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专利名称：一种新型油浸倒立式电流互感器及其绝缘检测方法
技术领域：
本发明主要涉及一种高压电力设备，特别是涉及一种新型的油浸倒立式电流互感器， 属于电流互感器技术领域。

背景技术：
电流互感器是电力系统中重要的一次设备，它通过将一次系统的高电压和大电流按比 例变换成低电压和小电流，供给测量仪表和保护装置，来对电力设备的运行情况进行监视 和测量。按照一次绕组的主绝缘划分，互感器可分为一般干式、树脂浇注式、油纸绝缘式和 SF6气体绝缘式等多种，其结构有很大的不同。目前，我国使用的电流互感器仍旧以电磁式 电流互感器为主。由于油浸倒立式电流互感器具有成本低、动热稳定性好等优点，越来越多地被电 力系统所应用。然而，在最近几年，倒立式电流互感器发生了多起事故或故障，其中包括油 浸倒立式电流互感器喷油着火事故，SF6倒立式电流互感器泄漏问题等，给电力企业造成了 重大经济损失、也给供电稳定性造成了很大威胁。虽然事故的原因多种多样，但新投运设备 发生事故的数量居多，从而可以看出在制造厂满负荷生产设备的同时，制造质量和工艺有 所下降，这就更需要使用有效的高压试验来对进入电力系统中的设备进行严格把关，防止 发生影响电力系统生产运行的事故发生。油浸倒立式电流互感器在电力系统中是极为重要的，因此，保证油浸倒立式电流 互感器安全稳定的运行就成为了亟待解决的问题。在最近几年的油浸倒立式电流互感器喷油着火事故的调查中，发现其关于介质 损耗正切值存在的一些问题，即在设备出厂试验中进行的介损试验方法和设备在安装现场 进行的介损试验方法不同，对于高压试验来说，在相同试验条件、相同试验仪器和相同试验 方法下，试验结果与前一次试验结果的比较对于试验结果的判断和对设备绝缘特性的判断 至关重要，因此在此问题上给高压试验人员提出了一个难题。另外，对于现场采用的正接线 介损试验方法也存在着考核不够全面的问题，在我国电力工业大力发展的今天，系统中的 重要设备——电流互感器严重影响着系统的安全稳定运行，因此急需对油浸倒立式电流互 感器进行细致的研究，防止类似事故再次发生。
发明内容
1、发明目的
本发明提供一种新型油浸倒立式电流互感器，对原有油浸倒立式电流互感器的结构加 以改进，解决了原有油浸倒立式电流互感器由于结构缺陷导致介质损耗角试验存在问题使 得电力系统事故率高、不稳定、安全性低等方面存在的问题，提高了绝缘监测的有效性。2、技术方案
本发明是通过以下技术方案来实现的
一种新型油浸倒立式电流互感器，包括膨胀器外罩，一次绕组，头部油箱和底座，设置 在互感器头部的膨胀器外罩内部设有上方带排气塞的金属膨胀器，膨胀器外罩外部一侧设 有膨胀器位置指示器，排气塞下方设有金属膨胀器，一次绕组上方和下方分别设有高压绝缘，高压绝缘 内部设有二次绕组，头部油箱与底座之间设有瓷套，底座一侧设有放油阀，其 特征在于底座与放油阀相对的一侧设有二次端子箱，二次绕组支撑杆引出线连接到二次 端子箱内的二次端子上，末屏引出线也连接到二次端子上，二次绕组支撑杆与底座绝缘，绝 缘套设置在底座内壁。所述高压绝缘对称设置在一次绕组的上方和下方。所述二次绕组与设置电流互感器轴线上的二次绕组支撑杆相连，二次绕组与二次 绕组支撑杆的外部依次包设有地电屏、中间电屏和高压电屏，在二次绕组的上方还设有一 次导电杆。一种新型油浸倒立式电流互感器的绝缘检测方法，其特征在于首先对头部油箱 内绝缘和瓷套内绝缘分别进行介损测量，然后对头部油箱内绝缘和瓷套内绝缘整体进行介 损测量，上述介损测量均按以下三种方式进行
(1)、对二次绕组支撑杆引出线进行测量；
(2)、对末屏引出线进行测量；
(3)、二次绕组支撑杆引出线和末屏引出线整体进行测量。所述头部油箱内绝缘是头部油箱内一次绕组与二次绕组罩之间的绝缘，瓷套内绝 缘是瓷套内电容层的绝缘；所述对头部油箱内一次绕组与二次绕组罩之间的绝缘和对瓷套 内电容层的绝缘均采用下述正接线的介损测量方法进行
(1)、对瓷套内绝缘进行介损测量
采用正接线方法，将二次绕组出线端子a接地，对一次绕组进行加压，瓷套末屏引出端 子b引入介损电桥信号端，二次绕组支撑杆引出端子c接地，头部油箱内绝缘电容C1直接 接地，不进入电桥，此时所测为瓷套内的绝缘介损和电容C2 ；
(2)、对头部油箱内一次绕组与二次绕组罩之间的绝缘进行介损测量
采用正接线方法，将二次绕组出线端子a接地，对一次绕组进行加压，二次绕组支撑杆 引出端子c引入介损电桥信号端，瓷套末屏引出端子b接地，瓷套内绝缘电容C2直接接地， 不进入电桥，此时所测为头部油箱内的绝缘介损和电容C1 ；
(3)、对头部油箱内一次绕组与二次绕组罩之间的绝缘和瓷套内绝缘一起进行整体介 损测量
采用正接线方法，对一次绕组进行加压，将二次绕组出线端子a接地，瓷套末屏引出端 子b与二次支撑杆引出端子c并联引入介损电桥信号端，此时头部油箱内绝缘电容C1和瓷 套内绝缘电容C2全部进入电桥，此时所测的绝缘介损和电容为头部油箱和瓷套两部分绝缘 电容C^ C2并联后的电容C3。所述介损测量电压为高压或IOKV电压。3、优点及效果
本发明提供的这种新型油浸倒立式电流互感器，由于具有一次绕组在上，且没有弯曲 等结构特点，因此它具有以下优点
(1)、一次导体较短，与正立式相比容易满足较高动热稳定电流的要求，同时也不需要 接一次过电压保护器；
(2)、当一次电流较小时，容易实现高准确度，且可满足大的短路电流倍数的要求；
(3)、瓷套径向尺寸较小，制造工艺性较好；(4)、不存在“U”形一次绕组绝缘处在油箱底部的环部绝缘容易受潮的薄弱环节，运行 可靠性较高，因此接母差保护时可任意选择二次保护卷；
(5)、倒立式电流互感器易于和单级式电压互感器组装，推进组合式互感器的开发；
(6)、对于电流互感器的检测方面有着明显优势；普通倒立式电流互感器由于二次绕组 支撑杆与底座焊接在一起，因此在互感器安装现场对其进行检测的手段不能够完全有效， 目前很多爆炸的互感器都是这种结构；而新型油浸倒立式电流互感器完全能够满足现场检 测条件，使得互感器内的缺陷可以被有效检测出来。四

图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明头部绝缘结构示意图3为第一种正接线法示意图4为第二种正接线法示意图5为反接线法示意图6为底座轴向A—A剖视图7为底座水平截面示意图8为对瓷套内绝缘进行介损测量示意图9为对头部油箱内绝缘进行介损测量示意图10为对头部油箱内绝缘和瓷套内绝缘一起进行整体介损测量示意图11为并联结构的等效电流图12为三种方式进行的额定电压介损试验数据曲线；
图13中所示注水后进行的高压介损试验数据曲线；
图14为头部电容随湿度变化曲线图15为头部介损随湿度变化曲线图16为瓷套电容屏电容随湿度变化曲线图17为瓷套电容屏介损随湿度变化曲线图18为绝缘套剖面图19为绝缘套俯视图。附图标记说明
在图1至图10中1一膨胀器外罩，2—排气塞，3—膨胀器位置指示器，4一金属膨胀器， 5—高压绝缘，6—二次绕组，7—一次绕组，8—头部油箱，9一瓷套，10—底座，11 一二次端子 箱，12—二次端子，13—放油阀，14一二次绕组支撑杆，15—地电屏，16—中间电屏，17—高 压电屏，18——次导电杆，19一二次绕组支撑杆引出线，20—末屏引出线；21—绝缘套。 五具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明
一般情况下，对有末屏引出线的倒立式电流互感器的介损检测试验方法有如下三种 两种正接线方法和一种反接线方法，图3中所示为第一种正接线法，图4中所示为第二种正 接线法，图5中所示为反接线法。从图3至图5中可以看出，图3中所示的第一种正接线法介损试验(以下简称第 一种方法)，头部油箱内的绝缘和电容屏的电容全部进入电桥，该方法原理上可以检测到全部绝缘的介损；图5中所示的反接线法(以下简称第三种方法)也可以检测到全部绝缘的介 损；图4中所示的第二种正接线介损测量方法中，一次绕组对二次绕组罩之间的电容，即油 箱内的绝缘是直接接地的，因此该种方法只能检测瓷套中的绝缘介损，而不能检测油箱内 的绝缘。一般厂家出厂试验采用第一种正接线法(有的也采用第一种和第二种)，即二次导 杆对地绝缘的正接线法，该种方法虽然可以正确地测出绝缘各部分的介损，但互感器安装 到现场之后的交接试验中，二次导杆已经接地，试验人员在交接试验时无法把二次导杆对 地绝缘，因此只能采取后两种方法。由前面结构所述，第二种方法所测结果忽略了油箱内绝 缘的检测。第三种方法(反接线法)虽然可以对所有绝缘进行检测，但没有出厂试验值进行 比较，且现场进行反接线法受到干扰较大，影响测量结果。以上问题是由油浸倒立式电流互感器的结构所致，即二次绕组支撑杆与互感器底 座为金属性连接，因此在现场介损试验时，造成头部油箱内的绝缘通过二次绕组支撑杆直 接接地，因此在现场的正接线法测介损无法对头部油箱内的绝缘进行检测，本发明对原有 倒立式电流互感器的结构加以改进，研制出了一种新型的油浸倒立式电流互感器，其结构 如图1、图6、图7、图18和图19中所示
本发明提供了一种新型油浸倒立式电流互感器，包括膨胀器外罩1，一次绕组7， 头部 油箱8和底座10，设置在互感器头部的膨胀器外罩1内部设有上方带排气塞2的金属膨胀 器4，膨胀器外罩1外部一侧设有膨胀器位置指示器3，一次绕组7上方和下方分别设有高 压绝缘5，高压绝缘5内部设有二次绕组6，头部油箱8与底座10之间设有瓷套9，底座10 一侧设有放油阀13，为其特征在于底座10与放油阀相对的一侧设有二次端子箱11，二次 绕组支撑杆引出线19连接到二次端子箱11内的二次端子12上，末屏引出线20也连接到 二次端子12上，二次绕组支撑杆14与底座10绝缘，绝缘套21设置在底座10内壁。所述高压绝缘5对称设置在一次绕组7的上方和下方。如图2中所示，所述二次绕组6与设置电流互感器轴线上的二次绕组支撑杆14相 连，二次绕组6与二次绕组支撑杆14的外部依次包设有地电屏15、中间电屏16和高压电屏 17，在二次绕组6的上方还设有一次导电杆18。一种新型油浸倒立式电流互感器的绝缘检测方法，其特征在于首先对头部油箱 内绝缘和瓷套内绝缘分别进行介损测量，然后对头部油箱内绝缘和瓷套内绝缘整体进行介 损测量，上述介损测量均按以下三种方式进行
(1)、对二次绕组支撑杆引出线19进行测量；
(2)、对末屏引出线20进行测量；
(3)、二次绕组支撑杆引出线和末屏引出线整体进行测量。头部油箱内绝缘是头部油箱内一次绕组与二次绕组罩之间的绝缘，瓷套内绝缘是 瓷套内电容层的绝缘；所述对头部油箱内一次绕组与二次绕组罩之间的绝缘和对瓷套内电 容层的绝缘均采用下述正接线的介损测量方法进行
(1)、对瓷套内绝缘进行介损测量
如图8所示，采用正接线方法，将二次绕组出线端子a接地，对一次绕组进行加压，瓷套 末屏引出端子b引入介损电桥信号端，二次绕组支撑杆引出端子c接地，头部油箱内绝缘电 容(^直接接地，不进入电桥，此时所测为瓷套内的绝缘介损和电容C2;(2)、对头部油箱内一次绕组与二次绕组罩之间的绝缘进行介损测量
如图9所示，采用正接线方法，将二次绕组出线端子a接地，对一次绕组进行加压，二次 绕组支撑杆引出端子c引入介损电桥信号端，瓷套末屏引出端子b接地，瓷套内绝缘电容C2 直接接地，不进入电桥，此时所测为头部油箱内的绝缘介损和电容C1 ；
(3)、对头部油箱内一次绕组与二次绕组罩之间的绝缘和瓷套内绝缘一起进行整体介 损测量
如图10所示，采用正接线方法，对一次绕组进行加压，将二次绕组出线端子a接地，瓷 套末屏引出端子b与二次支撑杆引出端子c并联引入介损电桥信号端，此时头部油箱内绝 缘电容C1和瓷套内绝缘电容C2全部进入电桥，此时所测的绝缘介损和电容为头部油箱和瓷 套两部分绝缘电容Q、C2并联后的电容C3。上述介损测量采用高压介损测量或IOKV介损测量。数据分析
头部油箱内绝缘的电容为C1,瓷套内绝缘的电容为C2，C1和C2并联的电容为C3，设定 220kV油浸倒立式电流互感器的C1为600pF左右，C2为200pF左右，则C3为800pF左右，即 C1电容量为C2电容量的3倍左右。并联结构可将介质等效为电阻与无损电容并联而成，原 理如图11中所示
1 1
fcEu S1 = —-— , tan. S7 =- ,
1
taas^JpT"C；加孓+ C1IanA
顺似、哉，⑷，
把(^=3(2代入式中，则
3Q tan V^tan J2
“^2= 4
从上式可以看出，如果采用整体正接线的介损测量方法，瓷套内绝缘电容C2的介损值 对整体介损数值产生影响较小，而头部油箱内一次绕组对二次绕组罩绝缘电容C1的介损数 值变化对整体介损数值产生影响较大。因此对于没有改进结构的普通互感器来说，如果可 以进行整体介损试验可以较好地检测整体绝缘性能。但是整体介损毕竟会受到其它并联电 容的影响，仍旧没有对单个电容部分进行介损试验更加灵敏。因此，对本发明这种新型油浸 倒立式电流互感器绝缘性能的检测，应该采用上述三种介损测量方法，即对头部油箱内绝 缘和瓷套内绝缘分别进行测量，再对二者进行整体介损测量。实施例
对一台型号为LVB-220W2的油浸倒立式电流互感器进行了额定电压下的介损检测试 验，该互感器参数如下 设备最高电压252kV; 绝缘水平395kV，1050kV ； 出厂时间:2007年6月；
该互感器结构为没有改进的原有结构，但由于测量是在试验室中进行，所以可以对其底座下垫绝缘垫使之与地绝缘，对其进行以下三种介损试验方法
(1)、对瓷套内绝缘进行介损测量
采用正接线方法，将二次绕组 出线端子a接地，对一次绕组进行加压，瓷套末屏引出端 子b引入介损电桥信号端，二次绕组支撑杆引出端子c接地，头部油箱内绝缘电容C1直接 接地，不进入电桥，此时所测为瓷套内的绝缘介损和电容C2 ；
(2)、对头部油箱内一次绕组与二次绕组罩之间的绝缘进行介损测量
采用正接线方法，将二次绕组出线端子a接地，对一次绕组进行加压，二次绕组支撑杆 引出端子c引入介损电桥信号端，瓷套末屏引出端子b接地，瓷套内绝缘电容C2直接接地， 不进入电桥，此时所测为头部油箱内的绝缘介损和电容C1 ；
(3)、对头部油箱内一次绕组与二次绕组罩之间的绝缘和瓷套内绝缘一起整体进行介 损测量
采用正接线方法，对一次绕组进行加压，将二次绕组出线端子a接地，瓷套末屏引出端 子b与二次支撑杆引出端子c并联引入介损电桥信号端，此时头部油箱内绝缘电容C1和瓷 套内绝缘电容C2全部进入电桥，此时所测的绝缘介损和电容为头部油箱和瓷套两部分绝缘 电容C^ C2并联后的电容C3。 对本发明的互感器进行上述三种介损试验，数据如表1所示 表1三种方式进行的额定电压介损试验数据
权利要求
1.一种新型油浸倒立式电流互感器，包括膨胀器外罩(1)，一次绕组(7)，头部油箱(8) 和底座(10)，设置在互感器头部的膨胀器外罩(1)内部设有上方带排气塞(2)的金属膨胀 器(4 )，膨胀器外罩(1)外部一侧设有膨胀器位置指示器(3 )，一次绕组(7 )上方和下方分别 设有高压绝缘(5)，高压绝缘(5)内部设有二次绕组(6)，头部油箱(8)与底座(10)之间设 有瓷套(9)，底座(10) —侧设有放油阀(13)，其特征在于在底座(10)上与放油阀相对的一 侧设有二次端子箱(11)，二次绕组支撑杆引出线(19)连接到二次端子箱(11)内的二次端 子(12)上，末屏引出线(20)也连接到二次端子(12)上，二次绕组支撑杆(14)与底座(10) 绝缘，绝缘套(21)设置在底座(10)内壁。
2.根据权利要求1所述的一种新型油浸倒立式电流互感器，其特征在于所述高压绝 缘(5)对称设置在一次绕组(7)的上方和下方。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型油浸倒立式电流互感器，其特征在于所述二 次绕组(6)与设置在电流互感器轴线上的二次绕组支撑杆(14)相连，二次绕组(6)与二次 绕组支撑杆(14)的外部依次包设有地电屏(15)、中间电屏(16)和高压电屏(17)，在二次 绕组(6)的上方还设有一次导电杆(18)。
4.一种如权利要求1所述的新型油浸倒立式电流互感器的绝缘检测方法，其特征在 于首先对头部油箱内绝缘和瓷套内绝缘分别进行介损测量，然后对头部油箱内绝缘和瓷 套内绝缘整体进行介损测量，上述介损测量均按以下三种方式进行(1 )、对二次绕组支撑杆引出线(19)进行测量；(2)、对末屏引出线(20)进行测量；(3)、二次绕组支撑杆引出线和末屏引出线整体进行测量。
5.根据权利要求4所述的一种新型油浸倒立式电流互感器的绝缘检测方法，其特征在 于所述头部油箱内绝缘是头部油箱内一次绕组与二次绕组罩之间的绝缘，瓷套内绝缘是 瓷套内电容层的绝缘；对头部油箱内一次绕组与二次绕组罩之间的绝缘和对瓷套内电容层 的绝缘均采用下述正接线的介损测量方法进行(1)、对瓷套内绝缘进行介损测量采用正接线方法，将二次绕组出线端子a接地，对一次绕组进行加压，瓷套末屏引出端 子b引入介损电桥信号端，二次绕组支撑杆引出端子c接地，头部油箱内绝缘电容C1直接 接地，不进入电桥，此时所测为瓷套内的绝缘介损和电容C2 ；(2)、对头部油箱内一次绕组与二次绕组罩之间的绝缘进行介损测量采用正接线方法，将二次绕组出线端子a接地，对一次绕组进行加压，二次绕组支撑杆 引出端子c引入介损电桥信号端，瓷套末屏引出端子b接地，瓷套内绝缘电容C2直接接地， 不进入电桥，此时所测为头部油箱内的绝缘介损和电容C1 ；(3)、对头部油箱内一次绕组与二次绕组罩之间的绝缘和瓷套内绝缘一起进行整体介 损测量采用正接线方法，对一次绕组进行加压，将二次绕组出线端子a接地，瓷套末屏引出端 子b与二次支撑杆引出端子c并联引入介损电桥信号端，此时头部油箱内绝缘电容C1和瓷 套内绝缘电容C2全部进入电桥，此时所测的绝缘介损和电容为头部油箱和瓷套两部分绝缘 电容C^ C2并联后的电容C3。
6.根据权利要求4或5所述的一种新型油浸倒立式电流互感器的绝缘检测方法，其特征在于所述介损测量电压为高压或IOKV电压。
全文摘要
本发明涉及一种新型油浸倒立式电流互感器及其绝缘检测方法，包括膨胀器外罩，一次绕组，头部油箱和底座，其特征在于底座与放油阀相对的一侧设有二次端子箱，二次绕组支撑杆引出线连接到二次端子箱内的二次端子上，末屏引出线也连接到二次端子上，二次绕组支撑杆与底座绝缘；对原有油浸倒立式电流互感器的结构加以改进，解决了原有油浸倒立式电流互感器由于结构缺陷导致介质损耗角试验存在问题使得电力系统事故率高、不稳定、安全性低等方面存在的问题，提高了绝缘检测的有效性。
文档编号G01R31/12GK102136359SQ201110003419
公开日2011年7月27日 申请日期2011年1月10日 优先权日2011年1月10日
发明者于存湛, 王延峰, 赵义松, 陈瑞国, 韩洪刚 申请人:东北电力科学研究院有限公司