CN104376765A - 模拟油浸倒立式电流互感器电容屏断裂故障的模型 - Google Patents

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吴波
汲胜昌
马奎
王博
张锐
高博
郝金鹏
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Xian Jiaotong University
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Xian Jiaotong University
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Abstract

本发明涉及一种模拟油浸倒立式电流互感器电容屏断裂故障的模型。包括油浸倒立式电流互感器本体,其特点是:在所述油浸倒立式电流互感器本体顶部安装有膨胀器(1),该膨胀器(1)可拆卸安装在油浸倒立式电流互感器本体的头部铝罩壳(2)顶部而该头部铝罩壳(2)底部则通过储油柜(4)与有机玻璃套管(5)连接,并且该储油柜(4)与有机玻璃套管(5)之间采用可拆卸连接;在所述油浸倒立式电流互感器本体的电容屏(6)中包含有至少一个缺陷主电容屏(3)。本发明提供了一种模拟油浸倒立式电流互感器电容屏断裂故障的模型,可用于在高压交流系统中研究该设备的此类故障的放电特性。

Description

模拟油浸倒立式电流互感器电容屏断裂故障的模型
技术领域
[0001] 本发明涉及一种模拟油浸倒立式电流互感器电容屏断裂故障的模型。
背景技术
[0002] 电流互感器是电力输配电过程中用于测量、计量和保护等功能的不可缺少的重要设备。随着电力系统和设备制造技术的快速发展,油浸倒立式电流互感器得到广泛应用。该类电流互感器特点是带有主绝缘的二次绕组处于环状上部,因此与正立式相比,一次导体较短,容易满足较高动热稳定电流的要求;当一次电流较小时,易实现高准确度,且可满足大的短路电流倍数的要求;瓷套径向尺寸较小,制造工艺性较好;不存在“U”形一次绕组绝缘处在油箱底部的环部绝缘容易受潮的薄弱环节,运行可靠性较高。同时由于此类电流互感器结构的特殊性也有其缺点,如二次绕组和铁心在互感器头部,使得互感器重心较高,抗震性能较差;另外由于头部与支撑杆之间联接机械强度较弱,在搬放、运输或安装过程中容易损坏;头部与支撑杆之间电场强度集中(绝缘三角区),该处易发生放电等问题;体积较小,内部绝缘的变压器油很少(约为正立式同电压等级的60% ),不能长期采油样化验。
[0003] 统计并分析油浸倒立式电流互感器的故障报告,绝缘缺陷引发的接近90%,据国网运维部《变压器类设备典型故障案例汇编》近年设备事故分析,电容屏断裂为该类电流互感器最为典型的故障缺陷。
[0004] 油浸倒立式电流互感器主绝缘分别由头部绝缘和引线管电容屏套管绝缘组成,头部绝缘是由绝缘油纸层层包裹而成,电容屏套管部分是由若干个电容屏依此嵌入分压。由于在绕制铝箔、包裹油纸过程中带入气泡,或者由于引线管、电容屏和绝缘纸的膨胀系数不同,在加热干燥过程中产生的热应力释放而造成此处开裂,另外烘干、抽真空和充油环节工艺不良有气泡和颗粒水份,在电网中长时间高电压带负荷运行发生局部放电和发热,导致局部热老化或电击穿,甚至发展成贯穿性放电通道,造成电容屏断裂故障。除此之外,由于二次绕组、铁心及油箱在电流互感器头部,“头重脚轻”的结构在制造、安装和运输过程中使二次导管和电容屏可能反复受力损伤,在互感器芯柱干燥和安装过程中,由于倒立干燥和吊装,吊车在升高和降落过程中反复急停和加速,电容屏受到轴向冲击力的作用,导致电容屏和绝缘层被拉开,产生断裂,或者长时间运行发生局部放电加剧故障,使得主屏断开或部分断裂。此故障引起的局部放电乃至电弧,产生热量一般都超过油的燃点,最终导致设备燃烧爆炸,这不仅会使输送电量受到损失,也会对变电站的邻近设备造成严重损坏,对电网运行的威胁很大。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种模拟油浸倒立式电流互感器电容屏断裂故障的模型,能够用于在高压交流系统中研究该设备的此类故障的放电特性。
[0006] 一种模拟油浸倒立式电流互感器电容屏断裂故障的模型,包括油浸倒立式电流互感器本体,其特别之处在于:在所述油浸倒立式电流互感器本体顶部安装有膨胀器,该膨胀器可拆卸安装在油浸倒立式电流互感器本体的头部铝罩壳顶部而该头部铝罩壳底部则通过储油柜与有机玻璃套管连接,并且该储油柜与有机玻璃套管之间采用可拆卸连接;在所述油浸倒立式电流互感器本体的电容屏中包含有至少一个缺陷主电容屏。
[0007] 其中缺陷主电容屏是指在主电容屏中间位置设有一个裂口。
[0008] 其中在电容屏中包含有三个缺陷主电容屏,在每个缺陷主电容屏上均切开宽1mm的裂口。
[0009] 其中在有机玻璃套管上开有观察窗。
[0010] 本发明提供了一种模拟油浸倒立式电流互感器电容屏断裂故障的模型,可用于在高压交流系统中研究该设备的此类故障的放电特性。通过实验室的采集和分析放电脉冲特性,包括脉冲频带、脉宽、上升沿和下降沿,可定性、定量分析相应的缺陷,为进一步在现场实践检测此类故障提供理论依据。采用本发明后,搭建了一个完整的加压实验平台,在此基础上设计一种模拟油浸倒立式电流互感器电容屏断裂故障的模型,通过实验观察放电发展过程、采集局放脉冲信号、分析其放电特性、确定其特性参数(N— Φ—Q谱图),最终在结合现场实际应用基础上,实现定性和定量快速分析判断油浸倒立式电流互感器电容屏故障缺陷。
附图说明
[0011] 附图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
[0012] 本发明提供了一种模拟油浸倒立式电流互感器电容屏断裂故障的模型,包括油浸倒立式电流互感器本体(可视为现有常规110千伏油浸倒立式电流互感器),在所述油浸倒立式电流互感器本体顶部安装有膨胀器I,该膨胀器I可拆卸(例如通过螺栓)安装在油浸倒立式电流互感器本体的头部铝罩壳2顶部而该头部铝罩壳2底部则通过储油柜4与(高强)有机玻璃套管5连接,并且该储油柜4与有机玻璃套管5之间采用可拆卸(例如通过螺栓)连接;在所述油浸倒立式电流互感器本体的电容屏6中包含有至少一个缺陷主电容屏3。
[0013] 其中缺陷主电容屏3是指在主电容屏6中间位置设有一个裂口,例如在电容屏6中包含有三个缺陷主电容屏3,在每个缺陷主电容屏3上均切开宽1mm的裂口。另外在有机玻璃套管5上开有观察窗。
[0014] 1、本模型旨在于设计电容屏6断裂故障,其标准建立在110千伏油浸倒立式电流互感器设备模型基础上;
[0015] 2、由于试验过程中,所设故障为深、宽均匀的不完全断裂缺陷,因此需要逐步缓慢加压,不断观察放电发展情况和局放检测仪器的脉冲信号以保证试验顺利完成;调研统计相关文献资料可得出电容屏6断裂故障常见为不完全断裂且有特定的放电脉冲频带,为了使研究更具有普遍性,要求本模型对110千伏互感器切开深3层主屏,方便进行不同电压时的局放特性研究。
[0016] 本发明采用下列具体技术方案:
[0017] a.用绝缘纸捆绑一次绕组三角区和网环部位时,加强该部位的绝缘,组装后加低压试验并与合格产品对比后,放油取出主绝缘,可在电容屏6中间位置切开宽10mm、深度3层主屏的裂口(常见的110千伏电压等级的该种电流互感器有主屏6个),制造出电容屏6断裂(未完全断开)故障;
[0018] b.为了便于拆卸,储油柜4设计成仿器身型或半仿器身型,上端用金属盖封堵,另外对膨胀器I加以改装,头部外壳采用螺栓机械连接方式,为保证密封隔潮且不发生渗漏油,加装密封垫圈;
[0019] c.由于本模型着重检测绝缘的典型缺陷,有别于长期在电力系统运行的功能性电流互感器,设置变比设计为200/5,二次绕组为两个:保护和测量绕组,准确级分别为,保护10P,测量 0.5。
[0020] 本发明设计模拟油浸倒立式电流互感器电容屏断裂故障的模型。其中一次侧(高压端)贯穿于铁心和二次绕组正中间(用环氧树脂浇注于头部铝罩壳2内),与二次引线管相连并接地。当加压时电容屏6逐级分压,在末屏处降至零电位,在主电容屏6中间位置设置缺陷切开宽10mm、深度3层主屏的裂口( 一般110千伏该类电流互感器有主屏6个),制造出电容屏6断裂(未完全断开)故障。由于此模型制作过程较实体互感器复杂,所以设置开口式头部外壳及可拆卸式膨胀器I方便更换主绝缘和重新加装缺陷,可反复充、放油,进行多次实验。
[0021] 升压过程须缓慢进行,通过绝缘子上的有机玻璃视窗和局部放电检测系统上观察放电过程,有初步微弱放电可降压,反复三次使得绝缘材料和油处于老练状态再开始加较闻电压实验。
[0022] 在实际试验过程中,应以不同电压区间为界记录放电特性(脉宽和频带),若观测到有较大放电脉冲或明显火花,迅速降压,如此进行多次实验,记录大量数值,通过软件统计和分析放电数据,比对其主要特性数据包括脉冲频带、脉宽、上升沿和下降沿,最终建立与此类故障相应的“指纹库”,可定性、定量分析缺陷,为进一步在现场实践检测此类故障提供理论依据。

Claims (4)

1.一种模拟油浸倒立式电流互感器电容屏断裂故障的模型,包括油浸倒立式电流互感器本体,其特征在于:在所述油浸倒立式电流互感器本体顶部安装有膨胀器(I),该膨胀器(I)可拆卸安装在油浸倒立式电流互感器本体的头部铝罩壳(2)顶部而该头部铝罩壳(2)底部则通过储油柜(4)与有机玻璃套管(5)连接,并且该储油柜(4)与有机玻璃套管(5)之间采用可拆卸连接;在所述油浸倒立式电流互感器本体的电容屏出)中包含有至少一个缺陷主电容屏(3)。
2.如权利要求1所述的模拟油浸倒立式电流互感器电容屏断裂故障的模型,其特征在于:其中缺陷主电容屏⑶是指在主电容屏(6)中间位置设有一个裂口。
3.如权利要求1所述的模拟油浸倒立式电流互感器电容屏断裂故障的模型,其特征在于:其中在电容屏(6)中包含有三个缺陷主电容屏(3),在每个缺陷主电容屏(3)上均切开有宽1mm的裂口。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的模拟油浸倒立式电流互感器电容屏断裂故障的模型,其特征在于:其中在有机玻璃套管(5)上开有观察窗。
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