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GIS中绝缘子表面电荷积聚的观测与分析
GIS中绝缘子表面电荷积聚的观测与分析
摘要
在高压输电系统中，GIS（气体绝缘开关设备）作为一种重要的开关设备，具有可靠性高、地面面积小、维护便捷等优点，因此在高压输电系统中得到广泛应用，成为电力系统中一个必要的组成部分。在GIS设备中，绝缘子起着重要的作用，用以隔离、支撑和限制设备内外的电场。由于工作环境的复杂性及电场的复杂性，绝缘子表面往往会出现电荷积聚现象，这可能会导致GIS设备异常操作甚至故障，因此研究绝缘子表面电荷积聚的观测与分析对于保障GIS设备的安全运行至关重要。
本文主要介绍绝缘子表面电荷积聚的原理及其产生原因，介绍目前常用的绝缘子表面电荷积聚观测方法，并分析其优缺点，最后介绍解决绝缘子表面电荷积聚的措施。
关键词：GIS；绝缘子；电荷积聚；观测；分析
Abstract
Inhigh-voltagetransmissionsystem,GIS(gasinsulatedswitchgear)isanimportantswitchdevicewithadvantagessuchashighreliability,smallgroundarea,andconvenientmaintenance,soithasbeenwidelyusedinhigh-voltagetransmissionsystemsandbecomeanecessarycomponentofpowersystems.InGISequipment,insulatorsplayanimportantroleinisolating,supportingandlimitingelectricfieldsinsideandoutsidetheequipment.Duetothecomplexityoftheworkingenvironmentandthecomplexityoftheelectricfield,thesurfaceoftheinsulatoroftenappearstoaccumulatecharges,whichmaycauseabnormaloperationorevenfailureoftheGISequipment.Therefore,studyingtheobservationandanalysisofinsulatorsurfacechargeaccumulationiscrucialtoensurethesafeoperationofGISequipment.
Thispapermainlyintroducestheprincipleofinsulatorsurfacechargeaccumulationanditscauses,introducescommonlyusedmethodsforobservinginsulatorsurfacechargeaccumulation,analyzestheiradvantagesanddisadvantages,andfinallyintroducesmeasurestosolvetheproblemofinsulatorsurfacechargeaccumulation.
Keywords:GIS;insulator;chargeaccumulation;observation;analysis
一、绝缘子表面电荷积聚的原理及其产生原因
绝缘子表面电荷积聚现象是由于GIS设备中的电场存在不均匀性所导致的。当电压作用于绝缘子时，绝缘子内部的金属支架会带有电力，与外部的地接触，导致电流流动，绝缘子表面会出现电位分布不均匀的现象，从而导致电荷积聚。实际生产中，绝缘子表面电荷积聚通常是由于以下原因所导致：
（1）GIS设备中电压梯度较大
GIS设备中的电压梯度较大，导致绝缘子表面电极的形状会影响电场分布，进而导致电荷积聚现象。
（2）GIS设备中金属支架与地之间的电阻较小
GIS设备中金属支架与地之间的电阻较小，会导致支架上带有的金属骨架电荷流向地面，从而导致表面电荷积聚。
（3）GIS设备中绝缘子表面的湿度
GIS设备中绝缘子表面的湿度高，会导致导电介质在绝缘子表面上形成游离水分子，从而导致表面电荷积聚。
二、绝缘子表面电荷积聚的观测方法
1.束发射电场测试法
束发射电场测试法是通过在绝缘子表面反射的瞬时电压谷测量绝缘子表面的电势分布，进而确定表面电荷积聚现象。该方法的原理是利用金属板机构向绝缘子表面聚焦发射束，通过测量反射束的瞬时电压谷，得到绝缘子表面电势分布的信息。束发射电场测试法具有测量范围广，精度高的特点，但由于天气的不确定性，观测效果易受到天气影响。
2.红外热像测试法
红外热像测试法是通过对绝缘子表面红外热像的观测分析得到绝缘子表面的