论文部分内容阅读
摘 要 本文主要研究倒立式电流互感器局放异常的原因和控制措施，从而提前有效控制互感器事故的发生和蔓延。
关键词 倒立式电流互感器；局放
中图分类号：TM406 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）23-0195-02
内蒙220 kV变110 kV倒立式电流互感器，2012年12月投入运行，2013年进行运行巡检，巡检结果如下：
电流互感器作为电网中的重要电气设备，一次侧与母线相连，一旦发生事故，后果非常严重。由于局放增大的速度很快，建议停电返厂修理，对上述局放数据和趋势进行深入透彻的研究分析，如下。
1 原因分析
1）首先知道倒立式电流互感器的特点：①倒立式电流互感器由于二次绕组集中置于产品上部储油柜内，且主绝缘包扎在二次绕组上。所以产品重心高，稳定性差。为此产品外绝缘均采用高强瓷瓷套；②一次绕组为较短的 “一”型结构，所以，在大电流时，温升和动热稳定比较容易满足，且有色金属用量少，成本低；③由于主绝缘包扎在二次绕组上，二次绕组为环形结构，尤其是三角区部位的主绝缘包扎很难用机械完成，所以，均由经过严格培训的技术工人手工包扎完成，对操作者技能要求高，人为影响较大，制作周期长，质量控制难度大。倒立电流互感器的结构决定了倒立式电流互感器“头重脚轻”，见图1。
2）其次要明确放电的几种形式：①绝缘介质内部杂志放电；②表面放电；③气体放电。表2介绍了几种放电图形。
3）该产品返厂后首先进行了油色谱分析，分析结构如表3，数据严重偏离正常值，内部存在放电，放电特征符合油纸绝缘中局部放电，由于含水量正常，可以排除受潮可能。问题的原因不在设计及运行条件，而是由于其工艺上的分散性造成的。
4）进行高压介损、局放等非破坏性试验进行检查，验证产品缺陷，发现局放符合最后巡检值，介损超出国家标准值，其他误差等符合国标要求。对产品进行解体，发现内屏有烧黑现象。
2 分析和控制措施
该产品为电容型绝缘结构，设有一个地屏和一个高压电屏，中间设有端屏。倒立式电流互感器环部绝缘包扎是整个绝缘包扎过程中最关键的，直接影响的整个产品的绝缘性能，处理不好不仅影响产品局放和介损，而且甚至会导致产品绝缘击穿。该类产品环部绝缘包扎一般采用手工完成。对于环部绝缘厚度较大或环部内外径相差较大的情况，为避免内圆面绝缘厚度增长过于严重，甚至难以包扎，通常需要在外圆周上加垫附加绝缘，通常采取加垫齿纸的方法以适当地减少内圆周多余的绝缘包扎厚度，通过改变多余的绝缘包扎厚度还可以调整主屏电容，使电压分配比较合理。一般是内层主屏绝缘不加垫齿纸，外层主屏绝缘采用加垫齿纸方式。
为了减少内外圆面绝缘包扎厚度的差别，以尽可能增大内孔直径。以理论绝缘总厚度为基础，计算出齿纸在外圆面加垫总厚度（如果是多主屏绝缘结构的，应分别计算每一个主屏间的加垫量）及齿纸延伸到上下端面的宽度。
如图3所示。
设加垫绝缘厚度为δb1和包扎绝缘厚度δb2，它俩之和应等于外圆面所需的绝缘总厚度δb。有加垫时开始包扎纸带的外半径由Rb增加到（Rb+δb1），所以得到：
内圆面所得到的绝缘厚度：
Cx表示加垫绝缘在上下端面的宽度，确定这一尺寸的原则是：从有加垫到无加垫过渡处的厚度应不小于外圆面绝缘总厚度δb，即应使得包扎δb2时在Rx处所得到的绝缘厚度δxh应等于或大于δb。于是在上下端面先确定几个点，即端面最里处、端面3/4处、端面2/3处、端面1/2处及端面最外处。分别计算该处包扎纸带的绝缘厚度δxh，按照上述原则得到每处应加垫绝缘的厚度，从而确定加垫齿纸应延伸到上下端面的具体位置。
为了保证绝缘包扎的连续性，并保证手工操作留有足够的绝缘裕度，决定加垫齿纸至少延伸到上下端面的1/2处，由此可确定上下端面绝缘厚度，即高度方向尺寸。
现行的操作方法多为以外圆周半叠为准，显然外圆周加垫若干齿纸的形式虽然降低了一些内圆面的绝缘厚度，但是内径绝缘厚度还是大于外径方向绝缘厚度许多。
该产品主绝缘解体过程中，详细记录了包绕的绝缘纸带量和加垫齿纸的数量，在包扎过程中虽然加垫了齿纸，理论上使内外绝缘厚度相等。
经过上述试验数据和解体现象分析，是由于产品存在“头重脚轻”的特点，在运输过程中，运输的颠簸导致二次绕组移位，绝缘距离减小，场强增大。电流互感器电场强度大小对电老化速度有显著影响，老化试验表明，同样大小的气隙，随着场强的增大，放电发展速度也较快，放电量、放电次数及能量都增大，绝缘材料的电老化寿命与电场强度的幂函数呈反比关系。
3 结论
除了有效控制倒立式电流互感器环部绝缘厚度的均匀性，环部机械强度和稳定性也是保证质量的关键之一。
作者简介
刘秀凤（1976-），女，技术部部长，高级工程师，毕业于河北工业大学电气系，从1999年起开始从事互感器开发研制和工艺研究，完成多种互感器的开发设计。
关键词 倒立式电流互感器；局放
中图分类号：TM406 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）23-0195-02
内蒙220 kV变110 kV倒立式电流互感器，2012年12月投入运行，2013年进行运行巡检，巡检结果如下：
电流互感器作为电网中的重要电气设备，一次侧与母线相连，一旦发生事故，后果非常严重。由于局放增大的速度很快，建议停电返厂修理，对上述局放数据和趋势进行深入透彻的研究分析，如下。
1 原因分析
1）首先知道倒立式电流互感器的特点：①倒立式电流互感器由于二次绕组集中置于产品上部储油柜内，且主绝缘包扎在二次绕组上。所以产品重心高，稳定性差。为此产品外绝缘均采用高强瓷瓷套；②一次绕组为较短的 “一”型结构，所以，在大电流时，温升和动热稳定比较容易满足，且有色金属用量少，成本低；③由于主绝缘包扎在二次绕组上，二次绕组为环形结构，尤其是三角区部位的主绝缘包扎很难用机械完成，所以，均由经过严格培训的技术工人手工包扎完成，对操作者技能要求高，人为影响较大，制作周期长，质量控制难度大。倒立电流互感器的结构决定了倒立式电流互感器“头重脚轻”，见图1。
2）其次要明确放电的几种形式：①绝缘介质内部杂志放电；②表面放电；③气体放电。表2介绍了几种放电图形。
3）该产品返厂后首先进行了油色谱分析，分析结构如表3，数据严重偏离正常值，内部存在放电，放电特征符合油纸绝缘中局部放电，由于含水量正常，可以排除受潮可能。问题的原因不在设计及运行条件，而是由于其工艺上的分散性造成的。
4）进行高压介损、局放等非破坏性试验进行检查，验证产品缺陷，发现局放符合最后巡检值，介损超出国家标准值，其他误差等符合国标要求。对产品进行解体，发现内屏有烧黑现象。
2 分析和控制措施
该产品为电容型绝缘结构，设有一个地屏和一个高压电屏，中间设有端屏。倒立式电流互感器环部绝缘包扎是整个绝缘包扎过程中最关键的，直接影响的整个产品的绝缘性能，处理不好不仅影响产品局放和介损，而且甚至会导致产品绝缘击穿。该类产品环部绝缘包扎一般采用手工完成。对于环部绝缘厚度较大或环部内外径相差较大的情况，为避免内圆面绝缘厚度增长过于严重，甚至难以包扎，通常需要在外圆周上加垫附加绝缘，通常采取加垫齿纸的方法以适当地减少内圆周多余的绝缘包扎厚度，通过改变多余的绝缘包扎厚度还可以调整主屏电容，使电压分配比较合理。一般是内层主屏绝缘不加垫齿纸，外层主屏绝缘采用加垫齿纸方式。
为了减少内外圆面绝缘包扎厚度的差别，以尽可能增大内孔直径。以理论绝缘总厚度为基础，计算出齿纸在外圆面加垫总厚度（如果是多主屏绝缘结构的，应分别计算每一个主屏间的加垫量）及齿纸延伸到上下端面的宽度。
如图3所示。
设加垫绝缘厚度为δb1和包扎绝缘厚度δb2，它俩之和应等于外圆面所需的绝缘总厚度δb。有加垫时开始包扎纸带的外半径由Rb增加到（Rb+δb1），所以得到：
内圆面所得到的绝缘厚度：
Cx表示加垫绝缘在上下端面的宽度，确定这一尺寸的原则是：从有加垫到无加垫过渡处的厚度应不小于外圆面绝缘总厚度δb，即应使得包扎δb2时在Rx处所得到的绝缘厚度δxh应等于或大于δb。于是在上下端面先确定几个点，即端面最里处、端面3/4处、端面2/3处、端面1/2处及端面最外处。分别计算该处包扎纸带的绝缘厚度δxh，按照上述原则得到每处应加垫绝缘的厚度，从而确定加垫齿纸应延伸到上下端面的具体位置。
为了保证绝缘包扎的连续性，并保证手工操作留有足够的绝缘裕度，决定加垫齿纸至少延伸到上下端面的1/2处，由此可确定上下端面绝缘厚度，即高度方向尺寸。
现行的操作方法多为以外圆周半叠为准，显然外圆周加垫若干齿纸的形式虽然降低了一些内圆面的绝缘厚度，但是内径绝缘厚度还是大于外径方向绝缘厚度许多。
该产品主绝缘解体过程中，详细记录了包绕的绝缘纸带量和加垫齿纸的数量，在包扎过程中虽然加垫了齿纸，理论上使内外绝缘厚度相等。
经过上述试验数据和解体现象分析，是由于产品存在“头重脚轻”的特点，在运输过程中，运输的颠簸导致二次绕组移位，绝缘距离减小，场强增大。电流互感器电场强度大小对电老化速度有显著影响，老化试验表明，同样大小的气隙，随着场强的增大，放电发展速度也较快，放电量、放电次数及能量都增大，绝缘材料的电老化寿命与电场强度的幂函数呈反比关系。
3 结论
除了有效控制倒立式电流互感器环部绝缘厚度的均匀性，环部机械强度和稳定性也是保证质量的关键之一。
作者简介
刘秀凤（1976-），女，技术部部长，高级工程师，毕业于河北工业大学电气系，从1999年起开始从事互感器开发研制和工艺研究，完成多种互感器的开发设计。