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一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法

阅读：806发布：2020-05-19

专利汇可以提供一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法。由于电流互感器本体不便于进行绝缘性能试验，目前缺少有效的等效试验模型，也缺少对绝缘劣化过程的模拟方法、试验方法和相应的劣化程度的表征方法。本发明的方法包括步骤：根据电流互感器头部主绝缘的结构特点确定其等效试验模型；结合上述步骤中的等效试验模型，采用冲击电压的累积效应模拟绝缘的劣化过程；利用升降压法获取绝缘材料的U-N特性曲线；根据U-N特性曲线对绝缘的劣化程度进行表征。本发明通过建立电流互感器头部主绝缘等效试验模型，采用冲击电压的累积效应对绝缘劣化程度进行模拟，并结合U-N特性曲线对绝缘的劣化程度进行表征，可以较好的反映电流互感器头部主绝缘的劣化性能。，下面是一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法，其特征在于，包括步骤：
1)根据电流互感器头部主绝缘的结构特点确定其等效试验模型；
2)结合上述步骤中的等效试验模型，采用冲击电压的累积效应模拟绝缘的劣化过程；
3)利用升降压法获取绝缘材料的U-N特性曲线；
4)根据U-N特性曲线对绝缘的劣化程度进行表征。
2.根据权利要求1所述的一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法，其特征在于，所述电流互感器头部主绝缘的等效试验模型，包括试验腔体(1)、固定底座(2)、高压出线端(3)、接地端(4)、试验上电极(5)、试验下电极(6)、固定支架(7)、连接螺杆(8)、固定螺母(9)和变压器油(11)，试验腔体(1)内盛放变压器油(11)；
所述固定底座(2)固定在试验腔体(1)的底面上；
所述试验腔体(1)和固定底座(2)的材料均为透明有机玻璃，试验腔体(1)侧壁分别嵌入高压出线端(3)和接地端(4)；
所述试验上电极(5)通过连接螺杆(8)经高压引线引出至高压出线端(3)，高压引线由固定螺母(9)固定在连接螺杆(8)上；
所述试验下电极(6)通过固定支架(7)与固定底座(2)相连，并经引线与接地端(4)相连；
所述试验上电极(5)和试验下电极(6)均为柱状电极，材料均为不锈钢；试验上电极(5)叠放在试验下电极(6)上，试验上电极与试验下电极同心；
所述连接螺杆(8)由固定支架(7)限位固定；
试验时，在试验上电极(5)和试验下电极(6)之间放置试样(10)，所述试样(10)为多层堆叠的绝缘纸，浸没在变压器油(11)中。
3.根据权利要求1所述的一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法，其特征在于，步骤2)中，在某一确定冲击电压波形和电压幅值下等时间间隔的对试样重复施压，记录试样发生击穿时的施压次数N。
4.根据权利要求1所述的一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法，其特征在于，步骤3)包括以下具体步骤：
选取某一电压值作为起始电压U0；
选取某一步长ΔU，逐次降低电压幅值，得到的电压幅值分别记为U1、U2、U3……Un，n为电压幅值数量；
分别以U1、U2、U3……Un作为冲击电压幅值对试样进行重复施压，直至试样发生击穿；
每个电压幅值下的累积效应试验分别重复8～10次，并对各次所得施压次数N取平均值，记为
得到试样的U-N特性变化趋势。
5.根据权利要求4所述的一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法，其特征在于，步骤3)中，所述起始电压U0为该试样的50％击穿电压U50％。
6.根据权利要求5所述的一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法，其特征在于，步骤3)中，某一步长ΔU取值为U50％的2～5％。
7.根据权利要求6所述的一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法，其特征在于，步骤3)中，所述的电压幅值数量n不少于4。
8.根据权利要求7所述的一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法，其特征在于，步骤3)中，所述N值不超过1000。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法，其特征在于，步骤4)中，采用下式对试样的累积效应进行表征：
U＝U0·N-A，
其中：U—累积击穿电压，单位：kV；
U0—起始电压，单位：kV；
N—施压次数，单位：次；
A—累积系数。
10.根据权利要求9所述的一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法，其特征在于，步骤
4)中，起始电压U0为该试样的50％击穿电压U50％。

说明书全文

一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电流互感器试验方法，特别是一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法。

背景技术

[0002] 电流互感器是电网中重要电气设备之一，在实际运行过程中易受到雷电过电压、操作过电压的作用，多次的冲击电压作用会使其头部主绝缘的绝缘性能发生显著劣化，不仅会造成电流互感器自身的损坏，还可能引起其所在线路的保护误动、设备跳闸，造成电网安全事故，因此有必要了解电流互感器绝缘的劣化性能。

[0003] 由于电流互感器本体不便于进行绝缘性能试验，目前缺少有效的等效试验模型，也缺少对绝缘劣化过程的模拟方法、试验方法和相应的劣化程度的表征方法，难以对电流互感器绝缘劣化性能进行评估。

发明内容

[0004] 针对目前电流互感器绝缘劣化的问题，本发明提出一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法，其包括步骤：

[0005] 1)根据电流互感器头部主绝缘的结构特点确定其等效试验模型；

[0006] 2)结合上述步骤中的等效试验模型，采用冲击电压的累积效应模拟绝缘的劣化过程；

[0007] 3)利用升降压法获取绝缘材料的U-N特性曲线；

[0008] 4)根据U-N特性曲线对绝缘的劣化程度进行表征。

[0009] 进一步的，所述电流互感器头部主绝缘的等效试验模型，包括试验腔体、固定底座、高压出线端、接地端、试验上电极、试验下电极、固定支架、连接螺杆、固定螺母和变压器油；试验腔体内盛放变压器油；

[0010] 所述固定底座固定在试验腔体的底面上；

[0011] 所述试验腔体和固定底座的材料均为透明有机玻璃，试验腔体侧壁分别嵌入高压出线端和接地端；

[0012] 所述试验上电极通过连接螺杆经高压引线引出至高压出线端，高压引线由固定螺母固定在连接螺杆上；

[0013] 所述试验下电极通过固定支架与固定底座相连，并经引线与接地端相连；

[0014] 所述试验上电极和试验下电极均为柱状电极，材料均为不锈钢；试验上电极叠放在试验下电极上，试验上电极与试验下电极同心；

[0015] 所述连接螺杆由固定支架限位固定；

[0016] 试验时，在试验上电极和试验下电极之间放置试样，所述试样为多层堆叠的绝缘纸，浸没在变压器油中。

[0017] 进一步的，步骤2)中，在某一确定冲击电压波形和电压幅值下等时间间隔的对试样重复施压，记录试样发生击穿时的施压次数N。

[0018] 进一步的，步骤3)包括以下具体步骤：

[0019] 选取某一电压值作为起始电压U0；

[0020] 选取某一步长ΔU，逐次降低电压幅值，得到的电压幅值分别记为U1、U2、U3……Un，n为电压幅值数量；

[0021] 分别以U1、U2、U3……Un作为冲击电压幅值对试样进行重复施压，直至试样发生击穿；

[0022] 每个电压幅值下的累积效应试验分别重复8～10次，并对各次所得施压次数N取平均值，记为

[0023] 得到试样的U-N特性变化趋势。

[0024] 更进一步的，步骤3)中，所述起始电压U0为该试样的50％击穿电压U50％。

[0025] 更进一步的，步骤3)中，某一步长ΔU取值为U50％的2～5％。

[0026] 更进一步的，步骤3)中，所述的电压幅值数量n不少于4。

[0027] 更进一步的，步骤3)中，所述N值不超过1000。

[0028] 进一步的，步骤4)中，采用下式对试样的累积效应进行表征：

[0029] U＝U0·N-A，

[0030] 其中：U—累积击穿电压，单位：kV；

[0031] U0—起始电压，单位：kV；

[0032] N—施压次数，单位：次；

[0033] A—累积系数。

[0034] 更进一步的，步骤4)中，起始电压U0为该试样的50％击穿电压U50％。

[0035] 本发明提供了一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法，通过建立电流互感器头部主绝缘等效试验模型，采用冲击电压的累积效应对绝缘劣化程度进行模拟，并结合U-N特性曲线对绝缘的劣化程度进行表征，可以较好的反映电流互感器头部主绝缘的劣化性能。附图说明

[0036] 图1为本发明的一个实施例的电流互感器绝缘劣化性能试验方法流程图；

[0037] 图2为本发明一个实施例的电流互感器等效试验模型的结构示意图。

具体实施方式

[0038] 下面将参照本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0039] 图1为本发明的电流互感器绝缘劣化性能试验方法流程图。

[0040] 如图1所示，电流互感器绝缘劣化性能试验方法，包括如下步骤：根据电流互感器头部主绝缘的结构特点确定其等效试验模型S1，采用柱-柱电极结构对其头部主绝缘电场形式进行模拟。

[0041] 采用冲击电压的累积效应模拟绝缘的劣化过程S2，结合上述步骤中的等效试验模型，在某一确定冲击电压波形和电压幅值下等时间间隔的对试样重复施压，记录试样发生击穿时的施压次数N。

[0042] 利用升降压法获取绝缘材料的U-N特性曲线S3，包括以下步骤：选取某一电压值作为起始电压U0，即确定曲线的起始点N＝1时的击穿电压；选取某一步长ΔU，逐次降低电压幅值，得到的电压幅值分别记为U1、U2、U3……Un，n为电压幅值数量；分别以U1、U2、U3……Un作为冲击电压幅值对试样进行重复施压，直至试样发生击穿；每个电压幅值下的累积效应试验分别重复8～10次，得到各次试验所对应的施压次数分别记为N1、N2、N3……Nn；

[0043] 选取某一电压值作为起始电压U0，U0为该试样的50％击穿电压U50％。

[0044] 选取某一步长ΔU，取值一般为50％击穿电压U50％的2％～5％。

[0045] 逐次降低电压幅值，得到的电压幅值分别记为U1、U2、U3……Un，一般要求选取的电压幅值数量不少于4。

[0046] 求取各电压等级所对应施压次数N的平均值一般要求N值不超过1000，理论上认为当施压次数N大于1000次时，冲击电压对绝缘材料劣化程度的影响较小。

[0047] 根据U-N特性曲线对绝缘的劣化程度进行表征S4，采用下式对试样的累积效应进行表征：

[0048] U＝U0·N-A，

[0049] 其中：U—累积击穿电压，单位：kV；

[0050] U0—起始电压，单位：kV；

[0051] N—施压次数，单位：次；

[0052] A—累积系数。

[0053] 结合上述试验步骤中所获取的各个电压幅值U1、U2、U3……Un以及每个电压幅值对应的施压次数N1、N2、N3……Nn，带入上述公式中，便可以对试样的劣化性能进行表征。对每个电压幅值对应的施压次数N1、N2、N3……Nn取中位数，记为N1、N2、N3……，即可得到(U1，N1)、(U2，N2)、(U3，N3)……(Un，Nn)，带入上述公式中即可得到相应的累积系数A1、A2、A3……An，进而可以得到对应的均值便可求解出试样击穿电压与施压次数的关系表达式，即可表征绝缘的劣化性能。根据对线路中电流互感器承受过电压情况的检测，便可对其头部主绝缘的劣化程度进行表征。

[0054] 根据U-N特性曲线对绝缘的劣化程度进行表征时，起始电压U0，可取50％击穿电压U50％。

[0055] 图2为本发明一个实施例的电流互感器等效试验模型结构示意图。等效试验模型包括试验腔体1、固定底座2、高压出线端3、接地端4、试验上电极5、试验下电极6、固定支架7、连接螺杆8、固定螺母9和变压器油11，试验腔体1内盛放变压器油11。

[0056] 试验腔体1的底面与固定底座2粘连，用以对试验下电极6和固定支架7进行固定和绝缘支撑。

[0057] 试验腔体1和固定底座2材料均为透明有机玻璃，便于观察试验现象，也便于在变压器油11中进行试样的更换，试验腔体1侧壁分别嵌入高压出线端3和接地端4，分别与外接试验回路的高压引线和地线连接。

[0058] 试验上电极5通过连接螺杆8经高压引线引出至高压出线端3，高压引线由固定螺母9固定在连接螺杆8上，便于试样的更换，也易于试验上电极的拆装和清洗。

[0059] 试验下电极6通过固定支架7与固定底座2相连，并经引线与接地端4相连，便于试验下电极的拆装和清洗。

[0060] 试验上电极5和试验下电极6均为柱状电极，材料均为不锈钢，考虑到实际电流互感器头部主绝缘局部电场较为均匀，采用柱-柱电极形式可以对其所承受的电场进行更好的模拟。

[0061] 试验上电极叠放在试验下电极上，试验上电极与试验下电极同心。

[0062] 连接螺杆8由固定支架7限位固定，确保试验上电极和试验下电极同心，同时在试验过程中试验上电极位置不会发生变化，确保试验的准确性。

[0063] 试验时，在试验上电极和试验下电极之间放置试样，试样10为多层堆叠的绝缘纸，浸没在变压器油11中，电流互感器头部两层电容屏中间的主绝缘结构为多层绝缘纸包绕式结构，变压器油隙较小，采用多层绝缘纸堆叠的方式可以较好的模拟电流互感器头部主绝缘结构，同时试验前需要对绝缘纸和变压器分别在70℃和-0.9bar的条件下进行真空加热处理，并在-0.9bar的条件下对绝缘纸进行真空浸油处理，排除绝缘纸和变压器油中水分和气泡对试验结果的影响，试验时还要确保变压器油完全浸没试验上电极以确保电场的均匀性。

[0064] 所述的一种电流互感器绝缘劣化性能试验方法，通过建立电流互感器头部主绝缘等效试验模型，采用冲击电压的累积效应对绝缘劣化程度进行模拟，并结合U-N特性曲线对绝缘的劣化程度进行表征，可以较好的反映电流互感器头部主绝缘的劣化性能。

[0065] 虽然通过实施例描述了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

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