CN112098785B - 换流变阀侧直流套管试验装置及组装、使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种换流变阀侧直流套管试验装置及组装、使用方法，装置中绝缘纸筒、均压球及其外绝缘件设于试验油箱中，均压球上下均为开口结构；绝缘纸筒同轴包绕于均压球及其外绝缘件外部，并整体浸入试验油箱的变压器油中；试验油箱上部设有安装被试套管的插入口；组装方法为：将绝缘纸板入炉干燥；绝缘纸筒的多层绝缘纸板从里到外逐层组装；绝缘纸筒收缩后再绑扎粘接封口；绝缘纸板间瓦楞纸板粘接，用绑紧带绑扎固定，增加绝缘纸板及瓦楞纸板粘接强度；将组装好的绝缘纸筒用吊车配合，吊入清洁处理好的试验油箱中进行整体组装。本发明良好的通用性解决了不同套管厂家、不同类型、不同型号的直流套管难以共用试验装置的问题，降低了运维检修成本。

Description

换流变阀侧直流套管试验装置及组装、使用方法

技术领域

本发明涉及一种直流套管试验装置，具体为一种换流变阀侧直流套管试验装置及组装、使用方法。

背景技术

目前国内外规划建设的直流输电项目仍具有高速增长趋势，直流套管的需求居高不下。我国现运行的直流工程中，换流变阀侧直流套管几乎被国外公司所垄断，国外产品的价格高，运输费用大，造成国内直流输电工程建设的成本提高，且售后服务交流需要较长的时间，人员到位不及时，影响了直流输电工程的建设进度和运维工作。如今国家大力推广换流变阀侧直流套管国产化，国内大部分套管生产企业开始了直流套管的自主研发。

近几年国内套管厂家对换流变阀侧直流套管的开发有显著的成效，直流套管的电气试验与交流套管相比较，增加了直流耐压和极性反转耐压试验，但现有技术中的套管试验装置有些只能做交流试验，有些装置的结构为均压球固定在油箱中，底端封闭，对被试套管的油中尺寸太局限，一种型号的试验装置只能专供给某种特定型号的套管试验，不同类型、不同型号的套管之间不能通用，功能单一，直流套管研发、工程运维检修成本高。

传统的套管试验装置为均压球固定在装置内部的结构，在安装被试套管时，套管尾部带电部分需要连接等电位线，并一起落入油箱内部的均压球中，确保套管尾部带电部分与均压球连接。如无法确定套管尾部带电部分及等电位线是否完全进入均压球内，需要借助内窥镜来确定，若套管尾部和等电位线虚接或者二者没有完全进入均压球内，都会引起放电。

针对多种类型及尺寸都适用的换流变阀侧直流套管试验装置却几乎没有研发，故需要开发一种具有足够绝缘裕度且具备一定通用性的测试换流变阀侧直流套管的试验装置。

发明内容

针对现有技术中换流变阀侧直流套管试验装置存在不能通用，功能单一等不足，本发明要解决的问题是提供一种均压球可以自由安装、具有足够绝缘裕度且具备一定通用性的换流变阀侧直流套管试验装置及组装、使用方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种换流变阀侧直流套管试验装置，包括试验油箱、绝缘纸筒、均压球及其外绝缘件，其中绝缘纸筒、均压球及其外绝缘件设于试验油箱中，均压球上下均为开口结构；绝缘纸筒同轴包绕于均压球及其外绝缘件外部，并整体浸入试验油箱的变压器油中；试验油箱上部设有安装被试套管的插入口。

所述绝缘纸筒具有多层绝缘纸板，内侧绝缘纸筒为直筒形状；绝缘纸筒上部与试验油箱侧壁固定板连接安装，绝缘纸筒下部与试验油箱互通。

均压球采用多圆弧结构，均压球外环整体采用上下圆弧的直筒形状，内部与套管尾部相邻的部位增加一道金属内环，金属内环的上、下圆弧是由5个不同半径的圆相接而成，整体通过螺钉与均压球外环安装固定；在均压球外部增加多层外绝缘件，其外形轮廓为弓形，随均压球的外环形状变化，包裹均匀球外环。

本发明还具有均压球安装架及金属连接件，均压球及其外绝缘件放置在均压球安装架上，金属连接件安装在被试套管的尾部导电杆上，通过金属连接件将被试套管与放置在安装架上的均压球及其外绝缘件连接固定，再整体安装在油箱中。

所述试验油箱底部分别设有油样活门及碟阀。

本发明一种换流变阀侧直流套管试验装置的组装方法，包括以下步骤：

1)先将绝缘纸板入炉干燥处理，蒸发水分；

2)绝缘纸筒的多层绝缘纸板采取从里到外逐层组装；绝缘纸筒收缩后再绑扎粘接封口；

3)绝缘纸板间设有瓦楞纸板，采用粘接方式，粘接完后用绑紧带绑扎固定，增加绝缘纸板及瓦楞纸板粘接强度；

4)将组装好的绝缘纸筒用吊车配合，吊入清洁处理好的试验油箱中进行整体组装。

还包括以下步骤：

在组装过程中，常温下长时间抽真空，去除试验装置内部的水分和残存气体；

待真空度达到工艺要求后开始注油；

注油结束后开始热油循环工艺，后静放规定时间后才能进行绝缘强度试验。

本发明一种换流变阀侧直流套管试验装置的使用方法，使用过程如下：

被试套管进行电气性能测试前，将套管直立放在支架上，时间不少于套管说明书上规定的时间，套管油中部分需擦拭干净；

将均压球放置在均压球安装架上，将金属连接件安装到被试套管的尾部导电杆上，然后将被试套管落入放置在安装架上的均压球中；

将装有均压球的被试套管垂直落入试验油箱中，与油箱法兰固定好，安装完成后，进行抽空注油，最后静放。

使用过程还包括以下步骤：

在试验前，通过油箱的油样活门取油样检验，合格后方可进行试验验证。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明不仅可以为自主研发的直流套管提供交、直流试验条件，同时也可以为其他公司直流套管试验所用，通用性强，不依赖进口的试验装置会极大降低套管公司的成本，还可以用于实际工程直流套管检修工作，便于直流套管电气性能的复试，其良好的通用性能够解决不同套管厂家、不同类型、不同型号的直流套管难以共用试验装置的问题，为直流套管研发、工程运维检修降低成本，可以用于自主研发换流变阀侧直流套管的各项交、直流试验，以及用于进口套管电气性能的复测。

2.本发明解决了传统均压球固定在装置内部的结构在套管安装时需要连接等电位线带来的不便，均压球直接与套管把装的结构安装方便、连接可靠。

3.本发明不仅仅适用于油纸电容式和环氧树脂浸纸式套管，还适用于充SF6油纸绝缘套管、环氧树脂浸纸式直流套管等各种类型套管的试验，对试验套管油中长度的选择范围较大，在满足电气、机械性能的要求下，结构简单，便于制造，采用整体结构，运输方便，套管安装拆卸方便，且便于维护。

附图说明

图1为本发明试验装置整体结构示意图；

图2为本发明中均压球及其外绝缘件结构图；

图3A为工频电场下等电位分布图；

图3B为工频电场下电场强度分布图；

图4A为直流电场下等电位分布图；

图4B为直流电场下电场强度分布图。

1为被试套管，2为试验油箱，3为绝缘纸筒，4为均压球及其外绝缘件，5为油样活门，6为蝶阀，7为金属连接件，8为均压球安装架。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。

如图1所示，一种换流变阀侧直流套管试验装置，包括试验油箱2、绝缘纸筒3、均压球及其外绝缘件4，其中绝缘纸筒3、均压球及其外绝缘件4设于试验油箱2中，均压球上下均为开口结构；绝缘纸筒3同轴包绕于均压球及其外绝缘件4外部，并整体浸入试验油箱2的变压器油中；试验油箱2上部设有安装被试套管1的插入口。

绝缘纸筒3具有多层绝缘纸板，内侧绝缘纸筒为直筒形状；绝缘纸筒3上部与试验油箱2侧壁焊接的固定板连接安装，绝缘纸筒3下部与试验油箱2互通。

如图2所示，本发明为了使被试套管1尾部在电极表面最大电场强度减小，电场分布均匀，需要配备均压球，均压球表面电场除决定于均压球表面自由电荷外，还取决于外部极板上、接地试验油箱上的自由电荷和各介质界面处的束缚电荷。通过电场仿真软件计算结果表明，均压球表面的电场分布不均匀，上、下段弧面的场强较高，中间区域的场强较低，为了解决这一现象，传统的均压球外形则会增加圆弧的半径来降低场强，均压球整体变大导致均压球外部的纸板、油箱直径都要增加，变压器油的用量也会增多，成本加大。经过反复调整计算，确定了最终的尺寸和外形，均压球采用多圆弧结构，均压球外环整体还是采用传统的上下圆弧的直筒形状，在其内部与套管尾部相邻的部位又增加了一道金属内环，金属内环的上、下圆弧是由5个不同半径的圆相接而成，整体通过螺钉与外环安装固定，在均压球外部增加了多层外绝缘件，采用绝缘纸浆制成，其外形轮廓类似弓形，随着均压球的外环形状变化，很好的包裹了均匀球外环。多圆弧的结构及增加的外绝缘件对电场强度的减小起到了良好的作用；均压球及其外绝缘件4与被试套管1通过金属连接件7连接固定。

本发明还具有均压球安装架8及金属连接件7，均压球及其外绝缘件4放置在均压球安装架8上，金属连接件7安装在被试套管1的尾部导电杆上，通过金属连接件7将被试套管1与放置在安装架上的均压球及其外绝缘件4连接固定，再整体安装在油箱2中。

本实施例中，试验油箱2用于承载所有部件、变压器油等，由Q235B钢板制成的圆柱体，内充变压器油，以形成油纸绝缘结构。绝缘纸筒由多层T4绝缘纸板组成，内侧绝缘纸筒直线布置，各相邻绝缘层之间均设有波纹状的瓦楞纸板，在各绝缘层之间形成油隙。均压球及其外绝缘件4中均压球是由铝板制成，在包完绝缘纸浆的均压球外侧还粘有若干层外形类似弓形的外绝缘件，可根据图3A～3B、图4A～4B电压、电场计算结果对绝缘筒的尺寸、油隙、均压球及其外绝缘件的尺寸予以调整。

试验油箱2底部分别设有油样活门5及碟阀6。

本发明一种换流变阀侧直流套管试验装置的组装方法，包括以下步骤：

1)先将绝缘纸板入炉干燥处理，蒸发水分，尺寸缩小，绝缘纸筒的尺寸也需相应改变；

2)绝缘纸筒的多层绝缘纸板采取从里到外逐层组装；绝缘纸筒先不封口，收缩后再绑扎粘接封口；

3)绝缘纸板间设有瓦楞纸板，采用粘接方式，粘接完后用绑紧带绑扎固定，增加绝缘纸板及瓦楞纸板粘接强度；

4)将组装好的绝缘纸筒3用吊车配合，吊入清洁处理好的试验油箱2中进行整体组装。

在组装过程中，常温下长时间抽真空，去除试验装置内部的水分和残存气体；

待真空度达到工艺要求后开始注油；

注油结束后开始热油循环工艺，后静放规定时间后才能进行绝缘强度试验。

试验装置中的绝缘部分主要是由绝缘纸筒3及瓦楞纸板构成。绝缘纸筒3表面不同于金属件能加工一定得光洁度，而是非常粗糙，安装相当不易，如何能让每层绝缘纸板组装在一起，又易便于操作成为工艺研究的难题。绝缘件表面经打蜡处理后，解决了装配困难的问题。

绝缘材料中的水份、杂质、气泡，以及绝缘材料的密度等是降低绝缘不确定性的关键。为保证套管试验装置油的干燥和净化，最重要的是保证试验绝缘材料的净洁度，其备料、加工、湿热成型、精修和检验等工序必须严格按工艺规范进行。要求原料和冷凝水检验合格、加工尺寸准确不允许超差、控制纸的密度值、成品无污染、无瑕疵以及逐件X光检查的技术手段来控制绝缘材料的合格率。

先将绝缘纸板入炉干燥处理，纸板入炉干燥处理后水分蒸发，尺寸缩小，纸板尺寸缩小导致绝缘纸筒的尺寸也需相应改变。通过采取从里到外一层一层组装，绝缘纸筒先不封口，收缩后再绑扎粘接封口，这样组装后完全满足了图纸要求。

瓦楞纸板作为油隙垫块对于试验装置起决定性作用。它直接关系到油隙间隙的合理性布置，决定着套管在试验装置中场强分布的状况。在安装瓦楞纸板时，既要保证设计尺寸又要保证绝缘强度。决定采用粘接完后用绑紧带绑扎固定，增加绝缘纸板及瓦楞纸板粘接强度，使其达到图纸设计的要求。

最后将组装好的绝缘纸筒3用吊车配合，吊入清洁处理好的试验油箱2中进行整体组装。

在试验装置组装过程中，由于绝缘材料与大气接触，空气中的水分可能使其受潮，所以在不加热的情况下长时间抽真空的办法来去除试验装置内部的水分和残存气体，待真空度达到工艺要求后开始注油，由于绝缘纸筒3采用直筒形状，浸油时间相比均压球固定在油箱中、底端封闭的结构要缩短，提升了浸油工作效率，节省了试验处理时间，注油结束后开始热油循环工艺，抽真空注油都需要蝶阀6来实现，最后静放规定时间后才能进行绝缘强度试验。

组装过程中须严格控制每一层纸筒的内外径，保证偏差符合工艺文件的要求，绝缘纸筒的干燥、纸筒与油箱的装配、抽真空、注油、静放等工艺过程。

本发明一种换流变阀侧直流套管试验装置的使用方法，使用过程如下：

被试套管进行电气性能测试前，将套管直立放在支架上，时间不少于套管说明书上规定的时间，套管油中部分需擦拭干净；

将均压球放置在均压球安装架上，将金属连接件安装到被试套管的尾部导电杆上，然后将被试套管落入放置在安装架上的均压球中；

将装有均压球的被试套管垂直落入试验油箱中，与油箱法兰固定好，安装完成后，进行抽空注油，最后静放。

在试验前，通过油箱的油样活门取油样检验，合格后方可进行试验验证。

本发明可以为自主研发的直流套管提供交、直流试验条件，同时也可以为其他公司直流套管试验所用，通用性强，不依赖进口的试验装置会极大降低套管公司的成本，还可以用于实际工程直流套管检修工作，便于直流套管电气性能的复试，其良好的通用性能够解决不同套管厂家、不同类型、不同型号的直流套管难以共用试验装置的问题，为直流套管研发、工程运维检修降低成本，可以用于自主研发换流变阀侧直流套管的各项交、直流试验，以及用于进口套管电气性能的复测。

Claims (5)

1.一种换流变阀侧直流套管试验装置，其特征在于：包括试验油箱（2）、绝缘纸筒（3）、均压球及其外绝缘件（4），其中绝缘纸筒（3）、均压球及其外绝缘件（4）设于试验油箱（2）中，均压球上下均为开口结构；绝缘纸筒（3）同轴包绕于均压球及其外绝缘件（4）外部，并整体浸入试验油箱（2）的变压器油中；试验油箱（2）上部设有安装被试套管（1）的插入口；

所述绝缘纸筒（3）具有多层绝缘纸板，内侧绝缘纸筒为直筒形状；绝缘纸筒（3）上部与试验油箱（2）侧壁固定板连接安装，绝缘纸筒（3）下部与试验油箱（2）互通；

所述的换流变阀侧直流套管试验装置的组装方法，包括以下步骤：

1）先将绝缘纸板入炉干燥处理，蒸发水分；

2）绝缘纸筒的多层绝缘纸板采取从里到外逐层组装；绝缘纸筒收缩后再绑扎粘接封口；

3）绝缘纸板间设有瓦楞纸板，采用粘接方式，粘接完后用绑紧带绑扎固定，增加绝缘纸板及瓦楞纸板粘接强度；试验装置中的绝缘部分由绝缘纸筒及瓦楞纸板构成，瓦楞纸板作为油隙垫块，绝缘部分表面经打蜡处理；

4）将组装好的绝缘纸筒（3）用吊车配合，吊入清洁处理好的试验油箱（2）中进行整体组装；

均压球采用多圆弧结构，均压球外环整体采用上下圆弧的直筒形状，内部与套管尾部相邻的部位增加一道金属内环，金属内环的上、下圆弧是由5个不同半径的圆相接而成，整体通过螺钉与均压球外环安装固定；在均压球外部增加多层外绝缘件，其外形轮廓为弓形，随均压球的外环形状变化，包裹均匀球外环；

还具有均压球安装架（8）及金属连接件（7），均压球及其外绝缘件（4）放置在均压球安装架（8）上，金属连接件（7）安装在被试套管（1）的尾部导电杆上，通过金属连接件（7）将被试套管（1）与放置在安装架上的均压球及其外绝缘件（4）连接固定，再整体安装在油箱（2）中。

2.根据权利要求1所述的换流变阀侧直流套管试验装置，其特征在于：所述试验油箱（2）底部分别设有油样活门（5）及碟阀（6）。

3.根据权利要求1所述的换流变阀侧直流套管试验装置，其特征在于还包括以下步骤：

在组装过程中，常温下长时间抽真空，去除试验装置内部的水分和残存气体；

待真空度达到工艺要求后开始注油；

注油结束后开始热油循环工艺，后静放规定时间后才能进行绝缘强度试验。

4.根据权利要求1所述的换流变阀侧直流套管试验装置的使用方法，其特征在于使用过程如下：

被试套管进行电气性能测试前，将套管直立放在支架上，时间不少于套管说明书上规定的时间，套管油中部分需擦拭干净；

将均压球放置在均压球安装架上，将金属连接件安装到被试套管的尾部导电杆上，然后将被试套管落入放置在安装架上的均压球中；

将装有均压球的被试套管垂直落入试验油箱中，与油箱法兰固定好，安装完成后，进行抽空注油，最后静放。

5.根据权利要求4所述的换流变阀侧直流套管试验装置的使用方法，其特征在于还包括以下步骤：

在试验前，通过油箱的油样活门取油样检验，合格后方可进行试验验证。