GIS局部放電在線監測的意義

來源：揚州國浩電氣有限公司 2025年05月08日 07:12

氣體絕緣組合電器(Gas Insulated Switchgear，簡稱GIS)是一種以SF6氣體作為主要絕緣介質并將斷路器、隔離開關、接地開關、PT、CT、避雷器、母線、進出線套管、電纜終端等封組裝在一起的電氣設備。由于GIS采用的這種積木式設計，使得其結構十分緊湊，占地面積大大的縮小，如：電壓等級為110kV的GIS的總占地的面積跟常規的變電站比起來，僅占變電站的7.6%，該特點在目前城市土地資源稀缺的情況下是十分重要的，加之GIS維護工作量小、運行可靠性高，它己逐漸成為現代城市電網和超特高壓電網的主要裝備之一。下圖是一典型GIS現場安裝實物圖。

GIS實物圖

根據實踐得出的經驗，GIS設備工作穩定，發生故障的概率很小，但一旦發生故障對整個電網的影響是很嚴重。因GIS的全封閉結構，使得對GIS進行檢修所需的工作十分繁雜，而且花費的時間較長，進而導致非故障元件也被迫停止工作，造成了不必要的損失；加之檢修工作也需要對工作人員的工藝水平要求很高，一點點小的失誤都有可能會導致檢修質量等問題，嚴重的時候還有可能會造成絕緣設備的損壞，為絕緣故障埋下隱患，甚至引起嚴重的絕緣事故，以至于造成大范圍停電事故。據的GIS總體的工作情況統計數據顯示，最近幾年GIS故障頻頻發生，故障概率大出了國際大電網會議和國際電工委員會規定的0.1次/100間隔/年較多。GIS一旦發生故障，將對電力系統安全造成巨大的威脅，由于其檢修周期相對較長，影響電網供電的連續性和穩定性，輕則造成經濟損失，重則造成大面積停電，影響社會正常生活秩序和安全，帶來重大國民經濟損失。2012年的4月我國廣東某電壓等級為500V的GIS設備發生了絕緣故障，造成了大面停電，被影響的地區有：深圳羅湖、福田和龍崗等，給當地居民的生活造成了很大影響，經濟上由于這次的大停電損失了上億元；2011年的6月，我國重慶電壓等級為220kV的某變電站中的GIS設備同樣發生了絕緣性故障，最終導致重慶的四個縣發生了停電，經濟損失達數千萬元。因此，有必要對GIS的運行狀態實施在線監測，降低GIS故障的發生幾率，避免停電事故的發生。

GIS設備運行狀態穩定，可靠性優于普通的電氣設備，但在運行過程中，溫度外力等的作用會導致GIS的內部絕緣出現時效老化；在制造、運輸、安裝調試、運行和維修過程又可能因為各種人為的不可控因素產生或殘留金屬微粒、刮痕等絕緣隱患。這些缺陷將影響GIS內部的電場分布，致使局部的電場發生畸變，導致GIS內部發生局部放電（Partial Discharge，簡稱PD），長期的PD則會引起絕緣子的劣化、SF6分解，引起絕緣介質絕緣強度降低或失效。GIGRE23.10工作組關于GIS故障的統計數據顯示：1985年之前所有己經投入使用的GIS設備，共發生故障562次，其中絕緣故障占的比例為60%；1985年之后，所有己經投入使用的GIS設備共出現故障247次，其中絕緣故障占51%。GIS發生故障時的故障原因是多樣的，公司針對這個情況對電壓等級在72.5kV-800kV內的GIS設備的運行狀況進行了系統性的分析，統計得到，GIS總共出現故障次數為33次，有24次是絕緣事故，有13次是絕緣故障，分別占事故總數的72.7%和17.6%。因此，GIS的絕緣問題必須引起重視。

當GIS內部發生絕緣故障時，出現的就是PD，若不及時發現，將演變成閃絡甚至絕緣擊穿，由此看來，PD既是加劇絕緣劣化的主要原因，同時由于PD信號含有豐富的能反映由各種絕緣缺陷導致的絕緣故障的信息，所以可以通過分析PD信號來得知GIS的絕緣狀態。由此，對GIS設備進行PD在線監測是目前保障GIS能夠安全穩定運行的主要技術手段。

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