復(fù)合絕緣高壓電流互感器應(yīng)用研究探討

【摘要】隨著科技的發(fā)展，電力領(lǐng)域也不斷融入新的科學(xué)技術(shù)，許多新的電氣設(shè)備在不斷地出現(xiàn)。復(fù)合絕緣高壓電流互感器隨著電力設(shè)備的更新?lián)Q代應(yīng)運(yùn)而生，它具有體積小、防火防爆、低污染、維修簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，其價(jià)格與同類(lèi)設(shè)備相比較低廉。本文介紹了復(fù)合絕緣高壓電流互感器在技術(shù)和結(jié)構(gòu)方面的特點(diǎn)，并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】高壓電流互感器；應(yīng)用

復(fù)合絕緣高壓電流互感器又叫干式電流互感器，其主要采用的絕緣材料是聚四氟乙烯薄膜和硅橡膠，這種絕緣材料代替了傳統(tǒng)材料，具有傳統(tǒng)互感器沒(méi)有的特點(diǎn)以及良好的特性。它具有良好的絕緣效果，并且穩(wěn)定性較好，維護(hù)簡(jiǎn)單，價(jià)格相對(duì)較低。以下對(duì)其進(jìn)行具體分析，了解其在各種試驗(yàn)下的性能表現(xiàn)以及其安全性。

一、復(fù)合絕緣高壓電流互感器試驗(yàn)

為了了解復(fù)合絕緣高壓電流互感器的性能以及在使用后是否會(huì)出現(xiàn)劣化現(xiàn)象，為今后的推廣提供重要的參考依據(jù)，以下就復(fù)合絕緣高壓電流互感器進(jìn)行試驗(yàn)和分析。試驗(yàn)中的三臺(tái)機(jī)器均為已經(jīng)運(yùn)行三年以上的互感器。

（一）試驗(yàn)具體內(nèi)容。在對(duì)復(fù)合絕緣高壓電流互感器進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，主要試驗(yàn)其出廠項(xiàng)目和特殊項(xiàng)目。出廠項(xiàng)目包括：電阻測(cè)試、介質(zhì)損耗測(cè)試、局部放電測(cè)試、誤差測(cè)試等；特殊項(xiàng)目測(cè)試包括：介質(zhì)與電壓試驗(yàn)、耐壓試驗(yàn)等。1.出廠試驗(yàn)。對(duì)三臺(tái)互感器進(jìn)行測(cè)試，其依據(jù)的是出廠的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)，雖然三臺(tái)設(shè)備都已經(jīng)運(yùn)行了三年多，但其各項(xiàng)指標(biāo)都符合出廠標(biāo)準(zhǔn)；2.特殊試驗(yàn)。在介質(zhì)與施加電壓的關(guān)系測(cè)試中顯示介質(zhì)的損耗因數(shù)很小，并且趨于穩(wěn)定。介質(zhì)損耗因數(shù)能夠準(zhǔn)確的判斷介質(zhì)的絕緣能力，因數(shù)越大則絕緣壽命越短。如果在固體介質(zhì)上施加電壓，就會(huì)有電流從中流過(guò)，并且電流會(huì)隨著電壓的增加而增加，如果電壓過(guò)高，就會(huì)出現(xiàn)電流擊穿絕緣的狀況。在試驗(yàn)中，從20kV開(kāi)始對(duì)其施加電壓，在每次升高電壓的同時(shí)做介質(zhì)損耗的測(cè)量，當(dāng)施加的電壓達(dá)到166kV時(shí)，其介質(zhì)損耗因數(shù)沒(méi)有發(fā)生明顯變化，基本處于原來(lái)的狀態(tài)。說(shuō)明電流互感器的絕緣狀況良好，絕緣裕度較大。它之所以具有較高的絕緣性能，是因?yàn)槠溥x用的主要材質(zhì)為聚四氟乙烯，這種材料是中性介質(zhì)，這種介質(zhì)的損耗因數(shù)較小而且具有較高的穩(wěn)定性；在對(duì)復(fù)合絕緣高壓電流互感器進(jìn)行放電測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，檢測(cè)的樣品雖然使用多年，但其局部放電量要遠(yuǎn)低于剛出廠時(shí)的放電量，這是由于在測(cè)試過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行了126kV的激發(fā)，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，出現(xiàn)局部放電量衰減的現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)互感器的加壓時(shí)間和局部放電量的試驗(yàn)表明，局部放電量隨著電壓和時(shí)間的增加而呈衰減趨勢(shì)；為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品絕緣裕度的檢測(cè)，對(duì)其進(jìn)行破壞性的耐壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)過(guò)程中將工頻的耐壓值調(diào)到185kV，在確定耐壓時(shí)間后不斷的升高電壓，直到電壓升高至350kV，以至導(dǎo)電線夾將箱體的空氣間隙擊穿，這時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，互感器的絕緣并沒(méi)有發(fā)生任何的破壞。為了證明測(cè)試的準(zhǔn)確性、進(jìn)一步檢查互感器的絕緣裕度，從而對(duì)另一臺(tái)互感器進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，其絕緣也沒(méi)有發(fā)生任何損壞。通過(guò)兩次耐壓試驗(yàn)得出，互感器的絕緣水平高于出廠值，且絕緣裕度大，較安全。

（二）對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行解剖。在對(duì)試驗(yàn)中的兩臺(tái)互感器進(jìn)行解剖得出，用于絕緣的材料比較潔白、光亮，并且絕緣材料包扎緊密，沒(méi)有出現(xiàn)松動(dòng)的現(xiàn)象，絕緣材料的表面沒(méi)有任何放電現(xiàn)象。其電容邊比較整齊，沒(méi)有因?yàn)榉烹姸鴮?duì)電容邊造成破壞，并且絕緣材料的尺寸沒(méi)有發(fā)生位移現(xiàn)象。由此可以證明，復(fù)合絕緣高壓電流互感器的絕緣性能非常好，絕緣的裕度也比較大，誤差在在合格的范圍內(nèi)，其條件能夠滿足正常的運(yùn)行要求。

二、復(fù)合絕緣高壓電流互感器絕緣劣化率分析

（一）絕緣材料。在電力設(shè)備中，絕緣材料的選擇尤為關(guān)鍵，材料的好壞直接影響到整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，在對(duì)絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，介質(zhì)損耗因數(shù)是判定材料絕緣性能的主要標(biāo)志。如果介質(zhì)的損耗因數(shù)過(guò)大，就會(huì)導(dǎo)致絕緣材料的溫度過(guò)高，由于熱量不穩(wěn)定，還會(huì)造成材料發(fā)生熱擊穿現(xiàn)象。復(fù)合絕緣高壓電流互感器中使用的材料為聚四氟乙烯，其損耗因數(shù)比較小，在承受電壓超過(guò)工頻耐壓的情況下，其損耗因數(shù)的數(shù)值小于4%，這就證明復(fù)合絕緣高壓電流互感器的介損小且穩(wěn)定性好，有較低的劣化率，具有較好的性能。

（二）組合絕緣結(jié)構(gòu)。在對(duì)互感器進(jìn)行研究的同時(shí)要考慮到局部放電量的因素，局部放電量是判斷劣化率的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。高壓電力設(shè)備中都會(huì)存在一定的缺陷，有些電場(chǎng)的分布還具有不均勻性。在電場(chǎng)的作用下，固體絕緣中的氣隙達(dá)到一定的值，就會(huì)導(dǎo)致高壓設(shè)備的局部放電。暫時(shí)的局部放電不會(huì)給高壓設(shè)備帶來(lái)太大影響，但長(zhǎng)期的放電會(huì)提高絕緣的劣化率，嚴(yán)重的會(huì)擊穿整個(gè)絕緣結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)復(fù)合絕緣高壓電流互感器的研究，其局部放電量很小，如果在高電壓設(shè)備上施加一定的電壓或者延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間，這樣就會(huì)使局部放電量衰減。所以說(shuō)絕緣結(jié)構(gòu)放電量小也是保證絕緣劣化率低的一個(gè)重要因素。

（三）電壓分布。電壓分布決定了高壓電設(shè)備運(yùn)行的安全性，絕緣芯體的電容結(jié)構(gòu)是使內(nèi)絕緣可以在均勻的電場(chǎng)下運(yùn)行的必要保障。復(fù)合絕緣高壓電流互感器與其他傳統(tǒng)的電流互感器的不同之處在于其絕緣芯體被熱縮管包裹，且熱縮管被硅橡膠傘裙包裹，這就使電流互感器具有較好的絕緣效果。由于互感器的外絕緣和絕緣芯體配合較緊密，且電位的分布較均勻，這就使其周?chē)碾妷簣?chǎng)較低，這樣不僅能提高放電電壓也能降低絕緣材料的劣化率，延長(zhǎng)絕緣材料的使用時(shí)間。通過(guò)將傳統(tǒng)的合成絕緣子和穿墻套管進(jìn)行對(duì)比，兩者在長(zhǎng)時(shí)間使用后有明顯的區(qū)別，合成絕緣子由于電壓分布不均勻，在長(zhǎng)期使用后導(dǎo)致傘群發(fā)黑，而穿墻套管雖然也使用了同樣的時(shí)間，但卻完好無(wú)損。

（四）熱負(fù)荷試驗(yàn)。劣化率問(wèn)題是設(shè)備管理人員和設(shè)計(jì)人員最關(guān)注的問(wèn)題，因?yàn)榱踊蕸Q定了產(chǎn)品的使用壽命。目前我國(guó)絕緣材料最長(zhǎng)的使用時(shí)間是15年，且在運(yùn)行過(guò)程中狀態(tài)良好，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)絕緣事故。在計(jì)算有機(jī)復(fù)合絕緣壽命初期，曾經(jīng)對(duì)絕緣芯體做過(guò)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的熱負(fù)荷循環(huán)試驗(yàn)。試驗(yàn)的具體內(nèi)容是：在20℃的環(huán)境下對(duì)66kV的芯體做126個(gè)周期的循環(huán)試驗(yàn)。在試驗(yàn)中不斷的向絕緣芯體施加73kV的電壓，在通電5小時(shí)后，停止施壓3小時(shí)，每天進(jìn)行3個(gè)周期的負(fù)荷循環(huán)試驗(yàn)。再按110kV等級(jí)進(jìn)行負(fù)荷循環(huán)試驗(yàn)，將原來(lái)的溫度調(diào)整為25℃，將電壓升為127kV。經(jīng)過(guò)這兩次試驗(yàn)后可以得出，絕緣芯體沒(méi)有出現(xiàn)擊穿的現(xiàn)象，也沒(méi)有發(fā)生芯體的變形或損傷的狀況。根據(jù)劣化率的理論進(jìn)行分析，復(fù)合絕緣高壓電流互感器具有較長(zhǎng)的使用壽命。

總結(jié)

通過(guò)以上的研究和探討表明，復(fù)合絕緣電流互感器具有較強(qiáng)的電氣性能，采用的是國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)，通過(guò)對(duì)復(fù)合絕緣高壓電流互感器進(jìn)行理論分析和試驗(yàn)應(yīng)用，表明其使用壽命和可靠性均符合電網(wǎng)使用要求。由于其具有較高的性?xún)r(jià)比，所以適合在全國(guó)范圍內(nèi)大力推廣。

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