高压套管和高压互感器绝缘

1.1概述1.2充油套管单油隙套管：35kV及以下导杆表面油道里的场强较高：常在导杆上包5～15的电缆纸或套绝缘纸桶=>纸的介电常数较高，因而场强降低。设计套管时：需校验电晕起始电压和滑闪起始电压：电晕起始电压应高于工作压和干闪电压套管在油中的瓷套高度为空气中瓷套高度的一半。套管内的绝缘的击穿电压希望大于其干试电压1—瓷套；2一导杆；3、4—绝缘管；5—卡件；6—密封垫；7—油箱盖第一节：高压套管多油隙套管：220180-0180-φ370-多个绝缘桶以提高击穿电压油隙分隔得越细耐压越高664有时在绝缘桶上包金属极板4图8-4试验变压器套管近法兰处主要部件1—瓷套；2—油纸；3—胶纸筒；第一节：高压套管1.3电容式套管高试主要依靠电容芯子来改善电场分布电容芯子由多层绝缘纸构成，在层间按电场分布比充油套管均匀得多；相邻铝箔间测绝缘层很薄，因而介电强度很高分胶纸套管和油纸套管图8-5电容式套管示意图1一导杆；2—油枕；3—上瓷套；4—中间法兰；5—电容芯子；6一下瓷套图8-7电容芯子中极板尺寸示意图第一节：高压套管1.3检修检修检修第一节：高压套管1.3电容式套管高试油纸套管：结构相似，以电缆纸浸以矿物油为绝缘，经干燥、真空浸油处理，介损小、局放起始电压高。新发展：真空加压浸环氧树脂的浸胶套管，尺寸小、强度高。接地屏：最外层电容极板，用小套管引出，运行时接地，试验时用来测量泄漏电流、局放信号等。检修第一节：高压套管1.3电容式套管高试场强选择：1)长期工作电压下不发生有害局放2)1分钟工频耐压试验时不出现滑闪放电。3)在干试和冲击试验下不击穿。1)芯子发生贯穿纸层的径向击穿2)芯子发生沿纸层或芯子表面的闪络3)极板边缘电场集中、存在空隙，易发生检修高试高压套管1.3检修高试1—油纸电气强度；2—胶纸电气强度；3—运行中各种电压下的场强；胶纸和油纸绝缘的短时电气强度都很高，但长期电压作用下的介电强度仅为短时的几分之一图8-6电容芯子的伏秒特性及运行中各种电压下的场强1—油纸电气强度；2—胶纸电气强度；3—运行中各种电压下的场强；检修高压套管1.3检修胶纸和油纸绝缘的短时电气强度都很高，但长期电压作用下的介电强度仅为短时的几分之因而芯子绝缘中工作场强的选取通常主要取决于长期工作电压下不发生有害的局放的要求在胶纸套管中采用半导电极板或镶边以缓和均压板边缘的电场检修检修放电发生部位(注：污秽部分已经被擦除)第一节：高压套管1.3电容式套管高试U=k、dkV其中d为电极间的绝缘厚度(mm)表8-1胶纸绝缘放电电压计算式中的k值放电形式极板的材料绝缘介质k值起始电晕半导体金属或半导体变压器油滑闪放电金属或半导体空气或油中胶纸绝缘中局放不易扩大，选用的工作场强略低于其起始电晕场强即可。油纸绝缘要求局放在工作电压下熄灭，选用的工作场强远低于电晕起始场强。检修第一节：高压套管1.3电容式套管高试表8-2套管径向许用工作场强绝缘介质电极边缘的材料及工艺条件k₁值金属极板半导电极板或镶边金属极板、且工艺良好半导电极板或镶边、且工艺良好检修第一节：高压套管1.3电容式套管高试电容芯子轴向场强的选择，常按工频击穿电压(常为1.2倍干试电压)下不出现轴向闪络来考虑。表8-3芯子在油中的轴向闪络及许用场强(有效值)kV/cm闪络场强许用场强台阶λ>15mm、尾部屏蔽小于20%极板边缘离表面较远一检修第一节：高压套管1.4检修主要设计内容：正确选择各种场强；算出各均压极板的合适尺寸以使径向、轴向电场分布较均匀，且两者关系较合理；考虑芯子与瓷套间的合理配合，有利于提高瓷套外部的放电电压检修第一节：高压套管1.4检修基础知识：dU:相邻极板间的电位差E:相邻极板沿dl上的等效轴向场强Ea=-E,dr/dlE,rl=k检修第一节：高压套管1.4检修如果保持径向场强不变：rl=CE。=E,r²/c轴向电场很不均匀，将随半径r的平方增大图8-7电容芯子中极板尺寸示意图检修第一节：高压套管1.4检修如果保持轴向场强不变：已知最靠近导杆r,处极板长为I最靠近法兰r处极板长为I,求解方程可得：图8-7电容芯子中极板尺寸示意图检修第一节：高压套管1.4检修管设计原理如果保持轴向场强不变：22匀程度小些：图8-7电容芯子中极板尺寸示意图检修第一节：高压套管检修在设计芯子时，不可能使E和E,两者同时保持均匀。80年代后：“等厚度，不等台阶”90年代后：“等裕度”检修第一节：高压套管1.4电容式套管设计原理高试近法兰处极板半径r,的选择：取E,恒定，取=E=Em,则：为使r,最小，由dr,/dξ=0得：ξ=3.6当选定许用场强后，依据上式可求出rn检修高压套管1.4电容式套管设计原理高试检修图8-7电容芯子中极板尺寸示意图各均压板长度的选择：在考虑芯子的轴向尺寸时，希望沿芯子表面较均匀得电场分布也能够影响到瓷套的外表，接地极板I,宜比法兰高出8～10%L,而最靠近导杆的极板的顶点宜低于上端盖20~40%L油纸套管下瓷套的尾部屏蔽常取下瓷套长度L的当采用等台阶设计时，各电容极板的长度分别是：检修高压套管检修各均压板半径的选择：在等轴向场强的设计中，如采用“等台阶、等电容”的方案，则各极板间的绝缘厚度不同。图8-7电容芯子中极板尺寸示意图第一节：高压套管1.4电容式套管设计原理检修取20%裕0.7om,轴向闪络场强参见表8一3,则工频闪络电压约为：第一节：高压套管1.4电容式套管设计原理检修在选取上台阶时兼顾改善瓷套外表面电场，取上台阶为1.5om.此时，台阶总长为90(1.5+0.7)=198cm。接地极板I,:如法兰长20cm、装电流互感器需40cm、卡装长10cm、高出法兰8～10%L(取为25cm),则I,=250一1.5X90-10-25=80,满足20～40%L的屏蔽要求。其他各板长度I:按公式8一22计算可得。检修第一节：高压套管1.4电容式套管设计原理高试检修板半径r=185.4om=186cm,由式8-19得r,=186/(295/95)第二节：高压电流互感器检修Px-1—初级绕组；2—电容屏；3—次级绕组及铁芯设计原理：将仅一匝的初级绕组上。为了改善绝缘层中电场分布，在绝缘层中布置电容屏，在接地屏外面套以带有次级绕组的铁芯。与串墙套管相似，设计原理相同有足够的轴向尺寸，宜按照径向场强均匀来设计，如等厚度设计。场强选用原则：长期工作电压下不发生电晕，在工频及冲击试验当相邻电容屏间油纸绝缘厚度为d检修检修鉴于电容屏边缘处电场分布极不均匀，而电流互感器里的电容屏数目较少，常在相图8-10改善电容屏边缘处电邻屏间插入几个端屏。场的一种措施检修检修当相邻电容屏间油纸绝缘厚度为d(mm)时，工频1分钟试验电压下许用场强为E<12d-0.BkV/m在选择屏数(包括端屏)时，近似按相邻屏间的电位为有助于瓷套表面电场均匀化，接地电容屏宜伸出金属油箱约0.1L,最里面的极板宜低于顶部金属件0.2L。电容屏半径：按等厚度求取电容屏长度：按下列公式(电通量近似相等、各层径向电场相等)计算：检修检修计算实例：220kV油浸纸电流互感器，1分钟工频实验电压395kV、外绝缘干试电压495kV.n>U/Ed=395X1.15/(13.7K0.8)=41.4=45.则每4个端屏1个主屏，共9个主屏、两端各36个端屏。各电容屏尺寸：根据导电芯，最里面屏半径r,=3.