CN110544572A - 一种330kV干式电容型电流互感器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种330kV干式电容型电流互感器及其制备方法，包括：U形一次主绝缘、二次绕组、二次接线板、壳体、底座、均压装置和一次接线端子；U形一次主绝缘包括：U形导电杆、电容式绝缘层、外护套和伞裙；电容式绝缘层包覆U形导电杆；电容式绝缘层外依次设置外护套和伞裙；U形一次主绝缘的两臂顶端分别安装有均压装置；均压装置上安装有一次接线端子；电容式绝缘层中的绝缘材料为聚四氟乙烯；二次绕组穿心套装在U形一次主绝缘的靠近底端的两侧预设位置，二次绕组处于壳体内；二次接线板用于将二次绕组的引出线从壳体内引到壳体外。本发明的绝缘结构更加合理，且机械强度和电器性能更加优越，可满足330kV电压等级的需求。

Description

一种330kV干式电容型电流互感器及其制备方法
技术领域
本发明属于高压电气技术领域，特别涉及一种330kV干式电容型电流互感器及其制备方法。
背景技术
目前，在电力系统中使用的高电压电容型电流互感器主要有以下三种形式：
第一种是充油瓷外套的电容式电流互感器，其维护工作量大，容易出现渗漏情况，运行安全性相对较差，现在已经逐步被取代。
第二种是充SF6气体的电流互感器，其同样存在着维护工作量大，容易出现渗漏等问题，且安全性没有保障。
第三种是不充油，无气无瓷的电流互感器，其是将绝缘材料由原来的油纸改为了一种高电气强度的绝缘材料；相对于油瓷电流互感器和SF6电流互感器，其具有无油、无气、无瓷、体积小、重量轻、安装方便、防爆防火以及维护工作量小等优点，同时其相对于充油瓷外套的电容式电流互感器和充SF6气体的电流互感器为一种新生产品，在330kV电压等级还没有使用的先例。
综上所述，330kV等高压下使用的电流互感器，由于电压较高，对互感器的机械性能和电气性能要求更加严格，为更好的满足330kV电流互感器的性能，亟需一种结构和性能更加优越的新型330kV干式高压电流互感器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种330kV干式电容型电流互感器及其制备方法，以解决上述存在的技术问题。本发明的330kV干式高压电容型电流互感器的绝缘结构更加合理，且机械强度和电器性能更加优越，可满足330kV电压等级的需求。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种330kV干式电容型电流互感器，包括：U形一次主绝缘、二次绕组、二次接线板、壳体、底座、均压装置和一次接线端子；所述U形一次主绝缘包括：U形导电杆、电容式绝缘层、外护套和伞裙；所述电容式绝缘层包覆所述U形导电杆；所述电容式绝缘层外依次设置外护套和伞裙；所述U形一次主绝缘的底端固定安装在所述底座上，所述壳体固定安装在所述底座上；所述U形一次主绝缘的两臂顶端分别安装有所述均压装置；所述均压装置上安装有所述一次接线端子；所述电容式绝缘层中的绝缘材料为聚四氟乙烯；所述二次绕组穿心套装在所述U形一次主绝缘的靠近底端的两侧预设位置，所述二次绕组处于所述壳体内；所述二次接线板用于将所述二次绕组的引出线从壳体内引到壳体外。
本发明的进一步改进在于，还包括：环氧玻璃丝布；所述环氧玻璃丝布处于所述电容式绝缘层和所述外护套之间，所述环氧玻璃丝布包覆在所述电容式绝缘层上。
本发明的进一步改进在于，所述U形一次主绝缘的U形底部通过固定抱箍固定安装在所述底座上；所述二次绕组与所述U形一次主绝缘通过双组份胶进行浇筑，用于将所述底座、所述U形一次主绝缘和所述二次绕组固定到一起。
本发明的进一步改进在于，所述U形导电杆的靠近两臂顶端位置处加工有密封槽，密封槽内套装有密封圈；所述U形一次主绝缘的两臂顶部位置设置有绝缘密封环，通过绝缘密封环压接密封圈实现密封。
本发明的进一步改进在于，还包括：联接板；所述联接板安装在所述U形一次主绝缘的两臂顶部位置，其处于所述均压装置的上部与所述一次接线端子的下部之间，用于支撑所述U形一次主绝缘的两臂。
本发明的进一步改进在于，所述联接板由玻璃钢制成。
本发明的进一步改进在于，所述均压装置与所述一次接线端子的组装时，采用面板与抱箍之间加筋结构。
本发明的进一步改进在于，所述伞裙采用硫化硅橡胶材质制成。
本发明的进一步改进在于，所述二次接线板包括：一个绝缘板和若干个接线柱；所述若干个接线柱均固定安装在绝缘板上并贯穿于绝缘板的前后，所述绝缘板固定安装在所述壳体的侧壁上；若干个接线柱用于将所述二次绕组的引出线从壳体内引到壳体外。
一种330kV干式电容型电流互感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，用电容式绝缘层包覆U形导电杆，然后在电容式绝缘层上叠加若干层环氧玻璃丝布；在环氧玻璃丝布上安装外护套，获得U形一次主绝缘；
步骤2，将步骤1获得的U形一次主绝缘的U形底端固定安装在底座上，将二次绕组穿心套装到U形一次主绝缘上；将壳体固定安装到底座上，使二次绕组处于壳体内；将二次绕组的引出线通过二次接线板的接线柱引出壳体；将二次接线板的绝缘板固定安装在壳体的侧壁上；
步骤3，在U形一次主绝缘处于壳体外的部位安装伞裙；
步骤4，在U形一次主绝缘的两臂顶部分别安装均压装置；
步骤5，通过联接板连接U形一次主绝缘的两臂顶部；
步骤6，在U形一次主绝缘的两臂顶部分别安装一次接线端子；联接板处于所述均压装置的上部与所述一次接线端子的下部之间。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的干式电容型电流互感器的一次绕组为U形，其外绕制电容式绝缘层，电容式绝缘层中的绝缘材料为聚四氟乙烯，1mm可以耐压30kV，可以达到甚至超越油纸套管的绝缘水平。电流互感器设置有外护套和伞裙，不怕磕碰，相对于油瓷电流互感器和SF6电流互感器具有无油、无气、无瓷、体积小、重量轻、安装方便、防爆防火以及维护工作量小等优点，在产品质量、安装便捷、运输方便以及运行维护等方面都能够得到极大地改善。具体的，U形一次主绝缘由U形导电杆外绕包电容式绝缘层组成，绝缘水平更加可靠；U形导电杆截面积加大，保证在流量的同时加强了一次主绝缘的机械性能，从而可满足330kV电压等级下对电流互感器机械性能和电气性能的要求。
进一步地，主绝缘绕包完成后，在外面半叠两层无碱无蜡无碱无蜡的环氧玻璃丝布，保证U形一次主绝缘电气性能稳定的同时加强了直臂位置的机械强度，可进一步满足330kV电压等级下对电流互感器机械性能和电气性能的要求。
本发明中，U形一次主绝缘与二次绕组采用浇筑一体化结构，可进一步加强并保证互感器各方向的机械强度。
本发明中，U形一次主绝缘端部密封零件采用添加密封圈的密封结构，杜绝内部填充缝隙的硅油向外泄露的同时也防止了外部水汽等的入侵，更有效的保证了产品的电气性能的稳定性。
本发明中，联接板采用机械性能高，绝缘性好的SMC材料，可以起到更好的支撑作用，保证产品结构的稳定性。
本发明中，在进行均压装置(均压球)和一次接线端子的组装时，采用面板与抱箍之间加筋结构，能够保证一次接线端子的机械强度。
本发明中，伞裙采用高温硫化硅橡胶材质，该材料耐紫外线，憎水性强，可有效提高产品的使用寿命和安全系数。
本发明的方法制备的电流互感器，可满足330kV电压等级下对电流互感器机械性能和电气性能的要求。
附图说明
图1为本发明实施例的一种330kV干式高压电容型电流互感器的结构示意图；
在图1中，1-U形导电杆；2-电容式绝缘层；3-外护套；4-二次绕组；5-底座；6-壳体；7-二次接线板；8-伞裙；9-均压球；10-联接板；11-一次接线端子。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。在本发明实施例的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
请参阅图1，本发明的一种330kV干式高压电容型电流互感器，包括：U形一次主绝缘、外护套、伞裙、二次绕组、联接板、二次接线板、底座和外壳。
U形一次主绝缘由U形导电杆外绕包电容式绝缘层制成。在U形一次主绝缘外面整体半叠缠绕两层无碱无蜡环氧玻璃丝布，使其将U形一次主绝缘整体进行包封。U形一次主绝缘半叠环氧玻璃丝布完成后，用外护套整体包封住U形一次主绝缘，加以保护。
U形一次主绝缘的U形底端固定安装在底座上，二次绕组穿心套装在U形一次主绝缘上；壳体固定安装在底座上，使得二次绕组处于壳体内；二次绕组与一次主绝缘用双组份胶进行浇筑，从而使底座、一次主绝缘和二次绕组固定到一起。将二次绕组的引出线通过二次接线板引出壳体；将二次接线板通过螺栓固定到壳体上；将壳体用于放置二次接线板的空间外侧扣盖板，使其密闭。在U形一次主绝缘处于壳体外的部位用耐紫外线且防潮的硅橡胶粘接装伞裙。
U形一次主绝缘的端部密封结构为采用添加密封圈的密封结构。U形导电杆上的两臂顶端部加工有密封槽，在密封槽内套装有密封圈，通过U形一次主绝缘两臂顶部位置的绝缘密封环压接进行密封。U形一次主绝缘的两臂之间采用联接板支撑。联接板安装在U形一次主绝缘的两臂顶部位置，其处于所述压装置的上部与导电线夹的下部之间，用于支撑所述U形一次主绝缘的两臂。其中，联接板可以由玻璃钢制成。U形一次主绝缘采用电容式分压结构。即在U形导电杆上铺设一定厚度的绝缘材料聚四氟乙烯，之后铺设一层导电材料作为电极，之后再铺设绝缘材料聚四氟乙烯，再铺设电极；如此按照设计尺寸和厚度反复铺设，就形成了多个串联起来的圆柱电容器，也就是上述电容式分压结构。
本发明中U形一次主绝缘由U形导电杆外绕包电容式绝缘层制成，绝缘水平更加可靠。U形导电杆截面积加大，保证在流量的同时加强了一次主绝缘的机械性能。主绝缘绕包完成后，在外面半叠两层无碱无蜡无碱无蜡的环氧玻璃丝布，保证U形一次主绝缘电气性能稳定的同时加强了直臂位置的机械强度。U形一次主绝缘的U形底端固定在底座上；U形一次主绝缘外设置有壳体。U形一次主绝缘及二次绕组在底座上固定好后，安装壳体和二次接线板等部件。本发明的330kV干式高压电容型电流互感器中U形一次主绝缘的端部密封结构为采用添加密封圈的密封结构，杜绝内部填充缝隙的硅油向外泄露的同时也防止了外部水汽等的入侵，更有效的保证了产品的电气性能的稳定性。
组装好壳体和二次接线板后，在U形一次主绝缘后安装伞裙。330kV干式高压电容型电流互感器伞裙采用高温硫化硅橡胶材质，该材料耐紫外线，憎水性强，可有效提高产品的使用寿命和安全系数。
安装好伞裙后，在U形一次主绝缘的两臂端部外露螺纹扣上分别旋入一个均压装置，均压装置可以是均压球，用以提高电流互感器的起晕电压。
均压装置顶端分别有4个螺纹孔，安装好均压装置后，在U形一次主绝缘两臂上安装联接板。联接板上有用于固定的通孔，通过螺栓固定到均压装置上。330kV干式高压电容型电流互感器联接板采用机械性能高，绝缘性好的SMC材料，可以起到更好的支撑作用，保证产品结构的稳定性。
安装好联接板后，最后进行一次接线端子的组装。一次接线端子抱箍在U形导电杆的顶端，然后用螺栓拧紧。330kV干式高压电容型电流互感器一次接线端子采用面板与抱箍之间加三角筋结构，保证一次接线端子的机械强度。具体的，一次接线端子采用面板与抱箍之间加筋结构；一次接线端子由两部分组成，一部分为圆柱形用于连接导电杆的顶部，一部分为平板型面板用于连接使用现场的导线，这两部分是通过模具整体浇筑成型，为保证一次接线端子的机械强度，在圆柱与平板型面板之间不影响接线的过渡位置加三角形筋板增大强度。
综上所述，对于干式电流互感器，其机械强度相对其他结构较弱，即相对于油浸式和SF6，因为干式电容型电流互感器的结构为，中心是载流体，一般采用满足长期载流和短时热稳定、动稳定的经济规格。但是其主绝缘为复合薄膜层层缠绕而成，外护套同样为有弹性，柔性较好的复合材料，上述的薄膜和外护套没有机械强度。所以互感器的整体机械强度全部由中心载流体即导电杆承担。不同电压等级的电气产品，其绝缘净距离不同，会随着电压等级的升高而变长。所以可以理解为电压等级越高，力臂越长，在同样力的情况下，其弯矩也随力臂增长而会明显增加。所以为了保证330kV干式电容型电流互感器的安全可靠运行，机械强度需要得到进一步提高。对于干式电容型电流互感器而言，受力薄弱处主要有三个点，导电线夹即一次接线端子处，壳体与伞裙的交接处，互感器主绝缘的U形底部。本发明除了整体结构还从细节上进行了改进：(1)在主绝缘外层半叠缠绕环氧玻璃丝布，缠绕位置：将整个主绝缘包覆住。它是一种绝缘材质，通过多种试验验证了其对电气性能不会产生负面影响。这种材料与外护套粘接性极好，不会因为长期的冷热循环而导致脱层，从而产生隐患。这种材料固化后强度极高，相当于45#钢的强度，这就相当于给电流互感器整体包覆一层强度高的钢，通过弯矩的计算和环氧玻璃丝布固化后弯曲应力许用值的对比，得出环氧玻璃丝布的弯曲应力许用值大于互感器的危险断面处的应力，从而解决了壳体与伞裙交接处的受力问题，保证了330kV电流互感器的弯曲负荷满足使用并保有裕度。(2)互感器主绝缘的U形底部，类似于一个轴，如果此处固定不牢靠，就会导致互感器的前后左右摆动。所以采取将一次主绝缘与二次绕组之间进行浇注的方式。一次主绝缘的U形底部通过固定抱箍固定在底座上，二次绕组穿心套装安装于U形一次主绝缘的底部位置两臂上，二次绕组与一次主绝缘用双组份胶进行浇筑，从而使底座、一次主绝缘和二次绕组固定到一起。即一次主绝缘底部的运动受限于其两臂已经于壳体底座完全固定到一起，消除了轴型的负面影响。(3)电流互感器导电线夹加筋用以加强强度；具体的，一次接线端子由两部分组成，一部分为圆柱形用于连接导电杆的顶部，一部分为平板型面板用于连接使用现场的导线，这两部分是通过模具整体浇筑成型，为保证一次接线端子的机械强度，在圆柱与平板型面板之间不影响接线的过渡位置加三角形筋板增大强度。即当导线连接到接线端子上时，接线端子的下部会有一个支撑对其受力起到一定的保护作用。
本发明的实施例还提供了一种330kV干式电容型电流互感器的制备方法，用于制备满足要求的电流互感器，包括以下步骤：
步骤1，用电容式绝缘层包覆U形导电杆，然后在电容式绝缘层上叠加若干层环氧玻璃丝布；在环氧玻璃丝布上安装外护套，获得U形一次主绝缘；
步骤2，将步骤1获得的U形一次主绝缘的U形底端固定安装在底座上，将二次绕组穿心套装到U形一次主绝缘上；将壳体固定安装到底座上，使二次绕组处于壳体内；将二次绕组的引出线通过二次接线板的接线柱引出壳体；将二次接线板的绝缘板固定安装在壳体的侧壁上；将壳体用于放置二次接线板的空间外侧扣盖板，使其密闭；
步骤3，在U形一次主绝缘处于壳体外的部位安装伞裙；
步骤4，在U形一次主绝缘的两臂顶部分别安装均压装置；
步骤5，通过联接板连接U形一次主绝缘的两臂顶部；
步骤6，在U形一次主绝缘的两臂顶部分别安装一次接线端子；具体的，联接板处于所述均压装置的上部与所述一次接线端子的下部之间；在联接板的上端，将一次接线端子通过螺栓紧固到U形导电杆顶端。
本发明的方法制备的330kV干式高压电容型电流互感器产品结构合理，电气性能稳定，机械强度高。可以满足各种使用环境，性能更加优越。本发明也可适用于其它类型的各种电容型设备上，例如涉及330kV电力系统中的电流、电能测量和继电保护用的干式高压电流互感器，该干式高压电流互感器也可用于穿墙套管或其他类似的电容性设备上。本发明的330kV干式高压电容型电流互感器的绝缘径距大于《电力工程电气设计手册电气一次部分》要求的2500mm，可以在高海拔和高污秽地区使用。
综上，本发明实施例提出了一种330kV干式高压电容型电流互感器，其包括：U形一次主绝缘、外护套、伞裙、联接板、二次绕组和二次接线板，U形一次主绝缘由导电杆外绕包电容式绝缘层制成，U形一次主绝缘在外面半叠有两层无碱无蜡环氧玻璃丝布；外护套设置在U形一次主绝缘之外，伞裙设置在外护套之外，U形一次主绝缘与二次绕组采用浇筑一体化结构；U形一次主绝缘的端部密封结构为采用添加密封圈的密封结构；U形一次主绝缘的两臂之间采用联接板支撑。本发明的干式高压电流互感器结构合理，电气性能稳定，机械强度高，可以满足各种使用环境，性能优越。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种330kV干式电容型电流互感器，其特征在于，包括：U形一次主绝缘、二次绕组(4)、二次接线板(7)、壳体(6)、底座(5)、均压装置和一次接线端子(11)；
所述U形一次主绝缘包括：U形导电杆(1)、电容式绝缘层(2)、外护套(3)和伞裙(8)；所述电容式绝缘层(2)包覆所述U形导电杆(1)；所述电容式绝缘层(2)外依次设置有外护套(3)和伞裙(8)；所述U形一次主绝缘的底端固定安装在所述底座(5)上，所述壳体(6)固定安装在所述底座(5)上；所述U形一次主绝缘的两臂顶端分别安装有所述均压装置；所述均压装置上安装有所述一次接线端子(11)；所述电容式绝缘层(2)中的绝缘材料为聚四氟乙烯；
所述二次绕组(4)穿心套装在所述U形一次主绝缘的靠近底端的两侧预设位置，所述二次绕组(4)处于所述壳体(6)内；
所述二次接线板(7)用于将所述二次绕组(4)的引出线从壳体(6)内引到壳体(6)外。
2.根据权利要求1所述的一种330kV干式电容型电流互感器，其特征在于，还包括：环氧玻璃丝布；
所述环氧玻璃丝布处于所述电容式绝缘层(2)和所述外护套(3)之间，所述环氧玻璃丝布包覆在所述电容式绝缘层(2)上。
3.根据权利要求1所述的一种330kV干式电容型电流互感器，其特征在于，所述U形一次主绝缘的U形底部通过固定抱箍固定安装在所述底座(5)上；所述二次绕组(4)与所述U形一次主绝缘通过双组份胶进行浇筑，用于将所述底座(5)、所述U形一次主绝缘和所述二次绕组(4)固定到一起。
4.根据权利要求1所述的一种330kV干式电容型电流互感器，其特征在于，所述U形导电杆(1)的靠近两臂顶端位置处加工有密封槽，密封槽内套装有密封圈；所述U形一次主绝缘的两臂顶部位置设置有绝缘密封环，通过绝缘密封环压接密封圈实现密封。
5.根据权利要求1所述的一种330kV干式电容型电流互感器，其特征在于，还包括：联接板(10)；
所述联接板(10)安装在所述U形一次主绝缘的两臂顶部位置，其处于所述均压装置的上部与所述一次接线端子(11)的下部之间，用于支撑所述U形一次主绝缘的两臂。
6.根据权利要求5所述的一种330kV干式电容型电流互感器，其特征在于，所述联接板(10)由玻璃钢制成。
7.根据权利要求1所述的一种330kV干式电容型电流互感器，其特征在于，所述均压装置与所述一次接线端子(11)的组装时，采用面板与抱箍之间加筋结构。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的一种330kV干式电容型电流互感器，其特征在于，所述伞裙(8)采用硫化硅橡胶材质制成。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的一种330kV干式电容型电流互感器，其特征在于，所述二次接线板(7)包括：一个绝缘板和若干个接线柱；
所述若干个接线柱均固定安装在绝缘板上并贯穿于绝缘板的前后，所述绝缘板固定安装在所述壳体(6)的侧壁上；若干个接线柱用于将所述二次绕组(4)的引出线从壳体(6)内引到壳体(6)外。
10.一种330kV干式电容型电流互感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，用电容式绝缘层(2)包覆U形导电杆(1)，然后在电容式绝缘层(2)上叠加若干层环氧玻璃丝布；在环氧玻璃丝布上安装外护套(3)，获得U形一次主绝缘；
步骤2，将步骤1获得的U形一次主绝缘的U形底端固定安装在底座(5)上，将二次绕组(4)穿心套装到U形一次主绝缘上；将壳体(6)固定安装到底座(5)上，使二次绕组(4)处于壳体(6)内；将二次绕组(4)的引出线通过二次接线板(7)的接线柱引出壳体(6)；将二次接线板(7)的绝缘板固定安装在壳体(6)的侧壁上；
步骤3，在U形一次主绝缘处于壳体(6)外的部位安装伞裙(8)；
步骤4，在U形一次主绝缘的两臂顶部分别安装均压装置；
步骤5，通过联接板(10)连接U形一次主绝缘的两臂顶部；
步骤6，在U形一次主绝缘的两臂顶部分别安装一次接线端子(11)；联接板(10)处于所述均压装置的上部与所述一次接线端子(11)的下部之间。
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