de)能(neng)力(li)，在外加(jia)電(dian)場(chang)時(shi)可以(yi)獲(huo)得(de)感應(ying)電(dian)荷並積(ji)累(lei)壹定(ding)能(neng)量(liang)，在交(jiao)流(liu)電(dian)壓(ya)場(chang)的影(ying)響(xiang)下可發(fa)生(sheng)振(zhen)動(dong)或(huo)改(gai)變位(wei)置。微粒運動(dong)與(yu)放電(dian)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)是隨(sui)機(ji)的(de)，它(ta)們的運動(dong)程(cheng)度除了(le)與(yu)其材(cai)料和(he)形狀有(you)關(guan)，還(hai)會受到外(wai)加(jia)電(dian)場(chang)強度和(he)作(zuo)用(yong)時(shi)間的(de)影(ying)響(xiang)。當電(dian)場(chang)強到壹(yi)定(ding)程(cheng)度，使得(de)自(zi)由(you)金(jin)屬微粒獲(huo)得(de)足(zu)夠(gou)大(da)的動(dong)能(neng)，微粒就有(you)可能(neng)會(hui)在其作(zuo)用(yong)下越過(guo)GIS外(wai)殼和(he)高壓導體(ti)之(zhi)間(jian)的(de)間(jian)隙(xi)。當微粒接(jie)近但尚(shang)未接觸(chu)到高(gao)壓導體(ti)時(shi)，更有(you)可能(neng)發(fa)生局部(bu)放(fang)電(dian)現(xian)象(xiang)。與(yu)導體(ti)上(shang)固定(ding)物的(de)微粒相(xiang)比，處於這(zhe)種狀態(tai)下的微粒導(dao)致(zhi)局部(bu)放(fang)電(dian)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)要高10倍(bei)左(zuo)右(you)。除此(ci)以外(wai)，若(ruo)自(zi)由(you)金(jin)屬微粒運動(dong)到絕緣子上(shang)並附(fu)著(zhe)於其表面(mian)時(shi)，將可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)絕緣子沿(yan)面(mian)閃(shan)絡(luo)並造(zao)成擊穿。

在(zai)實際的(de)生產和(he)運行中微粒總是難(nan)以避免的(de)，但是良(liang)好(hao)的設(she)計(ji)和(he)制造(zao)工(gong)藝可以降低(di)自(zi)由(you)金(jin)屬微粒產(chan)生(sheng)的可能(neng)性(xing)，另外，GIS的組裝(zhuang)也(ye)是微粒產(chan)生(sheng)的主要(yao)環節，需(xu)要(yao)多(duo)加(jia)註(zhu)意避免產(chan)生(sheng)微粒。

1.3 懸(xuan)浮電(dian)極(ji)

GIS內(nei)部安裝(zhuang)著(zhe)很(hen)多屏(ping)蔽(bi)電(dian)極(ji)，用(yong)於(yu)改(gai)善危(wei)險(xian)部(bu)分(fen)的電(dian)場(chang)強度，與(yu)空(kong)氣(qi)絕緣中的均(jun)壓(ya)環(huan)作(zuo)用(yong)相(xiang)同。在(zai)正(zheng)常(chang)狀態(tai)下，屏蔽(bi)電(dian)極(ji)通(tong)過輕(qing)負載與(yu)高壓(ya)導體(ti)或(huo)接(jie)地導體(ti)相(xiang)連(lian)。壹(yi)般(ban)來說(shuo)，由(you)於(yu)只會有(you)很小(xiao)的(de)容(rong)性電(dian)流(liu)通(tong)過這(zhe)些連(lian)接(jie)部(bu)分(fen)，對(dui)它(ta)們的制造(zao)要(yao)求(qiu)並不是那(na)麽的(de)嚴(yan)格(ge)。但GIS運行壹段(duan)時(shi)間以(yi)後(hou)，壹些(xie)在安裝初期(qi)接(jie)觸的很(hen)好(hao)的連(lian)接(jie)部(bu)分(fen)，可能(neng)會(hui)由(you)於(yu)開(kai)關(guan)操(cao)作(zuo)引(yin)起(qi)的(de)機(ji)械(xie)振(zhen)動(dong)或(huo)老(lao)化而與(yu)其他部(bu)分之間出(chu)現接(jie)觸(chu)不良(liang)的(de)問題，形成懸(xuan)浮電(dian)極(ji)。而(er)機(ji)械(xie)上(shang)的不良(liang)接(jie)觸又會(hui)引(yin)發因靜電(dian)力(li)引(yin)起(qi)的(de)機(ji)械(xie)振(zhen)動(dong)，使接(jie)觸(chu)不良(liang)的(de)問題更加(jia)嚴(yan)重(zhong)。

這(zhe)類(lei)缺陷(xian)所(suo)形成的等(deng)效(xiao)電(dian)容(rong)在(zai)充放電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)會(hui)產(chan)生很強的局部(bu)放(fang)電(dian)信(xin)號（典型(xing)的是在(zai)>1000pC），易(yi)於(yu)檢(jian)測(ce)。同(tong)時(shi)會產(chan)生(sheng)強烈的電(dian)磁輻(fu)射和(he)超(chao)聲波，分(fen)解(jie)出(chu)腐(fu)蝕(shi)性物質(zhi)和(he)微粒，使(shi)臨(lin)近的(de)絕緣表面(mian)受到汙染(ran)，終(zhong)導(dao)致(zhi)絕緣擊穿。

1.4 固(gu)體(ti)絕緣氣(qi)隙(xi)

固體(ti)絕緣氣(qi)隙(xi)缺陷壹(yi)般(ban)都在在(zai)制造(zao)過(guo)程(cheng)中(zhong)形成，但是由(you)於(yu)很小所以(yi)很(hen)難(nan)被檢(jian)測(ce)到。制造(zao)時(shi)不小(xiao)心留(liu)下的內(nei)部(bu)空(kong)隙(xi)、環氧樹脂(zhi)材(cai)料在(zai)固(gu)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)熱(re)收(shou)縮導(dao)致(zhi)出(chu)現的(de)內(nei)部(bu)空(kong)隙(xi)都是造(zao)成固體(ti)絕緣氣(qi)隙(xi)缺陷的(de)原(yuan)因。此(ci)外由(you)於(yu)環氧樹脂(zhi)材(cai)料與(yu)電(dian)有(you)不同(tong)的(de)熱(re)膨脹(zhang)系(xi)數，也(ye)有(you)可能(neng)會(hui)導致(zhi)氣(qi)泡(pao)的(de)產(chan)生(sheng)。在電(dian)場(chang)強度很高時(shi)，氣(qi)隙(xi)會引(yin)發三種不同(tong)的(de)局部(bu)放(fang)電(dian)現(xian)象(xiang)：沿(yan)氣(qi)隙(xi)壁的表面(mian)放電(dian)、沿(yan)氣(qi)隙(xi)上(shang)下底面(mian)的沿(yan)面(mian)放電(dian)和(he)貫穿氣(qi)隙(xi)的氣(qi)體(ti)放(fang)電(dian)。

1.5 其他因素的影(ying)響(xiang)

除了(le)上(shang)述情況外(wai)，壹(yi)些其他的(de)因素也(ye)有(you)可能(neng)會(hui)給(gei)GIS帶(dai)來絕緣缺陷問(wen)題。如在(zai)GIS的運輸(shu)過程(cheng)中(zhong)可(ke)能(neng)會(hui)發生振(zhen)動(dong)和(he)組件(jian)間(jian)的(de)碰撞，元(yuan)件(jian)容(rong)易(yi)發(fa)生(sheng)變形或(huo)損(sun)傷。在(zai)交(jiao)接(jie)試(shi)驗(yan)時(shi)，有(you)些影(ying)響(xiang)絕緣介質(zhi)性(xing)能(neng)的(de)裝配(pei)錯(cuo)誤有(you)時(shi)會被(bei)漏(lou)檢(jian)，這(zhe)種情(qing)況可(ke)能(neng)不會(hui)立(li)刻(ke)引(yin)起(qi)絕緣故障，但可能(neng)會(hui)給(gei)以(yi)後(hou)的正(zheng)常(chang)運行帶(dai)來嚴重(zhong)的問(wen)題。除此(ci)之外(wai)，濕度也(ye)有(you)可能(neng)會(hui)導致(zhi)絕緣問題。由(you)於(yu)SF6不可(ke)避免的(de)會(hui)含有(you)少量(liang)微水(shui)，微水(shui)會在(zai)溫度降低(di)時(shi)產生(sheng)凝(ning)露，使其易(yi)與(yu)其它(ta)物質(zhi)混合在(zai)壹(yi)起(qi)附(fu)在固體(ti)絕緣表面(mian)，絕緣表面(mian)的導電(dian)性(xing)會(hui)受到嚴(yan)重影(ying)響(xiang)。這會嚴重(zhong)降(jiang)低(di)SF6氣(qi)體(ti)的(de)絕緣性能(neng)，必(bi)須嚴格(ge)控制濕(shi)度以避免此(ci)類(lei)問題的產(chan)生。

以(yi)上(shang)GIS的絕緣缺陷都可能(neng)會(hui)導致(zhi)GIS中(zhong)發(fa)生局部(bu)放(fang)電(dian)現(xian)象(xiang)。絕緣體(ti)中(zhong)的(de)局部(bu)放(fang)電(dian)可(ke)能(neng)造(zao)成絕緣材(cai)料的(de)腐(fu)蝕(shi)，進壹步發展(zhan)成電(dian)樹枝(zhi)，並終(zhong)導(dao)致(zhi)絕緣擊穿。研(yan)究表明(ming)，不同(tong)絕緣缺陷所(suo)導(dao)致(zhi)的(de)局部(bu)放(fang)電(dian)信(xin)號的波形、頻譜(pu)等(deng)很(hen)多特性和(he)參數都有(you)較大的(de)差(cha)異，所以可(ke)以(yi)通(tong)過對(dui)這(zhe)些(xie)信(xin)號開(kai)展(zhan)進(jin)壹(yi)步的研(yan)究分析(xi)，進(jin)而(er)對(dui)絕緣缺陷類(lei)型進(jin)行(xing)識(shi)別(bie)。