金属颗粒的形状、尺寸及材质对降低GIS的原绝缘强度有明显影响,颗粒的运动是金属颗粒引发击穿的重要原因,目前针对GIS中金属颗粒的检测主要通过局部放电测量,由于在运行电压下不同尺寸颗粒的运动行为不一样,产生的局部放电也存在差异,如何将颗粒的局部放电与颗粒的运动行为建立联系,并通过局部放电实现线形颗粒尺寸的估算,可为后续金属颗粒有害性的判断提供重要依据。为此,笔者对GIS内部不同尺寸线形颗粒运动行为进行了仿真分析,并在实验室中制备了以实际126 k V GIS设备为原型等比例缩小的试验腔体,并在试验腔体内分别放置不同尺寸的金属颗粒,采用常规脉冲电流检测仪和超声波检测仪对颗粒的放电信号进行检测,并采用高速相机对颗粒的运动轨迹进行拍摄。研究结果表明:不同长度及半径的线形颗粒的运动行为差别较大,随着线形颗粒直径的减小或长度的增加,线形颗粒的跳动高度变大、颗粒飞行时间变长;在运行电压下,线形颗粒碰撞外壳的频率由颗粒的尺寸决定,且颗粒在与外壳碰撞过程中超声波检测仪可较灵敏地检测到超声信号,通过超声脉冲频率可基本估算颗粒碰撞外壳的频率;颗粒的最大视在放电量与颗粒所带最大电荷量间存在一定比例关系,且当颗粒的尺寸不变时该比例关系则基本不变。通过将试验中测得的线形颗粒最大视在放电量和超声脉冲频率与仿真结果进行比对,可以实现线形颗粒尺寸的估算。
