專(zhuān)利名稱(chēng)：高壓套管高電壓大電流復(fù)合熱穩(wěn)定試驗(yàn)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(yàn)方法及裝置，具體為采用在進(jìn)行高壓套管熱穩(wěn)定試驗(yàn)中，同時(shí)加載高電壓和大電流的復(fù)合熱穩(wěn)定試驗(yàn)方法及裝置，屬高壓電器試驗(yàn)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(dá)3000A至5000A以上，大容量發(fā)電機(jī)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(guò)渡承載高電壓、大電流裝置，由于高壓套管運(yùn)行環(huán)境及所處位置關(guān)鍵而獨(dú)特，所以對(duì)于高壓套管的機(jī)械強(qiáng)度、絕緣性能及熱穩(wěn)定試驗(yàn)檢測(cè)非常重要。一種公知的變壓器用高壓套管熱穩(wěn)定試驗(yàn)是將套管插入試驗(yàn)油箱中，再將油箱中絕緣油加熱到< 90°C，然后加載測(cè)試電壓，直至套管達(dá)到一個(gè)熱穩(wěn)定狀態(tài)，再進(jìn)行相關(guān)的電性能參數(shù)的測(cè)試。這種熱穩(wěn)定試驗(yàn)是一種模擬高壓套管僅承受高電壓作用的實(shí)際運(yùn)行狀況的方法，在這試驗(yàn)方法中變壓器帶有足夠的負(fù)荷的效應(yīng)是用油溫達(dá)到上限溫度90°C來(lái)等效，電壓達(dá)到應(yīng)用條件下的電壓。但該種方法的不足是額定的負(fù)荷電流沒(méi)有同時(shí)加載通過(guò)高壓套管，與實(shí)際的高壓套管運(yùn)行條件不相一致。真實(shí)的高壓套管是當(dāng)變壓器達(dá)到上限溫度的時(shí)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(yùn)行中套管在受著變壓器發(fā)熱的加熱作用的同時(shí)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(yùn)行中的大電流作用于套管導(dǎo)電桿而因通過(guò)電流產(chǎn)生電阻熱、電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)力等作用，即在實(shí)際運(yùn)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(yàn)測(cè)試中，同時(shí)加載高電壓、大電流及模擬運(yùn)行溫度才是更合理、全面的試驗(yàn)方法。公知的套管熱穩(wěn)定試驗(yàn)方法因缺少電流發(fā)熱影響因數(shù)，其熱場(chǎng)的分布是偏于寬松的。這也造成了按目前公知的試驗(yàn)，高壓套管試驗(yàn)合格后，在運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生事故的現(xiàn)象。若采用常規(guī)的由試驗(yàn)變壓器同時(shí)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(fèi)，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(guó)發(fā)明專(zhuān)利《特高壓設(shè)備帶電考核方法》(申請(qǐng)?zhí)?200810048950. 6)所公開(kāi)的，就是建立大容量可模擬實(shí)際高電壓、大電流運(yùn)行情況的帶電考核等效掛網(wǎng)，對(duì)套管等超高壓設(shè)備進(jìn)行帶電考核，驗(yàn)證其設(shè)計(jì)、制造及工藝上的安全性和可靠性，這個(gè)方法試驗(yàn)成本巨大；實(shí)用新型專(zhuān)利《變壓器高壓套管及低壓端子板試壓試溫裝置》(申請(qǐng)?zhí)?00820054261. I)所公開(kāi)的，對(duì)油箱進(jìn)行密封和高溫試驗(yàn)這個(gè)方法可以給套管加熱和加大電流，但卻無(wú)法加載高電壓。這是因?yàn)榇箅娏骱透唠妷核婕暗募夹g(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(jìn)行分離，利用各自?xún)?yōu)點(diǎn)進(jìn)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(shí)加載于高壓套管進(jìn)行試驗(yàn)的方法及裝置，未見(jiàn)于公開(kāi)文獻(xiàn)或資料中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)背景技術(shù)提出的問(wèn)題，公開(kāi)一種高壓套管高電壓大電流復(fù)合熱穩(wěn)定試驗(yàn)方法及裝置，對(duì)高壓套管進(jìn)行模擬掛網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下的熱穩(wěn)定試驗(yàn)，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(shí)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(chǎng)、電場(chǎng)和磁場(chǎng)分布與實(shí)際運(yùn)行狀況完全一致后，對(duì)高壓套管進(jìn)行嚴(yán)格全面的熱穩(wěn)定考核，達(dá)到提聞聞壓套管質(zhì)量，進(jìn)一步提聞聞電壓電器設(shè)備運(yùn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)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(tái)較小容量高壓發(fā)生器產(chǎn)生試驗(yàn)所需的高電壓和一臺(tái)較小容量的大電流發(fā)生器產(chǎn)生試驗(yàn)所需的大電流，并分別給待試驗(yàn)高壓套管加載高電壓和大電流，相比較可同時(shí)提供高電壓及大電流的單臺(tái)套大容量試驗(yàn)電源，大大減小了電源容量，大大節(jié)約了試驗(yàn)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(yàn)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(gè)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(qiáng)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(wèn)題，使大電流繞組能夠耐受住套管所需的試驗(yàn)電壓，從而實(shí)現(xiàn)了高壓套管加高電壓的同時(shí)加大電流的復(fù)合熱穩(wěn)定試驗(yàn)。高壓套管高電壓大電流復(fù)合熱穩(wěn)定試驗(yàn)方法，其特征在于將待試驗(yàn)高壓套管安裝在一個(gè)充滿(mǎn)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(gè)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(shí)采用容量輸出電壓< 2kV、輸出電流按試驗(yàn)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(chǎng)、電場(chǎng)和電磁場(chǎng)都與高壓套管實(shí)際運(yùn)行條件一致，或達(dá)到試驗(yàn)規(guī)定要求，再進(jìn)行相關(guān)的電性能參數(shù)測(cè)試、熱穩(wěn)定性試驗(yàn)。其有益效果是采用一臺(tái)小容量高壓發(fā)生器和一臺(tái)小容量大電流發(fā)生器分別給待試驗(yàn)高壓套管加載高電壓和大電流，即可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的需要大容量電源才能完成的試驗(yàn)，大大節(jié)約了試驗(yàn)成本。


附圖I為本發(fā)明實(shí)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(yàn)裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)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(yàn)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(yàn)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(shí)施例中，絕緣油油溫為90°C，但也可是其他試驗(yàn)所需溫度。本發(fā)明實(shí)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?yàn)榇?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(wèn)題。在本發(fā)明中是通過(guò)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(gè)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(qiáng)，使大電流輸入、輸出繞組能夠耐受試驗(yàn)時(shí)高電壓的作用，從而實(shí)現(xiàn)了高壓套管加載高電壓的同時(shí)，可加載大電流進(jìn)行復(fù)合熱穩(wěn)定試驗(yàn)。具體實(shí)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(shí)，則電源容量為S=UmaxX In=126 kVX 1250A=157500kVA.顯然，這個(gè)試驗(yàn)電源容量需求巨大，這樣進(jìn)行試驗(yàn)是難以接受的。而采用本發(fā)明進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，則試驗(yàn)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(shí)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(yàn)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(jiàn)本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是十分優(yōu)良的。對(duì)于常規(guī)的套管熱穩(wěn)定試驗(yàn)方法一即加熱加電壓不加電流條件下進(jìn)行局部放電試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)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(jìn)行同樣的試驗(yàn)時(shí)，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(jiàn)采用常規(guī)方法無(wú)論是局部放電試驗(yàn)還是套管熱場(chǎng)分布，都較本發(fā)明試驗(yàn)方法寬松，如局部放電試驗(yàn)常規(guī)方法測(cè)出為3pC，是合格的，而采用本發(fā)明試驗(yàn)方法，則因?qū)щ姉U的發(fā)熱，惡化了絕緣特性，局放量達(dá)到9pC，已臨近不合格了，而本發(fā)明的套管工況同實(shí)際運(yùn)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(yàn)方法是偏弱的，運(yùn)行結(jié)果也表明了這一點(diǎn)，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(yàn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)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(gè)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(yàn)方法，其特征在于將待試驗(yàn)高壓套管安裝在一個(gè)充滿(mǎn)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(gè)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(shí)采用容量輸出電壓< 2kV、輸出電流按試驗(yàn)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(chǎng)、電場(chǎng)和電磁場(chǎng)都與高壓套管實(shí)際運(yùn)行條件一致，或達(dá)到試驗(yàn)規(guī)定要求，再進(jìn)行相關(guān)的電性能參數(shù)測(cè)試、熱穩(wěn)定性試驗(yàn)。
全文摘要
高壓套管高電壓大電流復(fù)合熱穩(wěn)定試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)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?？蓪?shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的需要大容量電源才能完成的試驗(yàn)，大大節(jié)約了試驗(yàn)成本。
文檔編號(hào)G01R31/00GK102645596SQ20121010435
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)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(guó)江, 姜?jiǎng)賹? 林浩, 蔡漢生 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院