CN202076117U - 具有辅助小屏的干式电流互感器 - Google Patents

Abstract

一种具有辅助小屏的干式电流互感器，属于高压电器领域。它包括干式复合绝缘“U”形一次绕组、硅橡胶伞裙、接线端子、二次绕组、底座箱体等。它在密封的“U”形一次绕组的末屏外设置接地的辅助小屏，并使用表面具有硅橡胶绝缘的末屏引出线，从而提高了末屏对地电容的一致性，增大了末屏对地电容量，大大减小了大气环境对干式电流互感器末屏对地介损测量值的影响。其优点是：通过测量干式电流互感器的末屏对地介损可以判断末屏附近主绝缘是否受潮，及早发现主绝缘受潮隐患。

Description

具有辅助小屏的干式电流互感器

技术领域

本实用新型属于高压电器领域，用于发电厂、变电站等场所将一次电流转换成二次电流为测量仪表或继电保护装置提供信号。 

背景技术

现有的干式复合绝缘高压电流互感器和传统的正立式油浸纸绝缘高压电流互感器采用的都是“U”形一次绕组，采用电容型主绝缘，“U”形电容型一次绕组的末屏都有引出线用于绝缘试验检测。干式复合绝缘电流互感器和油浸纸绝缘电流互感器不同的是，干式复合绝缘电流互感器的“U”形一次绕组用有机材料的密封管单独密封，“U”形一次绕组的下部固定在不密封的底座箱体内，底座箱体内的空气与大气相通；而油浸纸绝缘电流互感器则不同，它的“U”形一次绕组并不单独密封，而是与二次绕组一起安装在由油箱和瓷套等封闭起来的空间中，此封闭空间中充满变压器油。因此，油浸纸绝缘电流互感器的末屏及末屏引出线是浸在绝缘的变压器油中的，而干式复合绝缘电流互感器的末屏密封在有机材料密封管中，但末屏引出线却暴露在空气中。 

目前各电力企业使用的绝缘预防性试验规程虽然不同，但大都要求电流互感器的末屏对地绝缘介损值不得超过某一限定值(比如2％)，这一要求对油浸纸绝缘互感器有很重要的意义。在对油浸纸绝缘互感器事故原因的多年跟踪研究后发现，随着使用时间增加互感器的密封可能会出现部分失效(比如密封件老化)，引起潮气慢慢渗入互感器内部，由于水的比重大于变压器油的比重，潮气凝结的水分沉到油箱底部并缓慢增加。由于末屏处的绝缘处于“U”形一次绕组的最底部，它会最先受潮，因此检测末屏对地介损值可以尽早发现一次绕组受潮，避免受潮扩大，引起绝缘击穿故障。 

对于干式复合绝缘电流互感器来说，它的末屏密封在有机材料密封管内，如果有机材料密封管有部分失效的情况(比如局部缺陷或两段密封管搭接处粘接不好)，潮气也会缓慢渗入到密封管内并沉到“U”形最底部。因此，理论上讲，测量末屏对地介损也能及早发现干式复合绝缘电流互感器的一次绕组受潮。但是，实践中发现，干式复合绝缘电流互感器的末屏对地介损值非常不稳定，受大气环境因素影响极大，它的大小反映的不是一次绕组末屏绝缘是否受潮，而是大气环境的变化，这样就无法通过测量末屏对地介损来及早发现干式复合绝缘电流互感器的一次绕组受潮。通过试验研究和分析发现主要原因在于我们所测量的介损其实不是末屏对地绝缘的真实介损，而是一个“视在介损”，是真实介损与末屏引出线表面泄漏电 流引起的“附加损耗”的组合。由于干式复合绝缘电流互感器的末屏引出线暴露于底座箱体内的空气中，它的表面泄漏电流直接受大气环境影响，连续几天潮湿时，“视在介损”就大，连续几天干燥时，“视在介损”就小。 

另外，由于干式复合绝缘电流互感器的末屏外有有机材料密封管，而密封管的厚度由于工艺原因无法准确控制，使得末屏对地电容量的一致性差，同一批次制造的互感器，其末屏对地电容量相差2-4倍，小的略大于100pF，大的接近400pF。由介质损耗因数的定义：tgδ＝I_R/I_C可以知道，若阻性电流I_R相同，介损tgδ与容性电流I_C成反比，因此电容量相差4倍，介损tgδ也相差4倍，同一批次干式电流互感器末屏对地介损相差这么大，经常引起用户对产品质量的疑问和投诉。 

综上所述，虽然干式复合绝缘电流互感器与油浸纸绝缘电流互感器相比具有轻便、无漏油、绝缘性能好等优点，但是它也有一定的不足，比如末屏对地电容量一致性差，末屏介损受大气环境影响大，无法通过测量末屏对地介损来及早发现一次绕组受潮等。 

发明内容

本实用新型的目的是要克服现有技术的不足，发明一种干式电流互感器，该干式电流互感器末屏对地电容的一致性要好，它的末屏对地介损值基本不受大气环境变化的影响，能够通过测量末屏对地介损来及早发现一次绕组受潮的。 

为达到这个目的，首先在“U”字形电容型一次绕组的末屏外，“U”字形下部的右侧枝或左侧枝绑好末屏引出线，在“U”字形下部未绑末屏引出线的另一侧枝包绕一定层数的辅助小屏绝缘，包绕的长度略长于设计的辅助小屏长度，在辅助小屏绝缘上铺设辅助小屏，在辅助小屏上绑好辅助小屏引出线，这样辅助小屏引出线和末屏引出线在“U”形下部的左右不同的两侧枝上，便于向相反的方向引出。在“U”字形的一次绕组上包绕一层橡胶自粘带，再用有机材料密封管将“U”字形一次绕组密封，所用的有机材料密封管至少分成3段，其中一段为底部密封管，其它为主密封管，主密封管用于“U”形直线段和部分弯曲段的密封，底部密封管用于“U”型底部的密封，各段密封管端头搭接处涂好密封胶之后再使其收缩，将各段密封管粘接密封为一体，辅助小屏引出线和末屏引出线分别从底部密封管的两端与左右不同的主密封管的搭接处引出。辅助小屏引出线直接与底座箱体上的接地金属体连接。末屏引出线采用绝缘导线，其线芯接到与底座箱体绝缘的小套管上，通过小套管内的导体引到底座箱体外接地，也可省略小套管，将绝缘导线直接从底座箱体上的小孔穿出，在底座箱体外接地。 

辅助小屏引出线与末屏引出线作用完全不同，不能混淆。辅助小屏的引出线固定连接到底座箱体上的接地金属体上，在互感器总装完毕后不再解开；而末屏引出线在互感器总装完毕后可以接地也可以暂时不接地，但是现场安装到位投入运行前必须可靠接地才能投运，在出厂试验、购买方验收试验以及停电检修进行绝缘预防性试验等时，可以临时将末屏引出线的接地解开，接入试验仪器进行有关项目的试验(比如主绝缘介损与电容量测量、末屏对地绝缘介损与电容量测量等)。在互感器正常使用时，末屏和辅助小屏是同时接地的，因此末屏和辅助小屏之间没有电压差，它们之间的辅助小屏绝缘上不承受任何电压作用。辅助小屏绝缘仅在进行试验时承受短时间的试验电压。

按照本实用新型的方案，末屏引出线绑在“U”形下部的左侧枝或右侧枝，辅助小屏铺设在没有绑末屏引出线的另一侧，因此辅助小屏总长度小于末屏长度的50％。 

考虑到底部密封管与两侧主密封管的搭接处是密封的薄弱环节，辅助小屏应尽量设计在“U”形的最底部，这样，万一末屏处绝缘受潮，首先会反映在末屏对辅助小屏(即对地)的绝缘介损增加，因此可以通过检测末屏对地介损及早发现主绝缘受潮的隐患。 

同时，由于辅助小屏绝缘的厚度较薄而且可控，辅助小屏的长度也是可控的，因此末屏对辅助小屏(即对地)的电容量比较大而且一致性好，不会出现同一批次互感器末屏对地电容差别2-4倍的情况。根据介质损耗因数的定义可以知道，在阻性电流I_R相同的情况下，介损tgδ与容性电流I_C成反比，因此增大末屏对地电容可以降低“视在介损”。另外，为了进一步降低末屏引出线表面泄漏电流引起的“附加损耗”，本实用新型将末屏引出线在底座箱体内的一段进行憎水性处理，比如用硅橡胶绝缘导线，或者在普通绝缘导线上穿套一层硅橡胶绝缘层，或者在普通绝缘导线上涂敷一层硅橡胶绝缘层，或者在普通绝缘导线上穿套一段微型硅橡胶伞裙，总之是利用硅橡胶的憎水性，降低潮湿条件下末屏引出线表面泄漏电流引起的“附加损耗”。这样，通过增大末屏对地电容和减小“附加损耗”，可以将“视在介损”控制在现行规程要求的限值(比如2％)以内。 

一次电流导体的结构为：首先将一次内导体(铝棒)1的中间段包裹段间绝缘5，并将其穿入一次外导体(铝合金管)3内，在铝合金管的两端楔入绝缘楔子2，用弯管机将穿有铝棒的铝合金管弯成“U”字形，在铝合金管3的两端留出一定长度以备总装时安装接线端子。 

综上所述，本实用新型与现有的干式复合绝缘电流互感器相比具有以下优点： 

1、辅助小屏提高了末屏对地电容量的一致性； 

2、辅助小屏增加了末屏对地电容量，另外，具有硅橡胶绝缘的末屏引出线可以降低潮湿条件下末屏引出线表面泄漏电流引起的“附加损耗”，通过这两点措施可以将末屏对地“视在介损”值控制在现行规程要求的范围以内； 

3、本实用新型的末屏对地“视在介损”值受大气条件影响小，可以反映末屏附近是否受潮，通过测量末屏对地介损可以及早发现主绝缘受潮的隐患。 

附图说明

图1为具有辅助小屏的干式电流互感器一次绕组剖面图，图中：1-内导体(铝棒)，2- 绝缘楔子，3-外导体(铝合金管)，4-密封环，5-段间绝缘，6-中间电容屏，7-主绝缘材料，8-主密封管，9-辅助小屏引出线，10-辅助小屏，11-末屏引出线，12-末屏，13-底部密封管。 

图2为局部放大图，图中：1-内导体(铝棒)，3-外导体(铝合金管)，5-段间绝缘，6-中间电容屏，7-主绝缘材料，8-主密封管，9-辅助小屏引出线，10-辅助小屏，12-末屏，13-底部密封管。。 

图3为一具体实施实例示意图，图中：8-主密封管，9-辅助小屏引出线，11-末屏引出线，13-底部密封管，21-防雨罩，22-接线端子，23-硅橡胶伞裙，24-二次绕组，25-底座箱体，26-辅助小屏接地极，27-绝缘小套管。 

具体实施方式

本实用新型具有辅助小屏的干式电流互感器，包括：干式复合绝缘“U”形一次绕组、硅橡胶伞裙、接线端子、二次绕组、底座箱体等。其中，干式复合绝缘“U”形一次绕组如图1所示，具有一次导体、主绝缘材料、中间电容屏、末屏、辅助小屏、主密封管、底部密封管等，图2为图1的局部放大图。首先将一次内导体(铝棒)1的中间段包裹段间绝缘5，并将其穿入一次外导体(铝合金管)3内，在铝合金管的两端楔入绝缘楔子2，用弯管机将穿有铝棒的铝合金管弯成“U”字形，在铝合金管3的两端留出一定长度以备总装时安装接线端子，这段长度以下固定密封环4，密封环4以下的“U”形铝合金管外绕包一层半导电自粘带，此半导电自粘带层即为0屏。在0屏外逐层绕包主绝缘材料7，在此过程中一定的位置铺设中间电容屏6，逐步包绕直到末屏12。在“U”形的右侧枝(或左侧枝)的末屏上绑好末屏引出线11，在“U”形的另一侧枝的下部的末屏外绕包一定层数的辅助小屏绝缘，辅助小屏绝缘的长度略大于所设计的辅助小屏的长度，在辅助小屏绝缘上铺设辅助小屏10，在辅助小屏上绑好辅助小屏引出线9，这样辅助小屏引出线9和末屏引出线11在“U”型下部的左右不同的两侧枝，便于向相反的方向引出。在“U”字形的一次绕组上包绕一层橡胶自粘带，再用主密封管8将“U”字形的直线段和弯曲段的一部分进行密封。主密封管8可以是左右枝各一段，也可以左右枝都由数段组成。主密封管8的最上段与密封环4搭接，主密封管8的最下段与底部密封管13搭接，各段密封管端头搭接处涂好密封胶之后再使其收缩，将各段密封管粘接密封为一体，辅助小屏引出线9和末屏引出线11分别从底部密封管13的两端与左右不同的主密封管8的搭接处引出。辅助小屏引出线9直接与底座箱体上的接地金属体连接。末屏引出线11采用绝缘导线引出到底座箱体外接地。干式复合绝缘“U”形一次绕组制作好后，将其固定到底座箱体上进行总装。总装需要将二次绕组、硅橡胶伞裙、接线端子、变比转换元 件、防雨罩、二次端子排等安装就位。 

下面结合具体实例进一步说明本实用新型的实施方式。 

图3是本实用新型具有辅助小屏的干式电流互感器的一个具体实施实例示意图。该实例互感器额定电压110kV，额定电流2x300A，主绝缘为干式复合绝缘。参见图1至图3，具体操作步骤如下： 

1)、选取直径50mm、壁厚7mm、总长3400mm的铝合金管3和直径30mm、长度3700的铝合金棒1作为一次导体；将长度3700mm的铝合金棒中间2700mm长缠绕绝缘薄膜2mm厚作为段间绝缘5，将铝合金棒穿入铝合金管中，两端铝合金棒各伸出铝合金管150mm，每一端各将一个绝缘楔子插入铝合金管和铝合金棒之间，并将其敲紧；用弯管机将内穿铝合金棒的铝合金管弯成“U”字形，弯曲半径180mm，开口处中心距360mm。在铝合金管3的两端分别留出150mm长度以备总装时安装接线端子22，这段长度以下固定密封环4，密封环4以下的“U”形铝合金管外绕包一层半导电自粘带，此半导电自粘带层即为高压电极(0屏)。 

2)、将“U”字形一次导体固定在绝缘包绕机上，逐层包绕涂敷硅油的聚四氟乙烯薄膜带(即主绝缘材料7)，在适当位置铺设中间电屏6。本实例共有24个中间电屏，其中3、6、9、12、15、18、21、24为大屏，其余为端屏。用同样方法在第24号中间电屏外包绕涂敷硅油的聚四氟乙烯薄膜，并铺设第25屏，即末屏12。 

3)、在“U”形右侧枝的下部的末屏上绑扎末屏引出线11；在“U”形左侧枝最底部包绕涂敷硅油的聚四氟乙烯薄膜0.8mm厚，长度250+50mm，其中250mm在左侧枝，50mm延伸到右侧枝，此为辅助小屏绝缘。在辅助小屏绝缘的中间部分铺设200mm长辅助小屏10(参见图2)，它的右端正好到左右枝的中间线；辅助小屏上绑好引出线9。本段所述长度指沿中心轴的长度，所述厚度指平均厚度。 

4)、主密封管8和底部密封管13均使用热缩管。主热缩管8的最上段与密封环4搭接，各段热缩管之间互相搭接，各段热缩管的搭接处涂密封胶后加热收缩，完成密封；辅助小屏引出线9和末屏引出线11从底部热缩管13的左右两端分别引出。 

5)、总装：将“U”形一次绕组固定到底座箱体25中，将辅助小屏引出线9接到底座箱体内的接地极26上；套上二次绕组24并用绝缘树脂固定，安装好底座箱体25的上盖，将“U”形一次绕组的两臂与上盖固定好；将胶黏剂涂于硅橡胶伞裙23的内孔并将伞裙套装到“U”形一次绕组的两臂上；最后，安装互感器顶部变比转换元件、防雨罩21、接线端子22等有关部件。 

Claims (6)

1.一种具有辅助小屏的干式电流互感器，包括：干式复合绝缘“U”形一次绕组，硅橡胶伞裙，二次绕组，底座箱体，其特征在于：干式复合绝缘“U”形一次绕组的密封管包括一段底部密封管和至少两段主密封管，干式复合绝缘“U”形一次绕组的末屏外具有辅助小屏，辅助小屏用导线从底部密封管与一段主密封管的密封搭接处引出连接到底座箱体的地电位金属上，末屏引出线从底部密封管与另一段主密封管的密封搭接处引出，末屏引出线在底座箱体内空气中的一段的表面具有硅橡胶绝缘层，干式复合绝缘“U”形一次绕组的一次电流导体为内穿铝棒的铝合金管，铝棒和铝合金管之间有段间绝缘层，段间绝缘层的长度小于铝合金管总长度且大于铝合金管底部弯曲段的长度，铝合金管两端各有一个固定铝棒的绝缘楔子。

2.如权利要求1所述的具有辅助小屏的干式电流互感器，其特征在于：辅助小屏位于“U”形一次绕组的下部弯曲段。

3.如权利要求1所述的具有辅助小屏的干式电流互感器，其特征在于：辅助小屏的长度小于末屏长度的50％。

4.如权利要求1所述的具有辅助小屏的干式电流互感器，其特征在于：末屏引出线绑在“U”形下部的右侧或左侧，辅助小屏铺在没有绑末屏引出线的另一侧。

5.如权利要求1所述的具有辅助小屏的干式电流互感器，其特征在于：辅助小屏引出线在底座箱体内直接接地，末屏引出线在底座箱体内与底座箱体绝缘，末屏引出线在底座箱体外接地。

6.如权利要求1所述的具有辅助小屏的干式电流互感器，其特征在于：辅助小屏引出线在底座箱体内直接接地，末屏引出线在底座箱体内与底座箱体绝缘，末屏引出线连接在底座箱体上的绝缘小套管上。

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