專利名稱：高壓套管高電壓大電流復(fù)合熱穩(wěn)定試驗方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓套管的熱穩(wěn)定試驗方法及裝置，具體為采用在進行高壓套管熱穩(wěn)定試驗中，同時加載高電壓和大電流的復(fù)合熱穩(wěn)定試驗方法及裝置，屬高壓電器試驗技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電網(wǎng)容量的增加，超高壓及高壓配變電設(shè)備的一次電流幅值也大幅增加，220kV至500kV電網(wǎng)用的電流互感器額定電流已達3000A至5000A以上，大容量發(fā)電機組或變壓器的額定電流接近30kA。這些設(shè)備與線路之間需要高壓套管作為過渡承載高電壓、大電流裝置，由于高壓套管運行環(huán)境及所處位置關(guān)鍵而獨特，所以對于高壓套管的機械強度、絕緣性能及熱穩(wěn)定試驗檢測非常重要。一種公知的變壓器用高壓套管熱穩(wěn)定試驗是將套管插入試驗油箱中，再將油箱中絕緣油加熱到< 90°C，然后加載測試電壓，直至套管達到一個熱穩(wěn)定狀態(tài)，再進行相關(guān)的電性能參數(shù)的測試。這種熱穩(wěn)定試驗是一種模擬高壓套管僅承受高電壓作用的實際運行狀況的方法，在這試驗方法中變壓器帶有足夠的負荷的效應(yīng)是用油溫達到上限溫度90°C來等效，電壓達到應(yīng)用條件下的電壓。但該種方法的不足是額定的負荷電流沒有同時加載通過高壓套管，與實際的高壓套管運行條件不相一致。真實的高壓套管是當(dāng)變壓器達到上限溫度的時候，套管不但承受著高電壓的作用，也承受著額定電流(甚至數(shù)倍于額定電流的瞬間浪涌電流)作用。運行中套管在受著變壓器發(fā)熱的加熱作用的同時加載的高電壓使絕緣介質(zhì)承受電應(yīng)力，并使絕緣介質(zhì)發(fā)生極化而發(fā)熱；運行中的大電流作用于套管導(dǎo)電桿而因通過電流產(chǎn)生電阻熱、電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電動力等作用，即在實際運行中套管將受到油的加熱電壓的作用和大電流的作用，因此，在高壓套管的試驗測試中，同時加載高電壓、大電流及模擬運行溫度才是更合理、全面的試驗方法。公知的套管熱穩(wěn)定試驗方法因缺少電流發(fā)熱影響因數(shù)，其熱場的分布是偏于寬松的。這也造成了按目前公知的試驗，高壓套管試驗合格后，在運行中經(jīng)常發(fā)生事故的現(xiàn)象。若采用常規(guī)的由試驗變壓器同時加載高電壓、大電流于試品的方法，則要求電源容量巨大而造成損失與浪費，例如一支220kV3500A的高壓套管，如加壓200kV、電流3500A，則要求電源容量S = 200kV X 3500A = 700MVA。中國發(fā)明專利《特高壓設(shè)備帶電考核方法》(申請?zhí)?200810048950. 6)所公開的，就是建立大容量可模擬實際高電壓、大電流運行情況的帶電考核等效掛網(wǎng)，對套管等超高壓設(shè)備進行帶電考核，驗證其設(shè)計、制造及工藝上的安全性和可靠性，這個方法試驗成本巨大；實用新型專利《變壓器高壓套管及低壓端子板試壓試溫裝置》(申請?zhí)?00820054261. I)所公開的，對油箱進行密封和高溫試驗這個方法可以給套管加熱和加大電流，但卻無法加載高電壓。這是因為大電流和高電壓所涉及的技術(shù)難題是不同的，在一套設(shè)備中很難兼顧所致。本發(fā)明所采用將不同功用設(shè)備進行分離，利用各自優(yōu)點進行復(fù)合的技術(shù)路線，即采用小容量的高壓設(shè)備及小容量大電流設(shè)備同時加載于高壓套管進行試驗的方法及裝置，未見于公開文獻或資料中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)提出的問題，公開一種高壓套管高電壓大電流復(fù)合熱穩(wěn)定試驗方法及裝置，對高壓套管進行模擬掛網(wǎng)運行狀態(tài)下的熱穩(wěn)定試驗，首先將安裝套管的油箱加熱到設(shè)定溫度，再利用小容量高電壓設(shè)備將高電壓施加于高壓套管上，同時還將小容量大電流設(shè)備將大電流施加于同一高壓套管試品；這一方法使被試高壓套管上的熱場、電場和磁場分布與實際運行狀況完全一致后，對高壓套管進行嚴格全面的熱穩(wěn)定考核，達到提聞聞壓套管質(zhì)量，進一步提聞聞電壓電器設(shè)備運行可罪性目的。本發(fā)明的技術(shù)方案是高壓套管高電壓大電流復(fù)合熱穩(wěn)定試驗裝置，包括高電壓發(fā)生器、大電流發(fā)生器、模擬變壓器油箱及油箱內(nèi)絕緣油加熱裝置，待試驗高壓套管安 裝在模擬變壓器油箱上，絕緣油加熱裝置是利用外接電源將油箱內(nèi)絕緣油加熱到>90°C的電加熱裝置；其特征在于所述的高電壓發(fā)生器的電流< 10A、輸出電壓按試驗要求選取在1000疒2400kV范圍內(nèi)，其輸出高壓端子與二支高壓套管位于油箱外部的導(dǎo)電桿并聯(lián)、低壓端子接地；所述的大電流發(fā)生器的輸出電壓< 2kV、輸出電流按試驗要求選取在20(Γ10000Α范圍內(nèi)，其輸出端分別與形成串聯(lián)回路的二支高壓套管位于油箱內(nèi)一端導(dǎo)電桿連接。其有益效果是本發(fā)明采用一臺較小容量高壓發(fā)生器產(chǎn)生試驗所需的高電壓和一臺較小容量的大電流發(fā)生器產(chǎn)生試驗所需的大電流，并分別給待試驗高壓套管加載高電壓和大電流，相比較可同時提供高電壓及大電流的單臺套大容量試驗電源，大大減小了電源容量，大大節(jié)約了試驗成本，而且使用靈活，效率高。如上所述的高壓套管高電壓大電流復(fù)合熱穩(wěn)定試驗裝置，其特征在于所述的大電流發(fā)生器安裝在絕緣油箱中，其輸入電源繞組套在大電流發(fā)生器鐵芯柱上，電源繞組外部套裝高壓絕緣層，將大電流繞組與電源繞組間的油隙分割成若干個由小油隙和絕緣層構(gòu)成的固——液組合絕緣層。其有益效果是加強了大電流發(fā)生器輸入、輸出繞組之間絕緣，解決輸出端子、電源輸入端子及鐵芯等部件之間的高電壓絕緣問題，使大電流繞組能夠耐受住套管所需的試驗電壓，從而實現(xiàn)了高壓套管加高電壓的同時加大電流的復(fù)合熱穩(wěn)定試驗。高壓套管高電壓大電流復(fù)合熱穩(wěn)定試驗方法，其特征在于將待試驗高壓套管安裝在一個充滿絕緣油的油箱上，并與油箱上的另一支套管相連接，以便同大電流發(fā)生器連接后構(gòu)成一個閉合回路，利用電加熱裝置將絕緣油加熱至> 900C ;再采用輸出電流< 10Α、輸出電壓按要求所需，在1000 V 2400kV范圍內(nèi)的高電壓發(fā)生器向所述的高壓套管加載高電壓，高壓發(fā)生器高壓端子輸出與二支高壓套管油箱外側(cè)導(dǎo)電桿并聯(lián)、低壓端子接地；同時采用容量輸出電壓< 2kV、輸出電流按試驗要求選取，在20(Γ10000Α范圍之內(nèi)的大電流發(fā)生器向高壓套管加載大電流，大電流發(fā)生器輸出端分別與高壓套管油箱內(nèi)側(cè)導(dǎo)電桿串聯(lián)；直至高壓套管以及高壓套管內(nèi)外絕緣介質(zhì)的內(nèi)、外熱場、電場和電磁場都與高壓套管實際運行條件一致，或達到試驗規(guī)定要求，再進行相關(guān)的電性能參數(shù)測試、熱穩(wěn)定性試驗。其有益效果是采用一臺小容量高壓發(fā)生器和一臺小容量大電流發(fā)生器分別給待試驗高壓套管加載高電壓和大電流，即可實現(xiàn)傳統(tǒng)的需要大容量電源才能完成的試驗，大大節(jié)約了試驗成本。


附圖I為本發(fā)明實施例電路原理 附圖2為本發(fā)明高壓套管高電壓大電流復(fù)合熱穩(wěn)定試驗裝置示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對發(fā)明實施例作進一步說明
如附圖I及附圖2所示，本發(fā)明高壓套管高電壓大電流復(fù)合熱穩(wěn)定試驗裝置包括高電壓發(fā)生器T1、大電流發(fā)生器T2、絕緣油箱2、絕緣油I及油箱內(nèi)絕緣油加熱裝置3，待試驗高壓套管SPpSP2安裝在絕緣油箱2上，絕緣油加熱裝置3是利用外接電源將油箱內(nèi)絕緣油I加熱到設(shè)定溫度的電加熱裝置，本發(fā)明實施例中，絕緣油油溫為90°C，但也可是其他試驗所需溫度。本發(fā)明實施例中，高電壓發(fā)生器T1為小電流高電壓裝置一般輸出電流彡10A，輸入端aSp bSi接外部電源S1，輸出端AS1的電壓可由零到設(shè)備額定電壓間連續(xù)可調(diào)，一般輸出電壓彡2400kV，輸出高壓端子AS 1與二支高壓套管(SPpSP2)油箱外側(cè)的導(dǎo)電桿并聯(lián)，高壓發(fā)生器輸出低壓端子F i接地；大電流發(fā)生器T 2的輸入端aS2、bS2接外部電源S2，T2為低電壓大電流裝置，一般情況T2輸出電壓< 2kV，輸出電流可由零到設(shè)備額定電流間連續(xù)可調(diào)，一般輸出電流彡10000A，其輸出端AS2和BS2分別與形成串聯(lián)回路的二支高壓套管(SPpSP2)的導(dǎo)電桿連接。工作中由于大電流發(fā)生器T2的電源輸入端aS2、bS2是處低電壓狀態(tài)，而大電流輸出端AS2、BS2因為串聯(lián)接入高壓發(fā)生器的輸出電壓端AS1，處在高電壓狀態(tài)，特別的，AS2,BS2端子間電壓也很低，因此，必須要解決大電流發(fā)生器T2的輸出端子AS2、BS2與電源端子aS2、bS2和鐵芯F2之間的高電壓絕緣問題。在本發(fā)明中是通過將T2的電源輸入繞組套于鐵芯柱F2上，然后在電源輸入繞組外部加裝絕緣層，這樣可將大電流輸出繞組與電源輸入繞組間的油隙分割成若干個由小油隙和絕緣層構(gòu)成的固——液組合絕緣，從而使絕緣得到加強，使大電流輸入、輸出繞組能夠耐受試驗時高電壓的作用，從而實現(xiàn)了高壓套管加載高電壓的同時，可加載大電流進行復(fù)合熱穩(wěn)定試驗。具體實施例應(yīng)用如下
以電力系統(tǒng)用較小規(guī)格的高壓套管為例，其參數(shù)為額定電壓為Un=72. 5kV，額定電流In=1250A.最高使用電壓Umax=126kV，若以常規(guī)的高電壓，大電流變壓器的方式通以額定電流IN，并施加最高使用電壓Umax時，則電源容量為S=UmaxX In=126 kVX 1250A=157500kVA.顯然，這個試驗電源容量需求巨大，這樣進行試驗是難以接受的。而采用本發(fā)明進行試驗時，則試驗用的高壓發(fā)生器參數(shù)為額定電壓150kV額定電流0. 5A.大電流發(fā)生器參數(shù)為額定電壓為10V.額定電流3000A.實際使用中高電壓發(fā)生器輸出電壓為Ui=126kV.輸出電流I1=O. 15A.大電流發(fā)生器輸出電壓U2=6V，輸出電流I2=1250A,試驗中所需電源容量S=SAS2=UeXO. 15+6X1. 250=26. 4kVA。采用常規(guī)方式做Un=72. 5kV IN=1250A套管所需電源容量是本發(fā)明完成同樣參數(shù)套管所需容量的5966倍.可見本發(fā)明的經(jīng)濟效益和社會效益是十分優(yōu)良的。對于常規(guī)的套管熱穩(wěn)定試驗方法一即加熱加電壓不加電流條件下進行局部放電試驗時，試驗結(jié)果為在126kV套管的局部放電量為3pC，套管上、中、下的溫升值為26. 8K、24. 2K、21.4K。而當(dāng)采用本發(fā)明進行同樣的試驗時，在126kV電壓下，套管的局部放電量為9pC，套管上、中、下溫升值為35. 4k、37. 2k、33. Ok,可見采用常規(guī)方法無論是局部放電試驗還是套管熱場分布，都較本發(fā)明試驗方法寬松，如局部放電試驗常規(guī)方法測出為3pC，是合格的，而采用本發(fā)明試驗方法，則因?qū)щ姉U的發(fā)熱，惡化了絕緣特性，局放量達到9pC，已臨近不合格了，而本發(fā)明的套管工況同實際運行是完全相同的，因此，可以得出目前常規(guī)的套管熱穩(wěn)定試驗方法是偏弱的，運行結(jié)果也表明了這一點，而本發(fā)明技術(shù)正好克服 了這一缺陷。
權(quán)利要求
1.高壓套管高電壓大電流復(fù)合熱穩(wěn)定試驗裝置，包括高電壓發(fā)生器、大電流發(fā)生器、模擬變壓器油箱及油箱內(nèi)絕緣油加熱裝置，待試驗高壓套管安裝在模擬變壓器油箱上，絕緣油加熱裝置是利用外接電源將油箱內(nèi)絕緣油加熱到> 90°c的電加熱裝置；其特征在于所述的高電壓發(fā)生器的電流S10A、輸出電壓按試驗要求選取在1000 V 2400kV范圍內(nèi)，其輸出高壓端子與二支高壓套管位于油箱外部的導(dǎo)電桿并聯(lián)、低壓端子接地；所述的大電流發(fā)生器的輸出電壓< 2kV、輸出電流按試驗要求選取在20(Γ10000Α范圍內(nèi)，其輸出端分別與形成串聯(lián)回路的二支高壓套管位于油箱內(nèi)一端導(dǎo)電桿連接。
2.如權(quán)利要求I所述的高壓套管高電壓大電流復(fù)合熱穩(wěn)定試驗裝置，其特征在于所述的大電流發(fā)生器安裝在絕緣油箱中，其輸入電源繞組套在大電流發(fā)生器鐵芯柱上，電源繞組外部套裝高壓絕緣層，將大電流繞組與電源繞組間的油隙分割成若干個由小油隙和絕緣層構(gòu)成的固——液組合絕緣層。
3.高壓套管高電壓大電流復(fù)合熱穩(wěn)定試驗方法，其特征在于將待試驗高壓套管安裝在一個充滿絕緣油的油箱上，并與油箱上的另一支套管相連接，以便同大電流發(fā)生器連接后構(gòu)成一個閉合回路，利用電加熱裝置將絕緣油加熱至> 90°C ;再采用輸出電流< 10A、輸出電壓按要求所需，在1000 V 2400kV范圍內(nèi)的高電壓發(fā)生器向所述的高壓套管加載高電壓，高壓發(fā)生器高壓端子輸出與二支高壓套管油箱外側(cè)導(dǎo)電桿并聯(lián)、低壓端子接地；同時采用容量輸出電壓< 2kV、輸出電流按試驗要求選取，在20(Γ10000Α范圍之內(nèi)的大電流發(fā)生器向高壓套管加載大電流，大電流發(fā)生器輸出端分別與高壓套管油箱內(nèi)側(cè)導(dǎo)電桿串聯(lián)；直至高壓套管以及高壓套管內(nèi)外絕緣介質(zhì)的內(nèi)、外熱場、電場和電磁場都與高壓套管實際運行條件一致，或達到試驗規(guī)定要求，再進行相關(guān)的電性能參數(shù)測試、熱穩(wěn)定性試驗。
全文摘要
高壓套管高電壓大電流復(fù)合熱穩(wěn)定試驗裝置及其方法，包括高電壓發(fā)生器、大電流發(fā)生器、模擬變壓器油箱及油箱內(nèi)絕緣油加熱裝置，待試驗高壓套管安裝在模擬變壓器油箱上，絕緣油加熱裝置是利用外接電源將油箱內(nèi)絕緣油加熱到≥90℃的電加熱裝置；其特征在于所述的高電壓發(fā)生器的電流≤10A、輸出電壓按試驗要求選取在1000~2400kV范圍內(nèi)，其輸出高壓端子與二支高壓套管位于油箱外部的導(dǎo)電桿并聯(lián)、低壓端子接地；所述的大電流發(fā)生器的輸出電壓≤2kV、輸出電流按試驗要求選取在200~10000A范圍內(nèi)，其輸出端分別與形成串聯(lián)回路的二支高壓套管位于油箱內(nèi)一端導(dǎo)電桿連接。可實現(xiàn)傳統(tǒng)的需要大容量電源才能完成的試驗，大大節(jié)約了試驗成本。
文檔編號G01R31/00GK102645596SQ20121010435
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者倪學(xué)鋒, 劉剛, 國江, 姜勝寶, 林浩, 蔡漢生 申請人:中國電力科學(xué)研究院