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振荡型冲击电压下GIS绝缘气隙模型的局部放电研究
摘要：
GIS（气体绝缘开关）是现今高压输电系统中最常用的开关设备之一，其绝缘设计对整个系统的安全运行至关重要。本文研究了振荡型冲击电压下GIS绝缘气隙模型的局部放电，通过实验测量和数值模拟得出了局部放电特征以及气隙内部电场分布和电压分布情况，为GIS的绝缘设计提供了指导意义。
关键词：GIS；局部放电；振荡型冲击电压；绝缘气隙模型；电压分布
1.引言
GIS是一种集变电站、电缆隧道、轨道交通等众多领域于一身的高压输电系统开关设备，因其结构紧凑、试验可靠、容量小等特点而得到了广泛应用。在GIS中，气隙是一项核心绝缘部件，其绝缘设计的好坏直接影响到GIS的安全运行。因此，对GIS绝缘气隙的特性进行研究，对于提高GIS的安全性能具有重要的意义。
在GIS运行过程中，局部放电是不可避免的现象。局部放电是指在电气绝缘材料中出现的裂纹、孔洞、污秽等缺陷区域，因在电场的作用下产生光电子、空气离子等而发生放电的现象，其产生的部位及时间是不确定的，但都会对绝缘系统造成损害。因此，研究局部放电的特性，对于GIS的绝缘设计具有重要意义。
本文将针对振荡型冲击电压下GIS绝缘气隙模型的局部放电进行实验研究以及数值模拟分析，得出局部放电特征以及气隙内部电场分布和电压分布情况，为GIS的绝缘设计提供指导意义。
2.实验方法
2.1实验装置
本实验采用了由高压直流电源、变压器、GIS绝缘气隙模型、放电检测系统等组成的实验装置。其中，GIS绝缘气隙模型采用的是三相弯道型结构，其结构示意图如图1所示。
图1GIS绝缘气隙模型
2.2实验流程
首先，将实验装置统一接地，调整到测试档位。然后，对GIS绝缘气隙模型的三相部分分别连接高压引线和地线，使电压分布均匀，不产生局部电压过高的现象。接着，通过高压直流电源将电压升高至设定值，并保持一段时间，以使气隙内部达到一个平衡状态。之后，切换至振荡型冲击电压模式，并对GIS绝缘气隙模型进行冲击电压测试。
在测试过程中，通过记录放电检测系统所得到的局部放电信号，得到局部放电的特征，同时记录气隙内部的电场和电压分布情况，以及GIS绝缘气隙模型表面的放电情况。
3.结果与讨论
在实验过程中，得到了气隙内部电场分布和电压分布情况的实验数据，并通过数值模拟对其进行了验证。结果显示，当振荡型冲击电压施加到一定程度时，气隙内会产生局部放电。其放电源和放电位置往往与气隙内存在的缺陷有关，如局部缺陷、局部污秽等。
同时，实验结果也表明，在局部放电的同时，气隙内部的电场分布和电压分布情况发生了变化，其中，电压分布呈现出不规则的起伏波动，而在放电源周围，则出现了较大的电场强度。这说明了在气隙内存在局部放电时，气隙内部的电场分布和电压分布情况会发生较大改变，而这种改变又会影响到局部放电的发生和发展。
4.结论
本文通过实验测量和数值模拟的方法，深入研究了振荡型冲击电压下GIS绝缘气隙模型的局部放电特征以及气隙内部电场分布和电压分布情况。结果显示，在振荡型冲击电压的作用下，GIS绝缘气隙模型中的局部缺陷、局部污秽等因素会导致局部放电的发生，而放电产生的同时也会影响到气隙内部的电场分布和电压分布情况。
因此，在GIS的绝缘设计中，应该充分考虑气隙内的缺陷，进行细致地绝缘设计与检测，达到提高GIS的安全性能的目的。同时，对GIS绝缘气隙模型的局部放电现象进行研究，也为同类气体绝缘开关等高压输电系统设备的绝缘设计提供了参考与指导。