CN102645596A - 高压套管高电压大电流复合热稳定试验方法及装置 - Google Patents
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Abstract
高压套管高电压大电流复合热稳定试验装置及其方法，包括高电压发生器、大电流发生器、模拟变压器油箱及油箱内绝缘油加热装置，待试验高压套管安装在模拟变压器油箱上，绝缘油加热装置是利用外接电源将油箱内绝缘油加热到≥90℃的电加热装置；其特征在于：所述的高电压发生器的电流≤10A、输出电压按试验要求选取在1000~2400kV范围内，其输出高压端子与二支高压套管位于油箱外部的导电杆并联、低压端子接地；所述的大电流发生器的输出电压≤2kV、输出电流按试验要求选取在200~10000A范围内，其输出端分别与形成串联回路的二支高压套管位于油箱内一端导电杆连接。可实现传统的需要大容量电源才能完成的试验，大大节约了试验成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压套管的热稳定试验方法及装置，具体为采用在进行高压套管热稳定试验中，同时加载高电压和大电流的复合热稳定试验方法及装置，属高压电器试验技术领域。
背景技术
随着电网容量的增加，超高压及高压配变电设备的一次电流幅值也大幅增加，220kV至500kV电网用的电流互感器额定电流已达3000A至5000A以上，大容量发电机组或变压器的额定电流接近30kA。这些设备与线路之间需要高压套管作为过渡承载高电压、大电流装置，由于高压套管运行环境及所处位置关键而独特，所以对于高压套管的机械强度、绝缘性能及热稳定试验检测非常重要。一种公知的变压器用高压套管热稳定试验是：将套管插入试验油箱中，再将油箱中绝缘油加热到≤90℃，然后加载测试电压，直至套管达到一个热稳定状态，再进行相关的电性能参数的测试。
这种热稳定试验是一种模拟高压套管仅承受高电压作用的实际运行状况的方法，在这试验方法中变压器带有足够的负荷的效应是用油温达到上限温度90℃来等效，电压达到应用条件下的电压。但该种方法的不足是：额定的负荷电流没有同时加载通过高压套管，与实际的高压套管运行条件不相一致。真实的高压套管是当变压器达到上限温度的时候，套管不但承受着高电压的作用，也承受着额定电流（甚至数倍于额定电流的瞬间浪涌电流）作用。运行中套管在受着变压器发热的加热作用的同时加载的高电压使绝缘介质承受电应力，并使绝缘介质发生极化而发热；运行中的大电流作用于套管导电杆而因通过电流产生电阻热、电磁感应产生的电动力等作用，即在实际运行中套管将受到油的加热电压的作用和大电流的作用，因此，在高压套管的试验测试中，同时加载高电压、大电流及模拟运行温度才是更合理、全面的试验方法。公知的套管热稳定试验方法因缺少电流发热影响因数，其热场的分布是偏于宽松的。这也造成了按目前公知的试验，高压套管试验合格后，在运行中经常发生事故的现象。
若采用常规的由试验变压器同时加载高电压、大电流于试品的方法，则要求电源容量巨大而造成损失与浪费，例如一支220kV3500A的高压套管，如加压200kV、电流3500A，则要求电源容量S = 200kV × 3500A = 700MVA。中国发明专利《特高压设备带电考核方法》（申请号：200810048950.6）所公开的，就是建立大容量可模拟实际高电压、大电流运行情况的带电考核等效挂网，对套管等超高压设备进行带电考核，验证其设计、制造及工艺上的安全性和可靠性，这个方法试验成本巨大；实用新型专利《变压器高压套管及低压端子板试压试温装置》（申请号：200820054261.1）所公开的，对油箱进行密封和高温试验这个方法可以给套管加热和加大电流，但却无法加载高电压。这是因为大电流和高电压所涉及的技术难题是不同的，在一套设备中很难兼顾所致。本发明所采用将不同功用设备进行分离，利用各自优点进行复合的技术路线，即采用小容量的高压设备及小容量大电流设备同时加载于高压套管进行试验的方法及装置，未见于公开文献或资料中。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术提出的问题，公开一种高压套管高电压大电流复合热稳定试验方法及装置，对高压套管进行模拟挂网运行状态下的热稳定试验，首先将安装套管的油箱加热到设定温度，再利用小容量高电压设备将高电压施加于高压套管上，同时还将小容量大电流设备将大电流施加于同一高压套管试品；这一方法使被试高压套管上的热场、电场和磁场分布与实际运行状况完全一致后，对高压套管进行严格全面的热稳定考核，达到提高高压套管质量，进一步提高高电压电器设备运行可靠性目的。
本发明的技术方案是：高压套管高电压大电流复合热稳定试验装置，包括高电压发生器、大电流发生器、模拟变压器油箱及油箱内绝缘油加热装置，待试验高压套管安装在模拟变压器油箱上，绝缘油加热装置是利用外接电源将油箱内绝缘油加热到≥90℃的电加热装置；其特征在于：所述的高电压发生器的电流≤10A、输出电压按试验要求选取在1000V~2400kV范围内，其输出高压端子与二支高压套管位于油箱外部的导电杆并联、低压端子接地；所述的大电流发生器的输出电压≤2kV、输出电流按试验要求选取在200~10000A范围内，其输出端分别与形成串联回路的二支高压套管位于油箱内一端导电杆连接。其有益效果是：本发明采用一台较小容量高压发生器产生试验所需的高电压和一台较小容量的大电流发生器产生试验所需的大电流，并分别给待试验高压套管加载高电压和大电流，相比较可同时提供高电压及大电流的单台套大容量试验电源，大大减小了电源容量，大大节约了试验成本，而且使用灵活，效率高。
如上所述的高压套管高电压大电流复合热稳定试验装置，其特征在于：所述的大电流发生器安装在绝缘油箱中，其输入电源绕组套在大电流发生器铁芯柱上，电源绕组外部套装高压绝缘层，将大电流绕组与电源绕组间的油隙分割成若干个由小油隙和绝缘层构成的固——液组合绝缘层。其有益效果是：加强了大电流发生器输入、输出绕组之间绝缘，解决输出端子、电源输入端子及铁芯等部件之间的高电压绝缘问题，使大电流绕组能够耐受住套管所需的试验电压，从而实现了高压套管加高电压的同时加大电流的复合热稳定试验。
高压套管高电压大电流复合热稳定试验方法，其特征在于：将待试验高压套管安装在一个充满绝缘油的油箱上，并与油箱上的另一支套管相连接，以便同大电流发生器连接后构成一个闭合回路，利用电加热装置将绝缘油加热至≥90℃；再采用输出电流≤10A、输出电压按要求所需，在1000 V ~2400kV范围内的高电压发生器向所述的高压套管加载高电压，高压发生器高压端子输出与二支高压套管油箱外侧导电杆并联、低压端子接地；同时采用容量输出电压≤2kV、输出电流按试验要求选取，在200~10000A范围之内的大电流发生器向高压套管加载大电流，大电流发生器输出端分别与高压套管油箱内侧导电杆串联；直至高压套管以及高压套管内外绝缘介质的内、外热场、电场和电磁场都与高压套管实际运行条件一致，或达到试验规定要求，再进行相关的电性能参数测试、热稳定性试验。其有益效果是：采用一台小容量高压发生器和一台小容量大电流发生器分别给待试验高压套管加载高电压和大电流，即可实现传统的需要大容量电源才能完成的试验，大大节约了试验成本。
附图说明
附图1为本发明实施例电路原理图；
附图2为本发明高压套管高电压大电流复合热稳定试验装置示意图。
具体实施方式
以下结合附图对发明实施例作进一步说明：
如附图1及附图2所示，本发明高压套管高电压大电流复合热稳定试验装置包括高电压发生器T1、大电流发生器T2、绝缘油箱2、绝缘油1及油箱内绝缘油加热装置3，待试验高压套管SP1、SP2安装在绝缘油箱2上，绝缘油加热装置3是利用外接电源将油箱内绝缘油1加热到设定温度的电加热装置，本发明实施例中，绝缘油油温为90℃，但也可是其他试验所需温度。
本发明实施例中，高电压发生器T1为小电流高电压装置一般输出电流≤10A，输入端aS1、bS1接外部电源S1，输出端AS1的电压可由零到设备额定电压间连续可调，一般输出电压≤2400kV，输出高压端子AS１与二支高压套管（SP1、SP2）油箱外侧的导电杆并联，高压发生器输出低压端子F１接地；大电流发生器T２的输入端aS2、bS2接外部电源S2,T2为低电压大电流装置，一般情况T2输出电压≤2kV，输出电流可由零到设备额定电流间连续可调，一般输出电流≤10000A，其输出端AS2和BS2分别与形成串联回路的二支高压套管（SP1、SP2）的导电杆连接。
工作中由于大电流发生器T2的电源输入端aS2、bS2是处低电压状态，而大电流输出端AS2、BS2因为串联接入高压发生器的输出电压端AS1，处在高电压状态，特别的，AS2、BS2端子间电压也很低，因此，必须要解决大电流发生器T2的输出端子AS2、BS2与电源端子aS2、bS2和铁芯F2之间的高电压绝缘问题。在本发明中是通过将T2的电源输入绕组套于铁芯柱F2上，然后在电源输入绕组外部加装绝缘层，这样可将大电流输出绕组与电源输入绕组间的油隙分割成若干个由小油隙和绝缘层构成的固——液组合绝缘，从而使绝缘得到加强，使大电流输入、输出绕组能够耐受试验时高电压的作用，从而实现了高压套管加载高电压的同时，可加载大电流进行复合热稳定试验。
具体实施例应用如下：
以电力系统用较小规格的高压套管为例，其参数为额定电压为UN=72.5kV，额定电流IN=1250A.最高使用电压Umax=126kV,若以常规的高电压，大电流变压器的方式通以额定电流IN，并施加最高使用电压Umax时，则电源容量为S=Umax×IN=126 kV×1250A=157500kVA.显然，这个试验电源容量需求巨大，这样进行试验是难以接受的。
而采用本发明进行试验时，则试验用的高压发生器参数为：额定电压150kV额定电流：0.5A.大电流发生器参数为:额定电压为10V.额定电流:3000A.实际使用中高电压发生器输出电压为U1=126kV.输出电流I1=0.15A.大电流发生器输出电压U2=6V，输出电流I2=1250A,试验中所需电源容量S=S1+S2=126×0.15+6×1.250=26.4kVA。采用常规方式做UN=72.5kV IN=1250A套管所需电源容量是本发明完成同样参数套管所需容量的5966倍.可见本发明的经济效益和社会效益是十分优良的。
对于常规的套管热稳定试验方法——即加热加电压不加电流条件下进行局部放电试验时，试验结果为：在126kV套管的局部放电量为3pC，套管上、中、下的温升值为26.8K、24.2K、21.4K。而当采用本发明进行同样的试验时，在126kV电压下，套管的局部放电量为9pC，套管上、中、下温升值为：35.4k、37.2k、33.0k，可见采用常规方法无论是局部放电试验还是套管热场分布，都较本发明试验方法宽松，如局部放电试验常规方法测出为3pC，是合格的，而采用本发明试验方法，则因导电杆的发热，恶化了绝缘特性，局放量达到9pC，已临近不合格了，而本发明的套管工况同实际运行是完全相同的，因此，可以得出目前常规的套管热稳定试验方法是偏弱的，运行结果也表明了这一点，而本发明技术正好克服了这一缺陷。
Claims (3)
1.高压套管高电压大电流复合热稳定试验装置，包括高电压发生器、大电流发生器、模拟变压器油箱及油箱内绝缘油加热装置，待试验高压套管安装在模拟变压器油箱上，绝缘油加热装置是利用外接电源将油箱内绝缘油加热到≥90℃的电加热装置；其特征在于：所述的高电压发生器的电流≤10A、输出电压按试验要求选取在1000 V ~2400kV范围内，其输出高压端子与二支高压套管位于油箱外部的导电杆并联、低压端子接地；所述的大电流发生器的输出电压≤2kV、输出电流按试验要求选取在200~10000A范围内，其输出端分别与形成串联回路的二支高压套管位于油箱内一端导电杆连接。
2.如权利要求1所述的高压套管高电压大电流复合热稳定试验装置，其特征在于：所述的大电流发生器安装在绝缘油箱中，其输入电源绕组套在大电流发生器铁芯柱上，电源绕组外部套装高压绝缘层，将大电流绕组与电源绕组间的油隙分割成若干个由小油隙和绝缘层构成的固——液组合绝缘层。
3.高压套管高电压大电流复合热稳定试验方法，其特征在于：将待试验高压套管安装在一个充满绝缘油的油箱上，并与油箱上的另一支套管相连接，以便同大电流发生器连接后构成一个闭合回路，利用电加热装置将绝缘油加热至≥90℃；再采用输出电流≤10A、输出电压按要求所需，在1000 V ~2400kV范围内的高电压发生器向所述的高压套管加载高电压，高压发生器高压端子输出与二支高压套管油箱外侧导电杆并联、低压端子接地；同时采用容量输出电压≤2kV、输出电流按试验要求选取，在200~10000A范围之内的大电流发生器向高压套管加载大电流，大电流发生器输出端分别与高压套管油箱内侧导电杆串联；直至高压套管以及高压套管内外绝缘介质的内、外热场、电场和电磁场都与高压套管实际运行条件一致，或达到试验规定要求，再进行相关的电性能参数测试、热稳定性试验。
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