CN105606962B - 套管绝缘气隙缺陷模拟装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种套管绝缘气隙缺陷模拟装置，该装置包括电容芯子和瓷套，电容芯子包括导电杆、电容屏和绝缘层，多层绝缘层和多层电容屏依次交替绕设在导电杆上构成电容芯子，多层电容屏包括设置在最外层的末屏，靠近末屏的绝缘层的内部设有孔，孔的内部设置有耐高温绝缘管，耐高温绝缘管的内部填充气体形成气隙；瓷套同轴设于电容芯子的外周，且套管绝缘气隙缺陷模拟装置的内部填充绝缘油。该套管绝缘气隙缺陷模拟装置孔的内部设置带有气隙的耐高温绝缘管模拟气隙缺陷，内部设有孔的绝缘层靠近末屏设置以将气隙缺陷局部放电信号较好的传播出来，使其较好的模拟气隙缺陷放电的真实情况，可用于绝缘层间气隙缺陷的局部放电特性的检测和诊断识别研究。

Description

套管绝缘气隙缺陷模拟装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及套管技术领域，特别是涉及一种套管绝缘气隙缺陷模拟装置及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展，变电站数量越来越多，高压套管作为主变压器的必要组成部分，需求数量巨大。高压套管的绝缘性能是其重要的性能特征，而制作技术粗糙、生产工艺不良、以及绝缘老化劣化等因素均会造成绝缘缺陷从而影响绝缘性能。套管绝缘缺陷恶化会造成短路、爆炸等现象引起主变压器跳闸而引起主变压器保护动作，因此对高压套管的绝缘状态进行评价、分析和诊断非常必要。大多数绝缘主变压器均采用油纸电容式套管，而其油纸绝缘层间气隙缺陷是一种最为常见的缺陷。

目前，主变高压套管的运维方法主要是定期开展预防性试验，对停电的主变压器套管进行介损、电容量及绝缘电阻等测试。这些停电预试项目只能反映套管的整体绝缘情况，对电缆局部绝缘缺陷不能很好的反映出来，如套管内部的局部放电缺陷，这些局部放电缺陷同样会使局部绝缘逐渐劣化最终引起绝缘破坏而致使短路。对于套管带电时内部局部放电缺陷的检测和诊断识别研究以及对于内部放电特点和不同类型缺陷的放电特征的研究不足，使得如何在现场带电测试套管局部放电，并根据放电信号分析放电类型成为诊断套管局部放电缺陷的难题。

发明内容

基于此，有必要提供一种可实现带电研究局部放电的套管绝缘气隙缺陷模拟装置及其制备方法。

一种套管绝缘气隙缺陷模拟装置，包括电容芯子和瓷套，所述电容芯子包括导电杆、电容屏和绝缘层，多层所述绝缘层和多层所述电容屏依次交替绕设在所述导电杆上构成所述电容芯子，多层所述电容屏包括设置在最外层的末屏，靠近所述末屏的所述绝缘层的内部设有孔，所述孔的内部设置有耐高温绝缘管，所述耐高温绝缘管的内部填充气体形成气隙；所述瓷套同轴设于所述电容芯子的外周，且所述套管绝缘气隙缺陷模拟装置的内部填充绝缘油。

上述套管绝缘气隙缺陷模拟装置，孔的内部设置带有气隙的耐高温绝缘管模拟气隙缺陷，内部设有孔的绝缘层靠近末屏设置以将气隙缺陷局部放电信号较好的传播出来，套管绝缘气隙缺陷模拟装置的内部填充绝缘油从而将该孔也填充绝缘油，使其能较好的模拟气隙缺陷放电的真实情况。上述套管绝缘气隙缺陷模拟装置，可用于套管带电时套管绝缘层间气隙缺陷的局部放电特性的检测和诊断识别研究，从而为寻求套管绝缘气隙缺陷的最佳特征量表征方式提供依据，即实现现场带电测试套管局部放电，并根据得到的局部放电信号分析放电类型。

在其中一个实施例中，内部设有所述孔的所述绝缘层包括第一绝缘层以及第二绝缘层，所述第一绝缘层沿径向开设所述孔，所述孔为凹孔，所述第一绝缘层以及所述第二绝缘层依次卷制构成所述内部设有孔的所述绝缘层。

在其中一个实施例中，所述孔为3毫米深、40毫米长、15毫米宽的长方体凹孔。

在其中一个实施例中，所述耐高温绝缘管为30毫米长、直径为2毫米的氟塑管，所述耐高温绝缘管的两端密封，所述耐高温绝缘管的数量为多根，多根所述耐高温绝缘管间隔平行排布。

在其中一个实施例中，内部设有所述孔的所述绝缘层为与所述末屏直接相邻的绝缘层或与所述末屏不直接相邻但靠近的绝缘层。

在其中一个实施例中，所述电容屏为铝箔纸，每层所述绝缘层由多层绝缘纸卷制而成。

在其中一个实施例中，所述电容屏的层数为31层，所述内部设有孔的绝缘层为第29层电容屏与第30层电容屏之间的绝缘层，所述内部设有孔的绝缘层包括12层绝缘纸，所述孔设于第4至第8层绝缘纸。

在其中一个实施例中，所述末屏上设有末屏引线，所述末屏引线为接地引出端，所述孔与所述末屏引线之间沿所述导电杆轴向距离为450毫米。

一种套管绝缘气隙缺陷模拟装置的制备方法，包括以下步骤：

将多层绝缘层和多层电容屏依次交替绕设在导电杆上构成电容芯子，所述多层电容屏包括设置在最外层的末屏，并在靠近所述末屏的所述绝缘层的内部设有孔，在所述孔的内部设置有耐高温绝缘管，将所述耐高温绝缘管的内部填充气体形成气隙；

将瓷套同轴设于所述电容芯子的外周；及

将套管绝缘气隙缺陷模拟装置的内部填充绝缘油，即可。

在其中一个实施例中，所述将多层绝缘层和多层电容屏依次交替绕设在导电杆上构成电容芯子，所述多层电容屏包括设置在最外层的末屏，并在靠近所述末屏的所述绝缘层的内部设有孔，在所述孔的内部设置有耐高温绝缘管，将所述耐高温绝缘管的内部填充气体形成气隙的步骤，具体为：

将所述绝缘层和所述电容屏依次交替绕设在所述导电杆上构成所述电容芯子，内部设有所述孔的所述绝缘层绕制时，将第一绝缘层绕制在所述电容屏上，在所述第一绝缘层上沿径向开设所述孔，所述孔为凹孔，在所述孔的内部设置有所述耐高温绝缘管，接着将第二绝缘层绕制在所述第一绝缘层上，所述第一绝缘层以及所述第二绝缘层依次卷制构成所述内部设有孔的绝缘层。

附图说明

图1为一实施方式的套管绝缘气隙缺陷模拟装置的结构示意图；

图2为图1所示套管绝缘气隙缺陷模拟装置的孔和耐高温绝缘管的结构示意图；

图3为一实施方式的套管绝缘气隙缺陷模拟装置的制备方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

参照图1和图2，一实施方式的套管绝缘气隙缺陷模拟装置100，包括电容芯子110和瓷套(图未示)，电容芯子110包括导电杆111、电容屏112和绝缘层113，多层绝缘层113和多层电容屏112依次交替绕设在导电杆111上构成电容芯子110，多层电容屏112包括设置在最外层的末屏1120，靠近末屏1120的绝缘层113的内部设有孔1130，孔1130的内部设置有耐高温绝缘管114，耐高温绝缘管114的内部填充气体形成气隙；瓷套同轴设于电容芯子110的外周，且套管绝缘气隙缺陷模拟装置100的内部填充绝缘油(图未示)。

上述套管绝缘气隙缺陷模拟装置100，孔1130的内部设置带有气隙的耐高温绝缘管114模拟气隙缺陷，内部设有孔1130的绝缘层113靠近末屏1120设置以将气隙缺陷局部放电信号较好的传播出来，套管绝缘气隙缺陷模拟装置的内部填充绝缘油从而将该孔1130也填充绝缘油，使其能较好的模拟气隙缺陷放电的真实情况。上述套管绝缘气隙缺陷模拟装置100，可用于套管带电时套管绝缘层113间气隙缺陷的局部放电特性的检测和诊断识别研究，从而为寻求套管绝缘气隙缺陷的最佳特征量表征方式提供依据，即实现现场带电测试套管局部放电，并根据得到的局部放电信号分析放电类型。

参照图1，具体的，末屏1120上设有末屏引线1121，末屏引线1121为接地引出端。在变压器运行过程中，末屏1120通过末屏引线1121接地。

具体的，绝缘层113的孔1130与末屏引线1121之间沿导电杆111轴向距离L为450毫米。如此以将气隙缺陷的局部放电信号较好的传播出来，绝缘层113的孔1130又不能太靠近末屏1120以免影响末屏1120的电场分布。

实际上，电容芯子110为多个同心串联的电容器。可以理解，电容屏112为金属极板，绝缘层113为电容器的电介质层。具体的，在本实施例中，电容屏112为铝箔纸，每层绝缘层113由多层绝缘纸(图未示)卷制而成。电容屏112的层数以及每层绝缘层113的绝缘纸的层数是根据场强分布最优计算，确保每层电容分压均匀。

可以理解，电容屏112也可为铜箔纸等其他材料。

具体的，在本实施例中，电容屏112的层数为31层。

可以理解，内部设有孔1130的绝缘层113可为与末屏1120直接相邻的绝缘层113，也可为与末屏1120不直接相邻但靠近的绝缘层113。

具体的，在本实施例中，内部设有孔1130的绝缘层113为第29层电容屏112与第30层电容屏112之间的绝缘层113。

内部设有孔1130的绝缘层113包括第一绝缘层(图未示)以及第二绝缘层(图未示)，第一绝缘层沿径向开设孔1130，该孔1130为凹孔，该孔1130的内部设置有耐高温绝缘管114，耐高温绝缘管114的内部填充气体形成气隙，第一绝缘层以及第二绝缘层依次卷制构成内部设有孔1130的绝缘层113。如此凹孔不与两侧的电容屏112直接接触，又确保其在两层电容屏112之间。为了制备方便，在第一绝缘层沿径向开设凹孔，再与第二绝缘层依次卷制，从而在绝缘层113的内部设有孔1130。

参照图2，具体的，在本实施例中，第一绝缘层沿径向开设的孔1130为3毫米深、40毫米长、15毫米宽的长方体凹孔。孔1130的尺寸要合理，尺寸太大会使套管很快击穿，尺寸太小会使气隙缺陷的局放量太小无法检测。长方体凹孔也是为了开设孔1130方便。

可以理解，第一绝缘层沿径向开设的孔1130也为正方体、半球形等其他形状的凹孔。

具体的，在本实施例中，内部设有孔1130的绝缘层113包括12层绝缘纸，即第29层(按照卷制的顺序，即从导电杆111往外的方向)与第30层电容屏112之间为12层绝缘纸，这是基于每层绝缘纸的厚度和运行条件下每层电容屏112之间的分压计算得到的。

具体的，在本实施例中，为了防止孔1130贯穿和损坏电容屏112，孔1130沿径向开设于第4至第8层绝缘纸。

具体的，在本实施例中，耐高温绝缘管114的内部填充的气体为空气。

具体的，耐高温绝缘管114为氟塑管，耐高温绝缘管114的两端开口，耐高温绝缘管114的内部填充气体，且耐高温绝缘管114的两端密封。具体的，耐高温绝缘管114的两端采用填充剂固封的方式密封。耐高温绝缘管114的数量为多根，且多根耐高温绝缘管114间隔平行排布。

具体的，在本实施例中，在孔1130里放置2根30毫米长、30毫米长、直径为2毫米的耐高温绝缘管114。耐高温绝缘管114的大小决定了气隙的大小，耐高绝缘管114太粗太细都会严重影响气隙缺陷的局放性能，选取2根30毫米长、30毫米长、直径为2毫米的耐高温绝缘管114是使局放量不至于太大而导致套管击穿，同时也使局放量不至于太小引起无法检测。

具体的，在本实施例中，导电杆111为铝导电杆。

参照图3，一实施方式的套管绝缘气隙缺陷模拟装置的制备方法，包括以下步骤：

步骤S110：将多层绝缘层和多层电容屏依次交替绕设在导电杆上构成电容芯子，多层电容屏包括设置在最外层的末屏，并在靠近末屏的绝缘层的内部设有孔，在孔的内部设置有耐高温绝缘管，将耐高温绝缘管的内部填充气体形成气隙。

步骤S110具体为：多层绝缘层和多层电容屏依次交替绕设在导电杆上构成电容芯子，内部设有孔的绝缘层绕制时，将第一绝缘层绕制在电容屏上，在第一绝缘层上沿径向开设孔，该孔为凹孔，在该孔的内部设置有耐高温绝缘管，将耐高温绝缘管的内部填充气体形成气隙，接着将第二绝缘层绕制在第一绝缘层上，第一绝缘层以及第二绝缘层依次卷制构成内部设有孔的绝缘层。

具体的，在本实施例中，耐高温绝缘管为氟塑管，耐高温绝缘管的两端开口，将耐高温绝缘管的内部填充气体，并将耐高温绝缘管的两端密封。具体的，耐高温绝缘管的两端采用填充剂固封的方式密封。

可以理解，内部设有孔的绝缘层可为与末屏直接相邻的绝缘层，也可为与末屏不直接相邻但靠近的绝缘层。可以理解，对应的，在内部设有孔的绝缘层卷制后，步骤S110还包括两种情况：直接将电容屏绕设在内部设有孔的绝缘层上构成电容芯子；或将多层绝缘层和多层电容屏依次交替绕设在内部设有孔的绝缘层上构成电容芯子。

具体的，电容屏为铝箔纸，每层绝缘层由多层绝缘纸依次卷制而成。

步骤S120：将瓷套同轴设于电容芯子的外周。

步骤S130：将套管绝缘气隙缺陷模拟装置的内部填充绝缘油，即可。具体的，将套管绝缘气隙缺陷模拟装置的内部填充绝缘油之前，将套管绝缘气隙缺陷模拟装置的内部抽真空。

上述套管绝缘气隙缺陷模拟装置的制备方法，孔的内部设置带有气隙的耐高温绝缘管模拟气隙缺陷，内部设有孔的绝缘层靠近末屏设置以将气隙缺陷局部放电信号较好的传播出来，套管绝缘气隙缺陷模拟装置的内部填充绝缘油从而将该孔也填充绝缘油；上述套管绝缘气隙缺陷模拟装置的制备方法，针对高压套管油纸电容结构，结合实际生产工艺和运行缺陷情况，在套管生产过程中制备层间气隙缺陷，制得的套管绝缘气隙缺陷模拟装置能较好的模拟气隙缺陷放电的真实情况，可用于套管带电时套管绝缘层间气隙缺陷的局部放电特性的检测和诊断识别研究，从而为寻求套管绝缘气隙缺陷的最佳特征量表征方式提供依据，即实现现场带电测试套管局部放电，并根据得到的局部放电信号分析放电类型。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种套管绝缘气隙缺陷模拟装置，其特征在于，包括电容芯子和瓷套，所述电容芯子包括导电杆、电容屏和绝缘层，多层所述绝缘层和多层所述电容屏依次交替绕设在所述导电杆上构成所述电容芯子，多层所述电容屏包括设置在最外层的末屏，靠近所述末屏内侧的所述绝缘层的内部设有孔，所述孔的内部设置有耐高温绝缘管，所述耐高温绝缘管的内部填充气体形成气隙；所述瓷套同轴设于所述电容芯子的外周，且所述套管绝缘气隙缺陷模拟装置的内部填充绝缘油。

2.根据权利要求1所述的套管绝缘气隙缺陷模拟装置，其特征在于，内部设有所述孔的所述绝缘层包括第一绝缘层以及第二绝缘层，所述第一绝缘层沿径向开设所述孔，所述孔为凹孔，所述第一绝缘层以及所述第二绝缘层依次卷制构成所述内部设有孔的所述绝缘层。

3.根据权利要求2所述的套管绝缘气隙缺陷模拟装置，其特征在于，所述孔为3毫米深、40毫米长、15毫米宽的长方体凹孔。

4.根据权利要求3所述的套管绝缘气隙缺陷模拟装置，其特征在于，所述耐高温绝缘管为30毫米长、直径为2毫米的氟塑管，所述耐高温绝缘管的两端密封，所述耐高温绝缘管的数量为多根，多根所述耐高温绝缘管间隔平行排布。

5.根据权利要求1所述的套管绝缘气隙缺陷模拟装置，其特征在于，内部设有所述孔的所述绝缘层为与所述末屏直接相邻的绝缘层或与所述末屏不直接相邻但靠近的绝缘层。

6.根据权利要求1所述的套管绝缘气隙缺陷模拟装置，其特征在于，所述电容屏为铝箔纸，每层所述绝缘层由多层绝缘纸卷制而成。

7.根据权利要求6所述的套管绝缘气隙缺陷模拟装置，其特征在于，所述电容屏的层数为31层，所述内部设有孔的绝缘层为第29层电容屏与第30层电容屏之间的绝缘层，所述内部设有孔的绝缘层包括12层绝缘纸，所述孔设于第4至第8层绝缘纸。

8.根据权利要求1所述的套管绝缘气隙缺陷模拟装置，其特征在于，所述末屏上设有末屏引线，所述末屏引线为接地引出端，所述孔与所述末屏引线之间沿所述导电杆轴向距离为450毫米。

9.一种套管绝缘气隙缺陷模拟装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将多层绝缘层和多层电容屏依次交替绕设在导电杆上构成电容芯子，所述多层电容屏包括设置在最外层的末屏，并在靠近所述末屏内侧的所述绝缘层的内部设有孔，在所述孔的内部设置有耐高温绝缘管，将所述耐高温绝缘管的内部填充气体形成气隙；

将瓷套同轴设于所述电容芯子的外周；及

将套管绝缘气隙缺陷模拟装置的内部填充绝缘油，即可。

10.根据权利要求9所述的套管绝缘气隙缺陷模拟装置的制备方法，其特征在于，所述将多层绝缘层和多层电容屏依次交替绕设在导电杆上构成电容芯子，所述多层电容屏包括设置在最外层的末屏，并在靠近所述末屏内侧的所述绝缘层的内部设有孔，在所述孔的内部设置有耐高温绝缘管，将所述耐高温绝缘管的内部填充气体形成气隙的步骤，具体为：

将多层绝缘层和多层电容屏依次交替绕设在导电杆上构成电容芯子，所述多层电容屏包括设置在最外层的末屏，内部设有所述孔的所述绝缘层绕制时，将第一绝缘层绕制在所述电容屏上，在所述第一绝缘层上沿径向开设所述孔，所述孔为凹孔，在所述孔的内部设置有所述耐高温绝缘管，接着将第二绝缘层绕制在所述第一绝缘层上，所述第一绝缘层以及所述第二绝缘层依次卷制构成所述内部设有孔的绝缘层。