CN105759183A - 一种无局部放电的干式空心电抗器匝间绝缘试验模型 - Google Patents

Abstract

一种无局部放电的干式空心电抗器匝间绝缘试验模型，涉及一种干式空心电抗器匝间绝缘试验模型。本发明解决的技术问题是如何实现有效模拟改进工艺后干式空心电抗器的匝间绝缘结构，以进行验证干式空心电抗器绕组线圈制作工艺改进措施有效性的各种试验。第一包膜铝线和第二包膜铝线两者的直线部分平行设置，包膜铝线的第一折线部分和第二折线部分均构成“V”字形结构，包膜铝线的直线部分于槽型结构体的长方形槽的中心处，包膜铝线的折线部分置于通孔内；通孔及长方形槽内注入环氧树脂固化成型。本发明可以有效模拟改进工艺后干式空心电抗器的匝间绝缘结构，以进行验证干式空心电抗器绕组线圈制作工艺改进措施有效性的各种试验。

Description

一种无局部放电的干式空心电抗器匝间绝缘试验模型

技术领域

本发明涉及一种干式空心电抗器匝间绝缘试验模型，具体涉及一种无局部放电的干式空心电抗器匝间绝缘试验模型。

背景技术

电压质量是电能质量的重要指标之一，关系到电网的安全、稳定、经济运行。无功补偿装置合理配置是优化电压、降低电网损耗的重要手段。为了提高功率因数，减少电能损耗，增强供电能力，大量的干式空心电抗器被应用到电网中。然而，在运行中也存在着不少问题。根据统计表明，60％以上的故障都是因绕组绝缘击穿导致匝间短路，从而导致电抗器本体着火，这给电力系统带来极大的安全隐患和经济损失。对电抗器绕组绝缘进行故障分析可以得到，匝间绝缘缺陷是造成电抗器匝间绝缘击穿的主要原因。通过了解电抗器生产工艺，发现厂家在材料选用、制造工艺等环节存在不足，使部分产品在出厂时就存在匝间绝缘缺陷。目前，生产厂家对干式空心电抗器基本采用湿法绕制方式，对缠绕聚酯薄膜的铝线经过未凝固的环氧树脂浸润后一起绕制，绕制完成后放入恒温箱中进行固化。在实际绕制过程中，环氧胶在绕制的过程中会渗入包绕绕组的非织布及绕组间的缝隙中。由于工艺制造原因，在固化成型后，环氧树脂内部存在比较明显的气隙。外施电压的作用下，气隙中的电场强度会远大于平均场强，但其击穿场强远远低于环氧树脂，这将会导致气隙首先击穿从而发生局部放电。局部放电产生的高能粒子及热量会逐渐腐蚀环氧树脂使材料形成放电通道，随着时间推移，通道长度逐渐增长。在温度、过电压及其它因素的作用下，缺陷区域逐渐扩大，最终导致匝间绝缘击穿、烧毁。因此，提出对现有干式空心电抗器生产制造工艺的合理有效改进措施，以达到提高干式空心电抗器的产品质量，降低运行过程中其匝间绝缘的故障率。改进措施之一即是对干式空心电抗器采用真空压力浸渍，以最大限度的消除气隙，但是需要验证改进措施的效果，因此设计一种无局部放电的匝间绝缘结构模型是十分必要的。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，根据本发明的一个方面，本发明旨在提出一种无局部放电的干式空心电抗器匝间绝缘试验模型，可以有效模拟改进工艺后干式空心电抗器的匝间绝缘结构，以进行验证干式空心电抗器绕组线圈制作工艺改进措施有效性的各种试验。

本发明提出的一种无局部放电的干式空心电抗器匝间绝缘试验模型，包括第一包膜铝线、第二包膜铝线、槽型结构体、第一均压电极和第二均压电极；

所述第一包膜铝线与第二包膜铝线结构一致，均包括直线部分、第一折线部分和第二折线部分；第一包膜铝线和第二包膜铝线两者的直线部分平行设置，第一包膜铝线和第二包膜铝线两者的第一折线部分构成“V”字形结构，第一包膜铝线和第二包膜铝线两者的第二折线部分也构成“V”字形结构；第一包膜铝线和第二包膜铝线两者的第一折线部分及第二折线部分的端部均剥去包膜；第一包膜铝线的第一折线部分及第二折线部分的铝线裸露部分分别作为高压电极出线端和第一均压电极连接端；第二包膜铝线的第一折线部分及第二折线部分的铝线裸露部分分别作为第二均压电极连接端和接地电极出线端；第一均压电极安装在第一均压电极连接端上，第二均压电极安装在第二均压电极连接端上；

所述槽型结构体采用长方形环氧板制成，在长方形环氧板的中间位置制得长方形槽，长方形槽的左右端面上向长方形环氧板的左右端面个加工有两个通孔，两个通孔间构成“V”字形结构，长方形环氧板的左右端面上加工有锯齿状结构；

所述第一包膜铝线和第二包膜铝线两者的直线部分置于长方形槽的中心处，第一包膜铝线和第二包膜铝线两者的第二折线部分置于左侧的通孔内，第一包膜铝线和第二包膜铝线两者的第二折线部分置于右侧的通孔内；第一折线部分及第二折线部分的铝线裸露部分均探出通孔；第一折线部分及第二折线部分与通孔间通过橡胶块固定；通孔及长方形槽内注入环氧树脂固化成型。

进一步地：为尽可能的接近真实干式空心电抗器匝间绝缘结构，采用与实际的电抗器相同的膜包铝线。所述第一包膜铝线与第二包膜铝线均由直径为4.25mm的铝线，外部叠绕三层聚脂薄膜和一层非织布构成，包有绝缘层的铝线的直径为4.7mm，长度为300mm，第一折线部分构成的“V”字形结构及第二折线部分构成的“V”字形结构夹角为90°，直线部分的长度为180mm，铝线裸露部分的长度为20mm。以便于接线。

进一步地：所述第一均压电极和第二均压电极均采用两个直径为30mm，高度为30mm的铝柱加工成两个半径为30mm的球型均压电极，在均压电极的一端加工一个直径为5mm、深度为20mm的圆孔，在该圆孔垂直方向加工一个直径为6mm、深度为15mm的圆孔，且攻有M6的内螺纹，用于固定铝线的出线端。

进一步地：所述槽型结构体采用一块长为240mm，宽为50mm，厚为20mm的长方形环氧板，在环氧板的中间位置，铣一个长为180mm，宽为20mm，深为15mm的长方形槽，长方形槽的上下两边到环氧板上下两边的距离均为15mm，左右两边到环氧板左右两边的距离为30mm。

进一步地：所述长方形槽的左右端面上向长方形环氧板的左右端面个加工有两个通孔，其长为35mm，宽为5mm，深为15mm。通孔与长方形槽相连通，保证加工好的包膜铝线能放入槽内。

进一步地：在长方形环氧板的左右两边，每隔5mm的距离，铣去一个长为5mm，宽为5mm，厚为5mm的环氧块，形成锯齿状结构。如此设置，增加高、低压电极间的沿面放电距离，杜绝沿面放电导致的干扰性局部放电发生。

进一步地：所述橡胶块的长为15mm，宽为5mm，厚为5mm，中间挖出半径为2mm圆孔，圆孔中心位于橡胶块中心。如此设置，套在剪好的铝线的端部，由于橡胶块与铝线间为过盈配合，且橡胶块具有弹性，可以紧固住铝线，并可以将铝线固定在槽内，保证两根铝线的平行部分到长方形槽上下及前后侧面等四个面的距离均为5mm，还可以防止环氧树脂从端口处流出。

本发明所达到的效果为：

一种无局部放电的干式空心电抗器匝间绝缘试验模型，可以有效模拟改进工艺后干式空心电抗器的匝间绝缘结构，以进行验证干式空心电抗器绕组线圈制作工艺改进措施有效性的各种试验。

附图说明

附图1(a)是用于盛放试样和环氧胶的槽型结构俯视图，1(b)是用于盛放试样和环氧胶的槽型结构左视剖面图，图中13为一个长为180mm，宽为20mm，深为15mm的长方形槽；14为长为35mm，宽为5mm，深为15mm的通孔；16为锯齿状结构，齿间距为5mm；A，B，C，D分别为长方形环氧板的四个顶点；

附图2是球型均压电极的结构示意图；

附图3是干式空心电抗器绕组铝线试样的示意图，图中9为去掉绝缘层后的铝线，作为高压电极出线端；10、11为去掉绝缘层后的铝线，连接均压电极；12为去掉绝缘层后的铝线，作为接地电极出线端；

附图4是用于固定铝线试样的橡胶块示意图；

附图5是一种无局部放电的匝间绝缘结构模型示意图。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

本实施方式的一种无局部放电的干式空心电抗器匝间绝缘试验模型，参见图5可知，其包括第一包膜铝线1、第二包膜铝线2、槽型结构体3、第一均压电极4和第二均压电极5；

所述第一包膜铝线1与第二包膜铝线2结构一致，均包括直线部分6、第一折线部分7和第二折线部分8；第一包膜铝线1和第二包膜铝线2两者的直线部分6平行设置，第一包膜铝线1和第二包膜铝线2两者的第一折线部分7构成“V”字形结构，第一包膜铝线1和第二包膜铝线2两者的第二折线部分8也构成“V”字形结构；第一包膜铝线1和第二包膜铝线2两者的第一折线部分7及第二折线部分8的端部均剥去包膜；第一包膜铝线1的第一折线部分7及第二折线部分8的铝线裸露部分分别作为高压电极出线端9和第一均压电极连接端11；第二包膜铝线2的第一折线部分7及第二折线部分8的铝线裸露部分分别作为第二均压电极连接端10和接地电极出线端12；第一均压电极4安装在第一均压电极连接端11上，第二均压电极5安装在第二均压电极连接端10上；

所述槽型结构体3采用长方形环氧板制成，在长方形环氧板的中间位置制得长方形槽13，长方形槽13的左右端面上向长方形环氧板的左右端面个加工有两个通孔14，两个通孔间构成“V”字形结构，长方形环氧板的左右端面上加工有锯齿状结构；

所述第一包膜铝线1和第二包膜铝线2两者的直线部分6置于长方形槽13的中心处，第一包膜铝线1和第二包膜铝线2两者的第二折线部分7置于左侧的通孔14内，第一包膜铝线1和第二包膜铝线2两者的第二折线部分8置于右侧的通孔14内；第一折线部分7及第二折线部分8的铝线裸露部分均探出通孔；第一折线部分7及第二折线部分8与通孔间通过橡胶块17固定；通孔14及长方形槽13内注入环氧树脂15固化成型。

加工一块长为170mm，宽为50mm，厚为20mm的长方形环氧板，将其平放在试验台上，四个顶点命名为A，B，C，D，如附图1所示。在环氧板的中间位置，铣一个长为180mm，宽为20mm，深为15mm的长方形槽13，使其的上下两边到环氧板上下两边的距离均为15mm，左右两边到环氧板左右两边的距离为30mm，如附图1(a)所示。以A为起点，沿斜向下45°方向，铣一个长为35mm，宽为5mm，深为15mm的槽，以B为起点，沿斜向上45°方向，铣一个长为35mm，宽为5mm，深为15mm的通孔，以C为起点，沿斜向上45°方向，铣一个长为35mm，宽为5mm，深为15mm的通孔，以D为起点，沿斜向下45°方向，铣一个长为35mm，宽为5mm，深为15mm的通孔，如附图1所示。在AB，CD边每隔5mm的距离，铣掉一个长为5mm，宽为5mm，厚为20mm的环氧块，形成锯齿状结构，防止高压引线与低压引线之间出现沿面爬电现象，如附图1所示。

采用两个直径30mm，高度30mm的铝柱加工成两个半径为30mm的球型均压电极，在均压电极的一端加工一个直径为5mm，深度为20mm的圆孔，在其垂直方向加工一个直径为6mm，深度为15mm的圆孔，攻有M6的内螺纹，用于固定铝线的出线端，如附图2所示。

采用与实际的电抗器相同的膜包铝线，铝线直径4.25mm，外部叠绕3层聚脂薄膜和一层非织布，包有绝缘层的铝线直径为4.7mm，将铝线剪裁成两根长度均为300mm的试样，两端成“V”型结构(两根铝线间的夹角为90°)，中间部分两根导线平行(平行部分长度为180mm)，去掉导线端部的绝缘层使铝线裸露(长度为20mm)。如附图3所示。

加工4个长为15mm，宽为5mm，厚为5mm的橡胶块，中间挖去半径为2mm的通孔，孔的中心位于橡胶块中心，如附图4所示。套在剪好的铝线的端部，由于橡胶块有弹性，可以紧固住铝线。将铝线放入槽内，把橡胶块慢慢移至槽末端，塞紧固定，使两根铝线的平行部分到槽16的上、下、左、右等四个面的距离均为5.3mm，如附图5所示。这样可以保证在加入环氧树脂胶固化成型后，两根铝线平行部分周围的环氧胶厚度一致，均为5.3mm。这可以保证制作成型的模型试样高、低压电极间及周围的有效电场区域内环氧树脂均一、稳定，即保证在高低压电极间的绝缘材料为聚脂薄膜和固化后环氧树脂组成的复合绝缘，且极间电场不受盛放环氧树脂胶的环氧板的影响。

用注射器向槽内加入配置好的环氧树脂胶，使其填满整个槽。然后放置在真空干燥箱中，加热的同时进行抽真空(即真空压力浸渍)。使环氧树脂充分的到非织布中，并充满线匝周围，最大限度的抽出残留在绝缘中的气泡。调节真空干燥罐控制系统，使其满足温度到80℃、真空度达到100Pa以下持续4个小时后固化成型，得到无局部放电的匝间绝缘模型试样。分别将两根铝线的出线端深入球型均压电极直径5mm、深度20mm的圆孔中，在均压电极M6的内螺纹内拧入无端头螺丝固定出线端，如附图5所示。无局部放电的试验模型制作完成，即可开始进行局部放电测量及各种老化、参数测试试验。

虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。

Claims (7)

1.一种无局部放电的干式空心电抗器匝间绝缘试验模型，其特征在于：包括第一包膜铝线(1)、第二包膜铝线(2)、槽型结构体(3)、第一均压电极(4)和第二均压电极(5)；

所述第一包膜铝线(1)与第二包膜铝线(2)结构一致，均包括直线部分(6)、第一折线部分(7)和第二折线部分(8)；第一包膜铝线(1)和第二包膜铝线(2)两者的直线部分(6)平行设置，第一包膜铝线(1)和第二包膜铝线(2)两者的第一折线部分(7)构成“V”字形结构，第一包膜铝线(1)和第二包膜铝线(2)两者的第二折线部分(8)也构成“V”字形结构；第一包膜铝线(1)和第二包膜铝线(2)两者的第一折线部分(7)及第二折线部分(8)的端部均剥去包膜；第一包膜铝线(1)的第一折线部分(7)及第二折线部分(8)的铝线裸露部分分别作为高压电极出线端(9)和第一均压电极连接端(11)；第二包膜铝线(2)的第一折线部分(7)及第二折线部分(8)的铝线裸露部分分别作为第二均压电极连接端(10)和接地电极出线端(12)；第一均压电极(4)安装在第一均压电极连接端(11)上，第二均压电极(5)安装在第二均压电极连接端(10)上；

所述槽型结构体(3)采用长方形环氧板制成，在长方形环氧板的中间位置制得长方形槽(13)，长方形槽(13)的左右端面上向长方形环氧板的左右端面个加工有两个通孔(14)，两个通孔间构成“V”字形结构，长方形环氧板的左右端面上加工有锯齿状结构(16)；

所述第一包膜铝线(1)和第二包膜铝线(2)两者的直线部分(6)置于长方形槽(13)的中心处，第一包膜铝线(1)和第二包膜铝线(2)两者的第二折线部分7置于左侧的通孔(14)内，第一包膜铝线(1)和第二包膜铝线(2)两者的第二折线部分(8)置于右侧的通孔(14)内；第一折线部分(7)及第二折线部分(8)的铝线裸露部分均探出通孔；第一折线部分(7)及第二折线部分(8)与通孔间通过橡胶块(17)固定；通孔(14)及长方形槽(13)内注入环氧树脂(15)固化成型。

2.根据权利要求1所述的一种无局部放电的干式空心电抗器匝间绝缘试验模型，其特征在于：所述第一包膜铝线(1)与第二包膜铝线(2)均由直径为4.25mm的铝线，外部叠绕三层聚脂薄膜和一层非织布构成，包有绝缘层的铝线的直径为4.7mm，长度为300mm，第一折线部分(7)构成的“V”字形结构及第二折线部分(8)构成的“V”字形结构夹角为90°，直线部分(6)的长度为180mm，铝线裸露部分的长度为20mm。

3.根据权利要求2所述的一种无局部放电的干式空心电抗器匝间绝缘试验模型，其特征在于：所述第一均压电极(4)和第二均压电极(5)均采用两个直径为30mm，高度为30mm的铝柱加工成两个半径为30mm的球型均压电极，在均压电极的一端加工一个直径为5mm、深度为20mm的圆孔，在该圆孔垂直方向加工一个直径为6mm、深度为15mm的圆孔，且攻有M6的内螺纹，用于固定铝线的出线端。

4.根据权利要求3所述的一种无局部放电的干式空心电抗器匝间绝缘试验模型，其特征在于：所述槽型结构体(3)采用一块长为240mm，宽为50mm，厚为20mm的长方形环氧板，在环氧板的中间位置，铣一个长为180mm，宽为20mm，深为15mm的长方形槽，长方形槽的上下两边到环氧板上下两边的距离均为15mm，左右两边到环氧板左右两边的距离为30mm。

5.根据权利要求4所述的一种无局部放电的干式空心电抗器匝间绝缘试验模型，其特征在于：所述长方形槽(13)的左右端面上向长方形环氧板的左右端面个加工有两个通孔(14)，其长为35mm，宽为5mm，深为15mm。

6.根据权利要求5所述的一种无局部放电的干式空心电抗器匝间绝缘试验模型，其特征在于：在长方形环氧板的左右两边，每隔5mm的距离，铣去一个长为5mm，宽为5mm，厚为5mm的环氧块，形成锯齿状结构(16)。

7.根据权利要求6所述的一种无局部放电的干式空心电抗器匝间绝缘试验模型，其特征在于：所述橡胶块(17)的长为15mm，宽为5mm，厚为5mm，中间挖出半径为2mm圆孔，圆孔中心位于橡胶块中心。